Публикувано: 13.01.09 11:19. Заглавие: Анализ на инбридинга и аутокроса в родословие.

Анализ на инбридинга и аутокроса в родословие, генетично разнообразие и контрол над генетичните заболявания.

Автор Доктор Джералд Бел
Май 2002г.

Доктор Бел е лектор в Курса по клинична Ветеринарна Генетика в Училището по Ветеринарна медицина при уиверситета Тафт и администратор на националния проект по внедряване на програми за контрол над генетичните заболявания на чистопородните кучета. Той дава генетични препоръки във Ветеринарна Генетична Консултация и има ветеринарна практика в щата Кънектикът. Той и неговата жена се занимават с развъждане на Гордън Сетери.

Всичко е в гените

Като селекционери на кучета ние участваме в генетични „експерименти” всеки път, когато планираме поредната връзка. Типа на избраната връзка трябва да съвпада с вашите цели. При някой развъдчици определението за това какви черти се появяват в потомството в резултат от определена връзка прилича на хвърляне на боб – комбинация от шанс и късмет. За други създаването на определени черти представлява по-скоро навик от колкото късмет, това е резултат от внимателно изследване и планиране. Като селекционери ние трябва да разбираме по какъв начин управляваме гените в рамките на линията на нашите развъдни животни, за да получим желания за нас тип куче. От начало ние трябва да разберем кучето както като разновидност така и като генетичен обект.
Разновидностите Canis familiaris ( домашни кучета) включва всички породи домашни кучета. Въпреки, че може да ни се струва, че между Чихуа хуато и Самбернара има много малко общо или че съществуващите породи това са абсолютно различни животни, генетически всички те са представители на един и същи вид. Въпреки че определено кръстосване в пределите на породата може да се нарече аутокрос, то все пак трябва да се разглежда като част от единна генетична картина7 кръстосване в пределите на изолирана, относително родствена популация. Всяка порода се е развивала по пътя на между родствени връзки сред малка група подобни, а след това по пътя на внимателен генетичен отбор в течение на дълъг период от време. Този процес е установил определени породни характеристики и е направил кучетата от различните породи познаваеми.
Оценявайки своята програма на развъждане помнете, че повечето интересуващи ви черти установени, изменени или създадени в едно единствено поколение. Като разберете как определените черти са се предавали при предците на вашето куче вече можете да разпределите по приоритети целите на вашето развъждане. Десетки хиляди гени си взаимодействат по между си , за да произведат едно единствено куче. Всички гени се наследяват в двойки – един от бащата, един от майката. Ако двойката унаследени гени от двамата родители е идентична двойката се нарича хомозиготна. Ако гените в двойката не са идентични двойката се нарича хетерозиготна. За щастие гените двойки които правят кучето куче, а не котка например винаги са хомозиготни. Така както и генните двойки които отличават една порода от друга. За това голямата пропорция на хомозиготни уникални двойки - тези които задават в породата определени характеристики- съществуват в пределите на всяка порода. Променливите генни двойки ( като тези които определят цвета, размера, строежа, ъглите и т.н) произвеждат промените в пределите на една порода.

Развъждане според произхода

Аутокроса съединява две кучета, по-малко родствени,от колкото е средното състояние за породата. Аутокроса способства да се повиши хетерозиготността и генното разнообразие в пределите на генотипа на всяко куче вследствие на несходни гени в двойките от различните предци. Също аутокроса може да маскира проявата на рецесивни гени и да позволи тяхното разпространение в генотипа на куриера ( носителя).
Повечето аутокросни връзки имат тенденция да произвеждат голямо разбъркване на качествата в рамките на кучилото. Изключение може да се получи, когато родителите са толкова несходни, че произвеждат хетерозиготна еднородност ( явлението хетерозис) Това обикновено се случва в резултат от кръстосването между две различни породи.Полученото кучило има тенденцията да бъде еднородно, но демонстрира междинни характеристики между несходните черти на родителите. Кучетата от такова кучило могат да бъдат фенотипно еднакви, но рядко ще успеят да предадат своите черти в потомството заради свързването на несходни гени.
Причина за аутокроса може да бъде въвеждането на нови черти, които не присъстват при вашите развъдни животни. Заради това, че родителите могат да бъдат генетично не сходни трябва да подберете производител, който няма недостатъците на вашето куче, но по фенотип допълва добрите черти на вашето куче.

Пример за аутокрос: не родствени майка и баща.



Накрая обикновено се получава превъзходно качествено куче от аутокрос кучило. Изобилието на генетична изменчивост може да постави всички правилни черти в едно куче. Повечето шоу шампиони имат аутокросен произход. Следователно веднъж те могат да имат нисък коефициент на инбридинг и да имат недостатъка в способността последователно да предава своите положителни черти в потомството. След аутокроса грамотните развъдчици връщат развъждането назад, към кучетата от своята оригинална линия, повишавайки хомозиготността и опитвайки се да закрепят наскоро придобитите черти.
Лайнбридинга се опитва да концентрира гените на определен прародител или прародители чрез тяхното многократно присъствие в родословието. Най-добре е ако прародителя присъства отзад и в двете части на родословието. Ако прародителя присъства само в едната от частите, то потомците получават само 50% гени които се предават от единия родител, а не от определения прародител.
За лайнбридинга е най добре, когато определения прародител многократно се появява както в бащината, така и в майчината част на родословието. По този начин неговите гени имат по-голям шанс да се съединят в полученото кученце. Гените от общите предци имат по-голям шанс за проява, когато се съединяват един с друг от колкото когато се съединяват с гени на други екземпляри, които могат да маскират или изменят неговия ефект.

Пример за плътен(3.3/3.3) лайнбридинг на утвърден прародител .




Лайнбридинга може да произведе кученце с великолепни качества, но ако те не присъстват в интересуващия ни прародител, то кученцето не може да се нарече лайнбридингово по определения прародител. За това, за да изпълните своите генетични цели е много важен внимателния подбор на производители, както и внимателния избор на кученце от полученото кучило. Без това вие ще развалите своите възможности от концентрацията на гените на прародителя на когото правите лайнбридинг.
Увеличаването на хомозиготността на екземпляри чрез лайнбридиниг веднъж може и да не възпроизведе аутокросния прародител. Ако прародителя е аутокросен и въобще Аа хетерозиготен, то увеличаването на хомозиготността ще произведе по голямо количество АА и аа. Начина да възпроизведете аутокросен прародител се състои в това, да съедините два екземпляра, фенотипа и произхода на които да са подобни на родителите на прародителя.
Инбридинга значително увеличава хомозиготността и следователно еднородността на кучилото. Инбридинга може да увеличи проявата на изгодни и вредни рецесивни гени чрез разделянето им на еднородни двойки. Ако рецесивния ген а ще се проявява рядко в популацията, то значи той почти винаги е замаскиран от доминантния ген А. Посредством инбридинга редкия рецесивен ген а може да се предаде хетерозиготно Аа от общия прародител чрез майката и бащата, създавайки хомозиготно рецесивно потомство аа. Инбридинга не създава нежелателни гени, а само увеличава честотата на проява на тези, които вече присъстват в хетерозиготния генотип.

Пример за инбридинг: връзка на пълни брат и сестра


Инбридинга може да увеличи тенденцията за появата на проблеми които са управлявани от множество гени ( полигенно унаследяване) от типа на Тазобедрената дисплазия и вродените сърдечни аномалии. Ако вие нямате предварителни сведения за това какво са произвели по умерените лайнбридинги на общите прародители инбридинга може да да открие за вашите кученца ( и купувач на кученцата) изключителен риск от генетични дефекти. Изследванията са показали, че инбедрената депресия, намалява жизнеспособността и здравето на инбедрените животни и зависи непосредствено от броя на намиращите се в генотипа вредни рецесивни гени. Някой линии процъфтяват от инбридинга докато други не.

 Публикувано: 13.01.09 14:58. Заглавие: Развъден анализ Опр..

Развъден анализ

Определенията на генетиците и развъдчиците по отношение на инбридинга са различни. Генетика разглежда инбридинга като измеримо число, което се повишава всеки път когато има общ прародител в бащината или майчината част на родословието; развъдчика приме че инбридинга, това е близкородствена връзка от типа на връзките баща - дъщеря или брат и сестра. Общия прародител даже и в осмо коляно увеличава измерваното количество на инбридинга в родословието.

Коефициента на инбридинга ( или така наречения коефициент на Райт) е процентната оценка на всички генетични двойки които са хомозиготни заради наследеното от общи предци. За да определите явявали се конкретната връзка аутокрос или инбридинг за вашата порода трябва да определите средния коефициент на инбридинга за породата. Средния коефициент на инбридинга на породата се променя в зависимост от популярността на породата и репродуктивната възраст на популацията. Кръстосването с коефициент на инбридинг 14% е изчислено на основата на десет колянно родословие се счита за умерен инбридинг при Лабрадора ( популярна порода с нисък среден коефициент на инбридинг), но ще се смята за аутокросна за Ирландския воден шпаньол ( рядка порода с по-висок среден коефициент на инбридинга).
Пресмятането на коефициента на инбридинга, за да е точно трябва да бъде основано на много коленно родословие. Инбридинга в пет и повече нататък колена ( второстепенно между родствено кръстосване) често има по-голям ефект на генотипа на потомството на разглежданото родословие. В проведените изследвания на коефициента на инбридинг на 4 колянно и осем колянно родословие резултатите са много различни. Четири колянното родословие съдържа 28 уникални ( представени само по веднъж) предци от 30 възможни позиции в родословието, което показва нисък коефициент на инбридинг; в същото време родословието на същото куче но осем колянно, съдържа 212 уникални предци от 510 възможни – тоест има по-голям коефициент на инбридинг. Това което е приличало на кръстоска между аутокросни гени за няколко поколения всъщност е лайнбридна концентрация на гени на влиятелни прародители в разширеното родословие.
Процеса на изчисление на коефициента на инбридинга е твърде сложен, за да ви го представя тук.Някой книги, които съдържат методи за изчисления на коефициенти са обозначени в края на тази статия; някой компютърни киноложки развъдни програми също изчисляват коефициенти. Изследването представено в тази статия беше изпълнено с помощта на CompuPed програмно осигурена от RCI.
(забележка RCI: CompuPed изчислява коефициента на инбридинга на Райт по-бързо и по-точно от всяка друга достъпна програма за PC)

Родословие: Laurel Hill Braxfield Bilye
Женска гордън сетер, кастрирана, принадлежаща на доктор Джерард и госпожа Кандис Бел, развъдчик Мери Пус и Лаура Бедфорд



За да си визуализирате някой от тези концепции, моля, обърнете се към приложеното родословие. Дядото по бащина линия CH Loch Adair Foxfire и бабата по майчина линия CH Loch Adair Firefly WD са брат и сестра от едно кучило. По този начин Bilye ( кучето на което е родословието ) се е появила от връзките на родни брат и сестра. Коефициента на инбридинг за кръстосване на братовчеди - 6.25%,се смята за умерено ниво на инбридинг.

Списъка на коефициенти на инбридинг основани на различни типове връзки са приложени в следващата таблица.



В родословието на Bilye коефициента на инбридинга е изчислен на основата на четири колянно родословие и представлява 7,81% което съвсем малко се различава от коефициента при кръстосване на братовчеди. Коефициента на инбридинга изчислен на основата на повече колена в родословието са следните: до пето коляно -13,34%, шесто коляно -18,19%р седмо коляно – 22,78%, осмо коляно-24,01%, десето коляно – 28,63% и дванадесето коляно - 30.81%.Коефициент на инбридинг 30,81% е повече от колкото виждате във връзката баща дъщеря и майка син( 25%) Както сами можете да видите второстепенното между родствено кръстосване има много голямо влияние над пълния коефициент на инбридинга от колкото кръстосването на братовчеди което се оказва най-плътното в това родословие.
Знанието за степента на инбридинга в родословието не може да ви помогне в случай, че не знаете чии гени се концентрират. Коефициента на процента на кръвта измерва родствеността между предците и особено в това разглеждано родословие. Ние знаем, че родителите предават 50% от своите гени, тъй както прародителите предават 25%, пра, пра родителите 12,5% итака нататък. Всеки път когато прародителя от нова се появява в родословието, процента на предадените гени може да бъде отчетен и оценен като неговия „процент кръв”
За много породи влиятелните екземпляри е възможно и да не присъстват в рамките на четири коляното родословие, но за това пък повлияват многократно и задължително внасят голяма порция от своите гени в родословието. Това може да се случи в породата заради някой много плодовити предци ( обикновено мъжки производители), или с малка популация кучета, основоположници на порода. В двадесет и пет колянното родословие на Bilye има само 852 прародителя, които се появяват в обща сложност повече от 20 милиона пъти.

Анализ на родословието на Laurel Hill Braxfield Bilye
(анализирано до 25 коляно)



Представения по-горе анализ показва наследствения принос на лайнбедрените предци в родословието на Bilye. CH Afternod Drambuie има най-висок генетичен принос от всички лайнбедрени предци. Той се появява в родословието 33 пъти между 6 тото и 8 мото поколение. Едно появяване в шесто поколение носи 1.56% от неговите гени в родословието. Неговия пълен принос е 33.2% от гените на Bilye тоест той е втори по значимост след родителите. За това в това родословие влиателния прародител дори не се появява в пет коляното родословие. Неговата майка CH Afternod Sue се появява 61 пъти между седмото и десетото поколение и внася в родословието повече гени от дядовците и бабите.
Кучетата пионери сформирали породата Гордън Сетер също играят голяма роля в генотипа на съвременните кучета. Heather Grouse се появява повече от един милион пъти между 16 то и 25 то поколение и почти удвоява своите появи след 25 коляно. Тя внася повече от 10% от гените в родословието на Bilye. Този пример показва, че дълбочината на родословието е много важна в оценката на генотипа на кучето. Очевидно, че всички вредни рецесивни гени, които носи Heather Grouse и другите кучета пионери явно са широко разпространени в породата.

 Публикувано: 21.01.09 14:00. Заглавие: http://www.slav-trop..

Развъждане по външност.

Повечето развъдчици планират връзките си изключително според външността на кучетата, а не според техните родословия или родствените връзки на предполагаемите родители. Това се нарича асортативно кръстосване ( подобен с подобен), за да се закрепят притежаваните черти и отрицателни асортативни кръстосвания ( подобен с не подобен) когато целта е да се поправят или да се внесат нови черти, които може би не достигат в наличните развъдни животни.
Някой екземпляри могат да имат подобни желани характеристики, но да ги унаследяват различно. Това важи с най-голяма сила за полигенните черти - типа и постава на ушите, захапката и дългите пред рамене. Кръстосването на две фенотипно подобни, но генотипно различни кучета няма да доведе задължително до възпроизводството на тези черти. И обратно всеки екземпляр с аналогично родословие не е задължително да прилича на друг екземпляр с подобен произход.
Развъждането не трябва да се планира само на основата на произхода или външността на екземпляра. Връзката трябва да се основава на комбинацията между родословието и външността. Ако се опитвате да закрепите определена черта – например горна линия – и тя се среща при родителите и лайнбедрените предци на две родствени кучета, то можете да сте сигурни, че в крайна сметка ще постигнете своята цел.

Генетично разнообразие

Някой породни клубове имат етически кодекс, който възпрепятства използването на лайнбридинга и инбридинга като опит да се увеличи генетичното разнообразие в породата. Това предположение е основано на фалшиви предпоставки.Инбридинга и лайнбридинга не предизвикват загуба на гени от гения фонд на породата.Това се случва чрез отбора – използване или не използване на развъденото потомство в развъдната работа. Ако някой развъдчици правят лайнбридинг на определени кучета, то като цяло генетичното разнообразие се подържа на необходимото ниво.
В теоретично кръстосване с четири потомци ние разглеждаме четири генни двойки. Бащата е хомозиготен в 50% от своите генни двойки ( две от четири), а майката е хомозиготна в 75% от генните си двойки ( три от четири). Разумно е да се предположи, че тя е по-инбедрена от бащата.
Основния принцип на популационната генетика се състои в това, че това колко пъти се среща гена в генома е величина която не се променя от родителската генерация към потомството. Това се случва независимо от хомозиготността или хетерозиготността на родителите или това дали връзката е аутокрос, лайнбридинг или инбридинг. Това е природата на генетичната прекомбинация.

Теоретична връзка с четири потомци



Тук недостига на генно разнообразие е в първата ( тъмно зелена) генна двойка, защото от дадените производители може да се получи само един тип генна комбинация – хомозиготна тъмнозелена. Тъй като бащата е хомозиготен светло зелен в третата двойка, а майката е хомозиготна синя в същата двойка, всички потомци ще бъдат хетерозиготни в третата двойка. В зависимост от това дали зеленото или синьото е доминантен ген, при всички потомци се проявява доминантната черта заради постоянната хетерозиготност на тази двойка.
Ако потомъка Д стане популярен като производител, а неговите братя или сестри не се използват толкова много, то честотата на гена в генома на породата ще се промени. Тъй като кучето Д не му достига оранжев ген във втората двойка и виолетов ген в четвъртата двойка за това честотата на тези гени в породата ще намалее. Те ще бъдат заменени с по-голям брой червени и розови гени. Това променя общия генофонд и генетичното разнообразие на породата. Естествено кучетата имат повече от 4 генни двойки и злоупотребата с кучето Д с изключване на другите братя и сестри може да загуби част от количеството на гена в геном от хиляди гени .И отново, тук отбора ( например използването на кучето Д и изключване на другите му братя и сестри), а не типа на връзката от която са получени променя количеството на гена в генома.
Селекционерите трябва да избират най-добрите екземпляри от линиите на своя развъдник, за да не създават нови генетично слаби ( уязвими) места. Сред многото развъдчици съществува тенденция да се базира тяхното развъждане основно на производители ( мъжки), които са си извоювали име на известни Шоу победители. Не зависимо от популярността на породата, ако основното количество развъдчици се стремят да получат потомство от един единствен мъжки ( синдрома на популярния производител) то генома на породата ще забоксува по курса на това куче и ще загуби генетичното си разнообразие. Твърде широкото използване на един производител дава на генната група нестандартна доза от неговите гени което включва и относително вредни рецесиви, които той може да носи и които ще се разкрият в следващите поколения. В бъдещето това може да предизвика генетични заболявания в породата- това явление генетиците наричат ефект на основателя.
Кучетата които се оказват посредствени представители на породата не трябва да се използват само за това да се подържа разнообразието. Кучетата роднини притежаващи желателни качества, могат да подържат генетичното разнообразие и да подобрят породата. Развъдчиците трябва да се концентрират на отбора на производители максимално съответстващи на стандарта на породата, които имат идеален характер, работоспособност и телосложение, а също и не страдат от основните породни заболявания.
Редките породи с малки групи от гени имат проблем с генетичното рознообразие. Проблема с генетичното разнообразие в чистокръвните популации произлиза от вредните рецесивни гени, които в хомозиготно състояние носят съществена вреда на здравето. Леталните рецесиви създават оттечка в генните групи или във вътре утробния период или преди да настъпи репрудоктивната възраст. Други вредни рецесиви предизвикват болести без да засягат репродуктивността.
Проблемите от недостига на генетично разнообразие възникват на ниво локуси ( местоположение на гените) Няма никакво определено ниво или процент на инбридинг, който да причинява вреда на здравето или енергията. Съществуват множество линии които процъфтяват при висока степен на инбридинг, в същото време има други линии които просто боксуват. Ако няма никакво генетично разнообразие ( непроменими генни двойки в породата ), но тази хомозиготност не носи никаква вреда , то отсъствието на разнообразие няма никакъв ефект на здравето на породата. Особеностите които развиват породата и съответстват на стандарта са непроменими двойки ( хомозиготни) Генетичните проблеми за здравето възникват в породата, когато вредния алел увеличава своето количество и хомозиготност.

Генетично съхранение.

Постоянното повдигане на спора за генните групи, са заставили някой клубове да призовават за аутокрос за всички кучета. Изследванията на генетичното съхранение и изучаването на редки породи са показали, че тази практика, фактически дава своя принос в загубата на генетично разнообразие. С еднородно кръстосване на всички линии в породата вие отстранявате различията между тях и следователно разнообразието между екземплярите. Тази практика при размножаването на домашния бик значително е намалила разнообразието и е предизвикала загуба на уникални редки породи. Поддържането на здрави линии и семейства и не честото смесване с други линии, а след това развъждане „назад” е способно да подържа разнообразието в генните групи.
Като пример породата доберман е много разпространена и генетично разнообразна. Веднъж породата има проблем във вид на болести vonWillibrand – автоимунно рецесивно заболяване на кръвта. Някой изследователи оценяват, че близо 60 % представители на породата могат да са хомозиготни ( тоест болни) по този дефектен ген, а повечето оставащи кучета хетерозиготни. Следователно генетичното разнообразие в тази порода намалява количеството в локуса на гена vWd. Сега за развъдчиците на добермани съществува програма за генетичен тест и мониторинг. Те могат да идентифицират болните кучета и носителите и да намалят честотата с която се среща дефектния ген в генома чрез отбор на нормално потомство за бъдещо развъждане.Не само да се отстранят носителите, но и да се заменят с нормално тествано потомство в бъдещото развъждане – така ще се съхрани генетичното разнообразие.


Вместо заключение.

Решението за използване на лайнбридинг, инбридинг или аутокрос трябва да се основава на знания за характеристиките на индивидуалното куче и на знанията и характеристиките на неговите предци . Инбридинга бързо идентифицира полезните и вредни рецесивни гени в родителите и потомството. Ако нямате предварителни сведения за това какво се е получило при кученцата на по умерен лайнбридинг на общи предци то вие трябва да се подготвите ( както и да подготвите купувачите на вашите кученца) за възможния риск от генетични дефекти. Ако развъждате посредством лайнбридинг ( с увеличение процента кръв) на определени предци във вашето поголовие се увеличава процента на инбридинг.
Не се опитвайте да постигнете твърде много цели във всяко поколение иначе вашето влияние на всяка черта ще бъде слабо. Ако не сте доволни от резултатите получени в лайнбридинга, то веднага прелейте в своята линия не родствена за нея кръв и създайте аутокросна линия като въведете нови черти. Повторението на аутокроса в опит да се замаскират вредни рецесивни гени е желателния метод за контрол над генетичните заболявания. Рецесивните гени, обаче не могат да бъдат разтворени – тях или ги има или ги няма.Аутокросните куриери се размножават и по този начин пренасят дефектните гени в общия генофонд. Ако кучето е доказан преносител или има висок риск да е носител ( по изводи от развъдния анализ) то трябва да бъде изключено от развъждане и заменено от един или двама качествени потомци. Тези потомци на свой ред трябва да бъдат заменени от тяхното собствено качествено потомство с надежда да се изгуби дефектния ген.
Опита да се развие собствена развъдна програма от научна гледна точка може да бъде труден, но това са и полезни усилия. Без да нервничите се запознайте с различните типове достъпни схеми на развъждане след което можете да се концентрирате върху целта да създадете „кучето на мечтите си”

Препоръчани книги от автора на статията

Ако ви е интересно да научите повече по тази тема, прочетете следните книги:

Отклонения при животните компаниони: Анализ на наследствеността - С.У. Фоули, Дж. Ф. Лесли, Г.Д. Освайлер - Айова 1979 година
Генетика за развъдчици на кучета - Ф.Б. Хат, У.Н. Фрийман Сан Франсиско Калифорния 1979
Ветеринарна генетика - Ф.У. Николас Оксфорд, Англия 1987
Генетика за развъдчици на кучета - Р. Робинсън Оксфорд, Англия 1990
Генетика на кучетата - М.Б. Уилис - Ню Йорк 1989