Dobrý deň, vitajte na prednáške z
genetiky živočíchov. Témou
dnešnej prednášky je genetika
reprodukčných znakov zvierat.
Prednáška je súčasťou modulu 1
genetika živočíchov, ktorá je súčasťou
projektu ISAGREED. Táto
prezentácia bola podporená grantom
Erasmus+K2 partnerstva pre
spoluprácu, inovácia štruktúry a
obsahu študijných programov v oblasti
manažmentu, živočíšnych, genetických a
potravinových zdrojov s využitím
digitalizácie.
Reprodukcia je nevyhnutná pre všetky
druhy organizmov, pretože je kľúčom k
prežitiu a evolúcii.
Reprodukčné vlastnosti sú dôležité pre
prežitie druhov, nielen v prirodzených
populáciách, ale aj v populáciách
hospodárskych zvierat, kde majú veľký
vplyv na ekonomickú efektivitu chovateľov
a fariem. Reprodukčné znaky
sú ekonomicky dôležité pre trvalo
udržateľnú produkciu potravín.
Reprodukčné vlastnosti, najmä tie,
ktoré súvisia s plodnosťou, veľkosťou
vrhu a životaschopnosťou pred
odstavením. Sú dôležitými
zložkami na zníženie nákladov na
produkciu mäsa zvierat. Preto
sa vynakladá veľké úsilie na
identifikáciu spôsobov zlepšenia týchto
vlastností. Toto zlepšenie
reprodukčných vlastností súvisí s rôznymi
oblasťami, pričom veľký vplyv má
manažment, výživa a genetika.
Plodnosť je základná biologická a
úžitková vlastnosť hospodárskych zvierat.
Je predpokladom udržania druhu, ako aj
výroby produktov živočíšneho pôvodu.
Plodnosťou sa všeobecne rozumie schopnosť
produkcie primerane početného a
konštitučne zdatného potomstva.
Plodnosť je vystavená značnému pôsobeniu
prostredia, preto treba robiť rozdiel
medzi plodnosťou potenciálnou a
skutočnou. Potenciálnu
plodnosť treba chápať ako schopnosť
samice uvoľniť vajíčka schopné
oplodnenia, bez ohľadu na to, čo sa s
nimi deje ďalej. Teda možno ju do značnej
miery chápať ako dedične podmienenú
plodnosť, ktorú je ťažké spozorovať bez
vyšetrenia. Pôsobením
jednotlivých činiteľov prostredia, čím
máme na mysli nielen vnútorné prostredie,
oboch pohlaví, ale aj prostredie,
vonkajšie sa dedičná plodnosť v zmysle
uvedenej definície značne znižuje, takže
pod pojmom skutočná plodnosť treba chápať
počet živo narodených mláďat.
Potenciálnu plodnosť možno teda považovať
za výraz genotypu a skutočnú plodnosť
za výraz fenotypu plodnosti.
Najvýznamnejším ukazovateľom plodnosti
samíc patrí: dĺžka
gravidity, počet mláďat, počet vrhov v
percentách, dĺžka medziobdobia,
servis perióda a obtiažnosť pôrodu.
Medzi ukazovatele plodnosti samcov možno
zaradiť: počet spermií,
výskyt malformácií u spermií a libo
sexualis, ktorý súvisí s hladinou
pohlavných hormónov. Význam
rôznych reprodukčných znakov nie je
rovnaký a líši sa aj medzi jednotlivými
druhmi. U hovädzieho dobytka má
nízka plodnosť samíc veľmi negatívny
vplyv na produkciu, pretože spôsobuje
ekonomické straty tým, že zvyšuje potrebu
dodatočných inseminácií vyššie
veterinárne náklady výrazne dlhšie
laktácie a menej teliat.
Taktiež ľahkosť otelenia úzko súvisí s
reprodukčným úspechom a životaschopnosťou
matky a potomka. V
produkcii oviec na mäso predstavuje
veľkosť vrhu a počet dní do bahnenia dve
z najdôležitejších vlastností, ale ich
zahrnutie do selekčných schém bolo
obmedzené z dôvodu nízkej dedičnosti.
V chove ošípaných ako aj u iných multi
párnych druhov, ako sú králiky, je
veľkosť vrhu pravdepodobne
najrelevantnejším a ľahko merateľným
reprodukčným znakom, ktorému sa venuje
najväčšia pozornosť.
Veľkosť vrhu je určená interakciou
mnohých fyziologických komponentov, ako
je počet uvoľnených vajíčok, ktorý
určuje maximálny počet možných potomkov
a rýchlosť prenatálneho prežitia.
Vek pri prvom žriebäní sa ďalej považuje
za dôležitú vlastnosť pri hodnotení
reprodukčnej výkonnosti kobýl s
výsledkami v celom systéme chovu koní,
pretože naznačuje začiatok reprodukčného
života jedincov. Vek
posledného žriebäťa je reprodukčná
vlastnosť, ktorá sa považuje za mieru
ukončenia reprodukčnej aktivity jedincov
teda ukazuje reprodukčný život populácie.
Reprodukčné parametre koní súvisiace s
plodnosťou sú však komplexné vlastnosti
ovplyvnené širokou škálou genetických,
environmentálnych a riadiacich faktorov,
čo sťažuje zistenie základných faktorov
priamo Spojených so samotnými zvieratami.
Faktory ovplyvňujúce reprodukčné
vlastnosti. Reprodukčné
vlastnosti hospodárskych zvierat
ovplyvňujú vnútorné a vonkajšie faktory.
Vnútorné faktory súvisia s genotypom
zvieraťa, zatiaľ čo vonkajšie faktory
súvisia s jeho prostredím.
Rýchlosť ovulácie a veľkosť vrhu sú
dôležité reprodukčné znaky u
hospodárskych zvierat, ktoré majú vysokú
ekonomickú hodnotu a sú geneticky
kontrolované. Genetické
zlepšenie možno dosiahnuť identifikáciou
polymorfizmov génov spojených s
reprodukčnými charakteristikami.
Negenetické faktory možno rozdeliť na
tie, ktoré majú merateľné účinky, ako
je napríklad parita, hmotnosť matky,
obdobie otelenia a tie, ktoré nemajú
merateľné účinky, ako sú napríklad
infekcie. Ďalším vonkajším
faktorom ovplyvňujúcim reprodukčné znaky
je variácia fotoperiod, ktoré kontrolujú
sekréciu melatonínu.
Kvantitatívna genetika.
Reprodukčné znaky sú podmienené polygénmi
a ich dedičnosťou sa zaoberá
kvantitatívna genetika.
Kvantitatívna genetika študuje dedičnosť
komplexných fenotypových znakov.
Jej podstatou je štúdium fenotypových
variácií medzi jedincami so zameraním,
predovšetkým na vlastnosti, ktoré
nadobúdajú nepretržitý rozsah hodnôt.
Akýkoľvek fenotypový prejav, ktorý má u
rôznych jedincov rôzne hodnoty a neriadi
sa vzorom jednoduchej mendelovskej
dedičnosti môžeme označiť ako
kvantitatívny znak.
Kvantitatívne znaky. Sú
podmienené veľkým počtom génov malého
účinku, inak označované aj poly
gény. Faktory prostredia
majú veľký vplyv na premenlivosť daných
znakov. Majú plynulú a
neprerušovanú kontinuitu. Premenlivosť,
ktorá sa dá objektívne merať.
V prípade dostatočného počtu jedincov
majú tendenciu k normálnemu rozloženiu
fenotypových tried a je pre ne
charakteristická Gaussova krivka.
Ich premenlivosť sa vyjadruje pomocou
merných jednotiek a hodnotia sa
štatistickými metódami.
Kvantitatívne znaky sú merateľné.
Fenotyp vyjadrujeme číselne a ich
premenlivosť môžeme charakterizovať
pomocou štatistických veličín.
Zo štatistických veličín sú dôležité.
Priemer. Variancia respektíve
rozptyl. Stredná chyba.
Smerodajná odchýlka. a
variačný koeficient.
Genetické parametre kvantitatívnych
vlastností. Na štúdium
kvantitatívnej genetickej variácie sa
využívajú štatistické metódy
zavedené Fischerom a Wrightom, ktoré
sú zamerané na analýzu rozptylu zložiek,
fenotypovej variácie a popis podobnosti
medzi príbuznými jedincami, často bez
znalosti príslušných génov.
Genetické parametre kvantitatívnych
vlastností môžeme rozdeliť do dvoch s
kupín. Na primárne a
sekundárne genetické parametre.
Primárne genetické parametre odhadujeme
na základe biometrickej analýzy
populácie. Predstavujú
jednotlivé zložky rozptylu rozdelené
podľa zdroja, ktorý tento rozptyl
spôsobil. Patrí k nim: g
enetický rozptyl.
rozptyl prostredia. a ko
variancia, ktorá popisuje spoločnú
premenlivosť 2 daných vlastností.
Sekundárne genetické parametre sú
vypočítané ako funkcie primárnych
genetických parametrov. Patrí k
nim. Dedivosť, inak
nazývaná aj heritabilita, o
pakovateľnosť. a
genetické, environmentálne a fenotypové
korelácie.
Pri posudzovaní dedičnosti
kvantitatívneho znaku je nevyhnuté určiť,
do akej miery je znak podmienený
geneticky a v akom rozsahu je podmienený
prostredím. Fenotyp ako
vonkajší prejav znaku je výsledkom
pôsobenia zložitých vzťahov medzi
genotypom a prostredím.
Fenotypová hodnota jedinca P je
súčtom genotypovej hodnoty G a jeho
environmentálnej hodnoty E.
Variancia fenotypu, ktorá je definovaná
ako G plus E, je charakterizovaná
nasledovnými vzťahmi.
Hodnota Vp predstavuje variáciu
fenotypových hodnôt.
Vg predstavuje variáciu genotypových
hodnôt. Ve predstavuje
variáciu odchýlok prostredia.
a COVge predstavuje kovariancie medzi
genotypom a prostredím.
Dedivosť heritabilta.
Najbežnejšou súhrnnou štatistikou v
kvantitatívnej genetike je výpočet
dedivosti. Heritabilita
je mierou podielu genotypu na
fenotypovej realizácii znaku.
Určuje podiel dedične podmienenej zložky
na konečnom fenotypovom prejave znaku.
Dedivosť sa vzťahuje iba na populáciu a
prostredie, v ktorom boli merané.
Rovnaký charakter meraní v rôznych
populáciách tak môže mať rozdielnu
dedivosť.
Matematickým vyjadrením heritability je
koeficient dedivosť h2, ktorý
predstavuje pomer genetickej variability
vyjadrenej hodnotou rozptylu k celkovej
fenotypovej variabilite, tiež vyjadrenej
hodnotou rozptylu. Koeficient
dedivosti môžeme vyjadriť dvoma spôsobmi
a to: Koeficient dedivosti v
širšom zmysle slova.
Zahŕňa všetky zložky genotypovej
variancie. Vyjadruje, do
akej miery je fenotyp jedinca podmienený
genotypom. Koeficient dedi
vosti v užšom zmysle slova.
Zahŕňa zložku genotypovej variancie
zapríčinenej aditívnym účinkom alel.
Vyjadruje, do akej miery je fenotyp
jedincov determinovaný dvoma nezávislými
sadami génov, ktoré získali od
rodičov. Koeficient dedivosti
v užšom zmysle slova teda určuje mieru
podobnosti medzi príbuznými jedincami.
Zodpovedá všeobecnej plemennej hodnote.
Podiely spôsobené dominanciou a
interakciami udávajú len to, o koľko
určité vlohové kombinácie zvyšujú alebo
znižujú hodnotu aditívneho účinku.
Koeficient dedivosti je najdôležitejším
genetickým parametrom pre hodnotenie
kvantitatívnych znakov.
Vyjadruje taký rozsah variability, v akom
možno určitú populáciu ovplyvniť.
Je mierou účinnosti selekcie.
Hodnoty koeficientu dedi vosti.
Hodnoty koeficientu dedivosti kolíšu od
0 do 1 alebo od 0 do 100 percent.
Dôležitým faktom je, ako v konkrétnom
prípade hodnotu koeficientu dedivosti
prakticky chápeme, a k čomu ju potom v
selekcii využívame. Vo
všeobecnosti platí, že čím vyššia je
hodnota koeficientu dedivosti, teda
čím viac sa na celkovej premenlivosti
podieľa dedičnosť, tým jednoduchšie
metódy selekcie môžeme použiť.
Naopak, čím nižšia je hodnota koeficientu
dedičnosti, teda čím viac sa na
premenlivosti daného znaku podieľajú
faktory prostredia, tým komplikovanejšie
a náročnejšie metódy selekcie musíme
voliť. Prakticky to znamená,
že v prípade znakov s vysokou dedivosťou
môžeme u potomkov očakávať pri tomto
znaku zhruba rovnaký vývin aký má u
rodičov. Na výslednú hodnotu
koeficientu dedivosť vplývajú nasledovné
ukazovatele. Stupeň
premenlivosti sledovanej vlastnosti,
stupeň rôznorodosti genotypov v
sledovanej populácii a stupeň
rôznorodosti chovateľských podmienok.
Opakovateľnosť. Pri
pozorovaní kvantitatívnych znakov a
vlastností je typické, že mnohé z nich je
možné pozorovať a merať opakovane pri tom
istom jedincovi v priebehu jeho života.
Opakovateľnosť vyjadruje mieru podobnosti
hodnôt, niekoľkokrát sa opakujúcich
znakov alebo vlastností v danej
populácii. Opakovateľnosť
produkčných vlastností organizmov je z
hľadiska selekcie a šľachtenia rozdelená
do 4 skupín.
Opakovateľnosť v čase vyjadruje, do akej
miery sa opakuje ten istý znak v rôznom
veku života jedinca.
Opakovateľnosť parciálna vyjadruje,
do akej miery sa opakuje rovnaká
úžitkovosť v jednotlivých časových
obdobiach a za celé obdobie produkcie.
Opakovateľnosť v priestore označovaná
aj ako topografická, určuje, do akej
miery sa opakuje ten istý znak na rôznych
častiach tela zvieraťa.
Opakovateľnosť paratypová inak
nazývaná aj prostreďová, vyjadruje,
do akej miery sa opakuje ten istý výkon v
rôznych prostrediach.
Koeficient opakovateľnosti.
Mieru opakovateľnosti číselne vyjadruje
koeficient opakovateľnosti označovaný
ako R-op. Koeficient
opakovateľnosti udáva podiel
premenlivosti zapríčinený genetickými
rozdielmi z celkovej fenotypovej
premenlivosti. Predstavuje
maximálnu mieru dedivosti, zvýrazňuje
aditívnu zložku genotypu a vyjadruje, do
akej miery sa opakuje ten istý výkon,
respektíve úroveň úžitkovosti.
Čím je vyššia hodnota koeficientu
opakovateľnosti, tým je vyššia
pravdepodobnosť toho istého výkonu.
Daný znak je teda na vysokom stupni
podmienený geneticky.
Koeficient opakovateľnosti zahŕňa celú
zložku genotypovej premenlivosti, ale aj
varianciu podmienenú pôsobením trvalého
prostredia a varianciu podmienenú
interakciou medzi trvalým prostredím a
genotypom.
Dedivosť reprodukčných znakov.
Reprodukčná výkonnosť u samcov aj
samíc je základom ziskových systémov
produkcie hospodárskych zvierat.
Časť variácií v reprodukčných znakoch je
pod genetickou kontrolou, čo znamená, že
v rámci populácie môže využitie genetiky
zlepšiť intenzitu selekcie a skrátiť
generačný interval.
Dedivosť reprodukčných vlastností je
nízka až stredná, takže na
identifikáciu špecifických voliteľných
atribútov je potrebný rozsiahly záznam
údajov. Samčie reprodukčné
znaky ako objem ejakulátu a progresívna
motilita spermií sú stredne dedivé a
mohli by byť použité v selekčných
programoch. Naopak
samičie reprodukčné znaky sú nízko dedivé
a sú v súčasnosti limitujúcim faktorom
genetického zlepšenia.
Veľkosť vrhu a interval pôrodu sú
hlavnými prekážkami zvyšovania intenzity
selekcie a skracovania generačného
intervalu v šľachtiteľskom programe.
Nasledujúce tabuľky znázorňujú
koeficienty dedivosti pre vybrané
parametre samcov a samíc jednotlivých
hospodárskych druhov zvierat.
Ďakujem za pozornosť.