12.01.10.
Weigend, Steffen;
Institut für Nutztiergenetik des Friedrich-Loeffler-Institutes, Neustadt-Mariensee
Warum genetische Vielfalt so wichtig ist
Was ist genetische Vielfalt bei Nutztieren? Im Bereich der Rassegeflügelzucht erscheint die Antwort auf den ersten Blick einfach zu sein: innerhalb der Tierarten Huhn, Pute oder Taube oder des Wassergeflügels gibt es verschiedenste Formen im äußeren Erscheinungsbild, die zu Unterscheidungen zwischen Rassen geführt haben. Rassen, die ihren Ursprung in verschiedenen Ausgangszuchten hatten und unterschiedlichen Umweltbedingungen (z.B. Klima, Futterangebot, Krankheitserreger) oder Selektionsmaßnahmen durch den Menschen ausgesetzt waren bzw. sind, können sich auch in weniger offensichtlichen Merkmale unterscheiden. Diese können Eigenschaften einer besonderen Anpassung an Umweltfaktoren sein (z.B. im Federkleid zum Schutz vor rauen Witterungseinflüssen, Resistenzen gegen Krankheitserreger) oder Besonderheiten ihrer Produkte (z.B. ein geringerer Cholesteringehalt im Ei). Viele Unterschiede sind uns gar nicht bekannt. Ein großer Teil von Merkmalen wird durch äußere Umweltbedingungen erheblich beeinflusst, beispielsweise durch das Futterangebot oder die Haltungsbedingungen. Allgemein können wir sagen, dass genetische Vielfalt alle durch Erbanlagen bedingten Unterschiede zwischen Individuen, Familien und Rassen des Geflügels widerspiegelt. Die Variabilität in den Erbanlagen ist dann aber auch der Schlüssel für genetische Veränderungen von Merkmalen und die entscheidende Basis für alle züchterischen Maßnahmen, ob in der Wirtschaftsgeflügelzucht oder der Rassegeflügelzucht.
Genetische Diversität erforschen
Voraussetzung für Nutzung und Erhaltung genetischer Vielfalt ist, dass wir verstehen was genetische Vielfalt ist, und wie wir sie „messen“ (quantitativ erfassen) können. Ihre Erforschung ist eng mit der Entwicklung von Methoden der Molekulargenetik verbunden, da sie einen tiefen Einblick in die Erbanlagen sowie die Mechanismen der Ausprägung äußerlich erkennbarer Eigenschaften erlauben. Vor nunmehr fast 10 Jahren haben wir, auch dank der Unterstützung der Züchter des BDRG, erste Untersuchungen zur genetischen Verwandtschaft zwischen und innerhalb von Hühnerrassen in größerem Umfang durchgeführt. Dafür haben wir aus Blutproben, deren Entnahme für das Tier unproblematisch ist, die sogenannte DNA (Träger der Erbsubstanz) isoliert und mit molekularen Methoden analysiert. Da die auf der DNA Ebene gewonnenen Informationen unabhängig von Umwelteinflüssen sind, konnten wir die Rassen aus Deutschland mit denen anderer Länder und Kontinente vergleichen. Ordnet man die Individuen der Rassen nach ihrer Ähnlichkeit basierend auf den molekularen Informationen, so lassen sich interessante erste Einblicke in die Rassenarchitektur gewinnen. Die Analysen haben gezeigt, dass die Rassen Europas, und insbesondere die Rassen des Nordwesteuropäischen Typs aus Deutschland, eine gemeinsame Gruppe bilden (Gruppe 3 in Abbildung 1), die von Wildhühnern und Haushühnern Asiens (Gruppe 1) und Afrikas (Gruppe 2) abgrenzbar waren. Interessant ist auch, dass lokale Populationen Ungarns in der Gruppe 2 wiederzufinden waren. Die in Deutschland beprobten Rassen Cochin und Brahma dagegen waren denen Asiens ähnlich, was aufgrund ihrer Rassengeschichte nicht überraschend sein dürfte. Die vierte Gruppe in der Abbildung 1 vereint Rassen, die nach ihren genetischen Markerinformationen zwischen den drei großen Gruppen einzuordnen sind. Weiterführende Untersuchungen haben aufgedeckt, dass die Rassen der Gruppe 3 weniger variabel sind, d.h. stärker ingezüchtet, als die der anderen Gruppen. Das drückt sich sowohl in einer geringeren Anzahl Allele je Markerlokus aus, als auch einem geringeren Grad an Heterozygotie (Ergebnisse sind im Detail bei Granevitze et al., 2007 und 2009 nachzulesen). Der größte Teil der Rassen in Gruppe 3 verfügt also nur noch über eine sehr begrenzte Diversität, die jedoch in ihrer Gesamtheit über alle Rassen dieser Gruppe hinweg die Diversität dieses Europäischen Clusters ausmachen. Dies ist deutlich anders als bei den Rassen Asiens oder Afrikas, die hoch variabel aber wesentlich mehr überlappend sind.
Moderne Methoden ermöglichen neue Einblicke
So interessant diese Ergebnisse auch erscheinen, müssen wir uns doch über die methodisch bedingten Grenzen bewusst sein. Die Untersuchungen haben bisher nur einen sehr geringen Anteil der Erbanlagen sowie eine begrenzte Anzahl Rassen einbezogen. Der Kenntniszuwachs und die damit verbundenen technologischen Entwicklungen auf dem Gebiet der Molekulargenetik waren in den letzten Jahren rasant. Während beispielsweise die Entschlüsselung der DNA-Sequenz des Menschen noch viele Jahre in Anspruch genommen hat, stehen heute Technologien zur Verfügung, mit denen ganze Genome (Gesamtheit der Erbanlagen eines Individuums) innerhalb relativ kurzer Zeit analysiert werden können. Moderne Technologien erlauben es, an einer großen Anzahl unterschiedlicher Stellen im Genom gleichzeitig Variationen (sogenannte Einzelpunktmutationen oder engl. Single Nucleotide Polymorphism [SNP]) im Hochdurchsatz zu analysieren. SNP Daten des Huhnes wie auch anderer landwirtschaftlicher Nutztiere sind in Datenbanken öffentlich zugänglich und liefern die Grundlage für die Erstellung sogenannter SNP-Chips, mit deren Hilfe 50.000 SNPs (in unterschiedlichen Bereichen des Genoms) oder mehr pro Individuum gleichzeitig analysiert werden können.
Zusammenarbeit fortsetzten
Eben diese modernen Technologien sollen im Rahmen eines neuen Forschungsprojektes „Entwicklung eines SNP Diversitätspanel beim Huhn“ genutzt werden, um unser Wissen über alte Hühnerrassen zu erweitern. Dabei sollen anhand von SNP-Profilen der Grad der genetischen Einmaligkeit einzelner Rassen quantifiziert und Genombereiche identifiziert werden, die stärker als andere durch Selektion beeinflusst werden (Selektionssignaturen). Dieses Projekt ist Teil eines vom BMBF geförderten Agro-Innovationsclusters mit der Bezeichnung „Synbreed – Synergistische Pflanzen- und Tierzucht“ (Gesamtkoordination Technische Universität München,
www.synbreed.tum.de). Im Oktober 2009 wurde am Rande der Junggeflügelschau zwischen dem Bund Deutscher Rassegeflügelzüchter und dem Institut für Nutztiergenetik des FLI eine Absichtserklärung zur Zusammenarbeit in diesem Projekt abgeschlossen. Ein Teil der schon in früheren Untersuchungen einbezogen Rassen soll wieder beprobt und durch bisher nicht untersuchte Rassen ergänzt werden. Neben den in Deutschland zu untersuchenden Rassen und Linien (ca. 60) werden auch Hühnerpopulationen anderer Länder und Kontinente analysiert, wofür auf eine umfangreiche DNA Bank des Institutes für Nutztiergenetik zurückgegriffen werden kann. Von den neu zu sammelnden Populationen werden neben molekularen auch phänotypische Informationen erhoben werden.
Probensammlung in den Jahren 2010 bis 2012
Zur Umsetzung dieser ehrgeizigen Ziele hat sich eine Arbeitsgruppe bestehend aus Vertretern des Institutes für Nutztiergenetik sowie des BDRG und des Wissenschaftlichen Geflügelhofes gebildet. Ausgehend davon ist beabsichtigt, die Probengewinnungen und Merkmalserfassungen in Absprache mit den Züchtern auf den großen Geflügelschauen in den Jahren 2010 bis 2012 durchzuführen. Wir bauen auf Ihre Unterstützung bei diesen wichtigen Arbeiten. Je besser wir die genetische Vielfalt verstehen, je effizienter können wir sie schützen.
Weiterführende Literatur
Granevitze Z, Hillel J, Chen GH, Cuc NTK, Feldman M, Eding H, Weigend S. (2007). Genetic diversity within chicken populations from different continents and management histories. Anim Genet.; 38(6):576-583.
Granevitze Z, Hillel J, Feldman M, Six A, Eding H, Weigend S. (2009). Genetic structure of a wide-spectrum chicken gene pool [Internet]. Anim. Genet. 40 (5):686-693.
Abbildung 1: Gruppierung von 85 Hühnerpopulationen anhand von 29 Mikrosatelliten basierend auf einer Analyse der Populationsstruktur
(Cluster 1 – Gruppe Asiatischer Hühnerrassen; Cluster 2 – Gruppe Afrikanischer und Südost-Europäischer Hühnerrassen; Cluster 3 - Gruppe Nordwest-Europäischer Hühnerrassen; Cluster 4 – Gruppe von Rassen, die keinem der Cluster zuzuordnen sind)]/i]
