Moje nazwisko Wójcik Ewa, jestem pracownikiem Instytutu Zootechniki i Rybactwa na Wydziale Nauk Rolniczych Uniwersytetu w Siedlcach.
Chcę Państwu przedstawić temat genetyka cech produkcyjnych u zwierząt.
Cechy produkcyjne są to takie cechy, które mają olbrzymie znaczenie gospodarcze.
Głównie należą do kategorii cech ilościowych.
Mechanizm dziedziczenia tych cech jest bardzo trudny i złożony do wyjaśnienia,
a zmienność tych cech zależy również od wpływów czynników środowiskowych.
Cechy ilościowe są uwarunkowane wieloma genami z różnych loci.
Geny te noszą nazwę również poligenów, genów polimerycznych, kumulatywnych lub addytywnych.
Poligeny współdziałają ze sobą w tworzeniu cechy, a efekty poszczególnych poligenów
sumują się i warunkują nasilenie cechy.
Liczba poligenów kontrolujących cechy ilościowe jest nieznana.
Każdy z poligenów ma dwa allele, między którymi zachodzi dziedziczenie pośrednie.
Jeden z alleli ma zawsze charakter pozytywny, a drugi neutralny.
Efekty alleli pozytywne z poszczególnych loci są sobie równe.
Efekty tych genów sumują się w kształtowaniu fenotypu.
Przykładami tego typu cech mogą być na przykład wzrost, masa, przyrost, wydajność, obwód,
powierzchnię czy to części ciała, czy też całego ciała.
Cechy te są zawsze wyrażane przy pomocy jednostki miary takie jak metr, metr kwadratowy,
metr sześcienny, kilogram bądź inne jednostki miary.
Fenotypowe ujawnianie się cech ilościowych w znacznym stopniu zależą od czynników środowiskowych.
Mogą one wzmacniać lub osłabiać działanie poligenów.
Mając odpowiedni genotyp i wpływy środowiskowe, które kształtują i wpływają na fenotyp,
możemy uzyskać od danego zwierzęcia wyższą wartość fenotypową,
zapewniając temu zwierzęciu odpowiednie warunki bytowania.
Innym czynnikiem środowiskowym jest efekt matki i chociaż liczba chromosomów,
które dany osobnik uzyskuje od rodziców jest taka sama,
to wpływ matki na potomstwo jest większy i wynika z trzech podstawowych źródeł.
Po pierwsze z podłoża genetycznego, czyli dziedziczenia pozajądrowego mitokondrialnego,
oddziaływania środowiska matki w okresie płodowego, czyli tzw. efekt prenatalny
i oddziaływania środowiska matki po urodzeniu, czyli efekt postnatalny.
Cechy te mogą mieć charakter ciągły, wartość wówczas cechy w populacji
może przybierać dowolną wartość pomiędzy maksimum i minimum.
Wartość tej cechy u danego osobnika może cyrkulować w dowolnym miejscu tego zakresu.
Liczba możliwych fenotypów w praktyce jest nieograniczona
i przykładem takiej cechy może być wydajność mleczna.
Druga kategoria cech to cechy skokowe.
Wartości tych cech wyrażone są przez liczbę określonych jednostek.
W populacji cecha przyjmuje wartości od minimalnej do maksymalnej.
Wartość cech u konkretnego osobnika musi być wyrażona całkowitą liczbą jednostek.
Takim przykładem cechy skokowej może być liczba składanych jaj albo liczba młodych w miocie.
Kolejne cechy progowe są warunkowane przez wpływ wielu genów i czynników środowiskowych.
Zwykle przybierają dwie albo bardzo małą liczbę form fenotypowych.
Ich zmienność genetyczna jest ściągła, a fenotypowa ma charakter cech jakościowych,
bardzo często zero-jedynkowy. Przykładem takich cech jest np. odporność na choroby.
Cecha ta objawia się albo przeżyciem, albo śmiercią, bez stanów pośrednich.
Inny przykład wielkość miotu u dużych zwierząt, które zwykle rodzą jedno młode,
ale czasami mogą urodzić dwojaczki lub trojaczki.
Właściwości cechy progowej jest tzw. próg, do którego odnosił się do posiadanych genów,
którego przekroczenie powoduje elementarną zmianę fenotypową.
Dystrybucja cechy jest to taki parametr, który opisuje populację, informuje nas,
jaka część osobników danej populacji wykazuje każdą z możliwych wartości cechy,
każdy możliwy fenotyp. Opis dystrybucji cechy zależy od liczby klas fenotypowych.
Im większa liczba fenotypów, tym trudniejszy jest opis dystrybucji danej cechy.
Wyróżniamy dystrybucję ciągłą, skokową i progową.
Rozkład fenotypów w przypadku dystrybucji ciągłej, większość tych cech ilościowych,
odpowiada krzywej gałosa, czyli krzywej rozkładu normalnego.
Jest to rozkład, którym najwięcej osobników uzyskuje,
charakteryzuje się wartościami cechy zmierzonej do średniej,
a najmniej przyjmuje wartości skrajne, powyżej i poniżej średniej.
Rozkład normalny jest symetryczny, a oś symetrii przechodzi przez punkt średniej wartości.
Parametrami dla rozkładu normalnego jest średnia i odchylenie standardowe.
Dystrybucja skokowa opisuje liczebność poszczególnych klas fenotypowych,
tyle, ile ich posiadamy.
Dystrybucja progowa z kolei opisuje liczebność poszczególnych,
najczęściej dwóch kategorii klas fenotypowych.
Kategorii pierwsze, kategorii drugie bądź kategorii A, kategorii B.
Środowisko ma olbrzymi wpływ na cechę nasilające z różną siłą daną cechę fenotypową,
zwiększając wartości bądź zmniejszając.
Skutkiem pojawienia się efektów środowiskowych jest zwiększona zmienność cechy
i trudność w określeniu wartości genotypowej osobników.
Wówczas krzywa jest bardziej spłaszczona w porównaniu do krzywej Gaussa.
Z cechami ilościowymi związane jest zjawisko transgresji.
Zwierzęta gospodarskie są heterozygotyczne pod względem znacznej liczby genów,
ale w wyniku krzyżowania takich osobników potomstwo może wykazywać wartości cechy wyższe
lub niższe od swoich rodziców.
Zjawisko takie nosi nazwę transgresji i jest szeroko wykorzystywane w pracy hodowlanej.
Z cechami ilościowymi również powiązane są geny o dużym efekcie,
tak zwane QTL-e, Quantitype Atriot Locus.
Graficzny rozkład fenotypów niektórych cech znacznie odbiega od krzywej rozkładu normalnego.
Jest to wynikiem dziedziczenia, gdy obok genów poligenicznych działają również
geny o dużym efekcie, tak zwane QE, geny główne.
Jest on identyfikowany uprzeciwstawny komozygot wówczas, gdy różnice wartości cechy
wynoszą co najmniej jedną jednostkę odchylenia standardowego.
Może wtedy rozkład normalny być przechylony lewoskośnie bądź prawoskośnie.
Przykładami genów o dużym efekcie wpływającym na różne cechy produkcyjne u bydła
jest na przykład gen hormonu wzrostu GH, który wpływa na większą wydajność mleka
w porównaniu z osobnikami homozygotycznymi dominującymi.
Wpływa również na cechy użytkowości mięsnej, na tempo wzrostu i składu tuszy
razem z genem czynika wzrostu insulinopodobnego.
Wpływa również na długość i obwód klatki piersiowej, na proces starzenia się,
reprodukcję oraz na odpowiedź immunologiczną organizmu.
Gen ten odpowiada za niektóre zaburzenia rozwojowe, tak jak karłowatość czy akromegalia,
także identyfikowane u drobiu.
Kolejne główne geny, które występują u bydła to geny białek mleka,
gen kappa kazeiny. Ma on związek z cechami wżytkowości mlecznej,
takimi jak wydajność mleka, wydajność białka, tłuszczu.
Mleko z genem kappa kazeiny typu B ma większą zawartość białka oraz lepszą przydatność
do produkcji serów w porównaniu do mleka z wariantem kappa kazeiny typu A.
Kolejny gen, gen beta-lactoglobuliny wpływa na wydajność mleka i jego składników.
Mleko zawierające beta-lactoglobulinę B różni się od mleka z wariantem A
większą zawartością suchej masy, tłuszczu i kazein i lepszą przydatnością technologiczną.
Kolejny gen, gen acetylotransferazy diacyloglicerolu wpływa na wydajność mleka,
białka i tłuszczu w mleku oraz na zawartość tłuszczu międzymieśniowego.
Gen hipertrofi mięśniowej z kolei wpływa na zwiększoną zawartość chudego mięsa w tuszy,
lepsze właściwości dietetyczne spowodowane zmniejszoną ilością tłuszczu i tkanki łącznej.
Cecha ta jest bardzo preferowana przez hodowców zarówno czystych ras bydła,
np. belgijskiego bękitnego, jak i ich mieszańców.
Niestety gen też ma niekorzystny wpływ np. opóźnia okres dojrzałości płciowej zarówno usamców jak i usamic.
Wpływa na zmniejszoną zdolność rozpłodową u buchajów, mniejsze stężenie hormonów płciowych w osoczu krwi,
mniejsze obwód i masę jąder. Zaś u krów wydłuża się ciąża i zwiększona jest masa płodu,
która przysparza wiele problemów podczas naturalnych porodów.
U czoty trzody chlewnej gen główny to gen receptora I ryanodyny gorączki złośliwej.
Wpływa on na zwiększoną podatność świn na stres wywołując tzw. zespół PSS.
Może być to spowodowane stresem na transport, na warunki termiczne, na czynniki chemiczne.
Następstwem tych miopatii stresowej są niekorzystne zmiany fizykochemiczne w organizmie,
pogorszenia jakości mięsa, odbarwienia, nieprzyjemny zapach, zbytnia miękkość i wodnistość.
Gen ten jednocześnie dodatnio wpływa na niektóre cechy związane z użytkowością mięsną np.
zawartość mięsa w tuszy na powierzchnię oka polędwicy, które są najkorzystniejsze u heterozygot
będących nosicielami tego zmutowanego allelu. Zwierzęta takie są dobrym materiałem do tuczu.
Genten również występuje u innych gatunków np. u bydła, koni czy ludzi.
Gen kwaśnego mięsa, gen podjednostki gamma kinazy białkowej aktywowanej przez kinazę serynowo-teryminową
unosicieli zmutowanego allelu stwierdza się dwukrotnie większą zawartość mikogenu w mięśniach, zwłaszcza w szynce.
Kolejny gen główny, gen insulino podobnego czynnika wzrostu drugiego, wpływa na cechy użytkowości mięsnej
na wzrost masy mięśni, zmniejszoną zawartość tłuszczu grzbietowego.
Kolejny gen główny, gen wpływający na wielkość miotu, wpływa oczywiście na plenność i wielkość miotu.
Lochy mające w swoim genotypie dwie kopie tego genu dają miot większy o 1, a nawet do 1,4%
w porównaniu z lochami niemającymi tego genu.
U owiec, gen główny to gen hipertrofi mięśniowej, który powoduje wzrost masy mięśni o około 32%
i zmniejszenie zawartości tłuszczu około 8% oraz lepsze wykorzystanie paszy.
Kolejny gen wysokiej plenności, powoduje wysoki stopień ovulacji u maciorek,
wpływa na rozwój pęcharzyków graffa i ciałek żółtych, zmniejszone wydzielanie
hormonów inhibitorów działających na hormony gonadotropowe oraz na wzrost stopnia ovulacji,
zwiększając plenność o około jedno jagnię.
W pracy hodowlanej szczególnie ważna jest znajomość udziału zmienności genetycznej
w zmienności fenotypowej danej cechy ilościowej.
Do oszacowania tego udziału wykorzystuje się odziedziczalność, którą możemy wyrazić
za pomocą wzoru, gdzie współczynnik odziedziczalności stosunek zmienności genetypowej
genetycznej do zmienności fenotypowej.
Odziedziczalność określa siłę w związku między fenotypem zwierzęcia,
a wartością genu osobników dla jego potomstwa, czyli wartość hodowlaną.
Jeśli cecha jest wysoko odziedziczalna, wówczas fenotyp zwierzęcia jest bardzo dobrym
źródłem informacji na temat jego genów.
Gdy odziedziczalność jest wysoka, obserwuje się większe podobieństwo fenotypowe
między blisko ze sobą spokrewnionymi osobnikami, na przykład pomiędzy pełnym
rodzeństwem, półrodzeństwem czy pomiędzy rodzicami i ich potomstwem.
Wynika to z faktu, iż zwierzęta te dzielą ze sobą duży udział tych samych genów,
na przykład 50%, 25% w przypadku półrodzeństwa czy 50% pomiędzy rodzicami a potomstwem.
W przypadku, gdy udział w zmienności genetycznej w całkowitej zmienności cechy jest niewielki,
wtedy na podstawie fenotypu niewiele możemy powiedzieć o wartości genów zwierzęcia,
jakie będzie przekazywał swojemu potomstwu.
Przypłady wielkości współczynników odziedziczalnych dla cech bydła mięsnego
kształtują się na różnym poziomie. Są one w większości wysoko odziedziczalne,
na przykład długość tuszy 0,75 i mamy współczynnik nisko odziedziczalny
powierzchni oko polędwicy wynoszący 0,18. Wielkości współczynników odziedziczalnych
dla przykładowych cech bydła mlecznego w większości są nisko odziedziczalne,
wynoszące od 0,15 do 0,45. Wysoko odziedziczalny jest procent białka w wartościach cech mlecznych.
Wielkości współczynników odziedziczalności dla cech owiec są zróżnicowane kształtujące się
zarówno na poziomie nisko odziedziczalnych i wysoko odziedziczalnych.
W większości mamy przykłady cech nisko odziedziczalnych, wysoko odziedziczalnych możemy tu poddać
masę ciała w setnym dniu życia czy też masę czystego włókna, czy wydajność wełnistą.
W przypadku wielkości współczynników odziedziczalnych, odziedziczalności dla cech trzody chlewnej
te parametry kształtują się na niskim poziomie. Współczynnik odziedziczalności na wysokim poziomie
to powierzchnia oka polędwicy czy też ilość mięsa w wyrębach podstawowych.
Wielkości współczynników odziedziczalności dla cech przykładowych, cech u kur są również nisko odziedziczalne.
Możemy tu wymienić wysoko odziedziczalną cechę nieśną w przypadku cech nieśnych barwę skorupy
na poziomie 0,7 czy w przypadku cech mięsnych w przypadku wykorzystania paszy.
Bardzo dziękuję Państwu za uwagę.