Die Auswirkungen der Genomik auf die rasche Zunahme der Inzucht von Holsteins

Übersetzter Artikel von Les Hansen für Progressive Dairy; Quelle: www.progessivedairy.com; veröffentlicht am 17.4.2020

 Les Hansen für Progressive Dairy
Quelle: www.progressivedairy.com 

Veröffentlicht am 17. April 2020

Der Council on Dairy Cattle Breeding (CDCB) veröffentlichte Informationen über die schrittweise Veränderung der genetischen Basis, die im Abstand von fünf Jahren stattfindet. Die Zuchtwertschätzung von Bullen und Kühen im April 2020 spiegelt die jüngste genetische Basisanpassung wider.

Seit der letzten Basisanpassung von vor fünf Jahren erfuhren die meisten Merkmale beinahe aller Rassen eine genetische Verbesserung. Entsprechend werden die Zuchtwerte der Vererber und Kühe um den erreichten Fortschritt reduziert. Bei der Rasse Holstein gibt der Net Merit Index die Wirtschaftlichkeit der Vererber monetär wider. In den vergangenen fünf Jahren wuchs dieser im Schnitt um 231 US-Dollar. Bei der vorherigen Basisanpaasung 2015 lag dieser bei 184 US-Dollar.

Der CDCB weist auf den positiven Einfluss der genomischen Selektion hin, die 2008 in den USA eingeführt wurde und den Zuchtfortschritt bei den Holsteins beschleunigt hat. Die neue genetische Basis 2020 konzentriert sich auf die Leistung von Holstein-Kühen, die 2015 geboren wurden, und die vorherige genetische Basis 2015 konzentrierte sich auf Holsteins, die 2010 geboren wurden.

Daher wurde die Basisanpassung von 2015 nur kaum von der genomischen Selektion beeinflusst, während die Basisanpassung 2020 stark durch die genomische Selektion beeinflusst wurde. Die Beschleunigung der genetischen Verbesserung ist in vielerlei Hinsicht gut. Doch gibt es mögliche negative Folgen einer beschleunigten genetischen Verbesserung? Leider gibt es einen großen Nachteil, den viele vermeiden wollen – vor die, die Milchviehgenetik vermarkten.

Nahezu der gesamte beschleunigte genetische Gewinn aus der genomischen Selektion gegenüber unserer früheren Abhängigkeit von Nachkommentests (die tatsächliche Leistung von Töchtern) ist auf eine dramatische Verringerung des Generationsintervalls zurückzuführen. Das Generationsintervall ist das Durchschnittsalter der Eltern bei der Geburt ihrer Nachkommen. Der Reiz der genomischen Selektion besteht darin, Eltern der nächsten Generation in sehr jungen Jahren zu wählen.

Eine große Falle des reduzierten Erzeugungsintervalls ist jedoch eine entsprechende Zunahme genetischer Beziehungen innerhalb einer Population. Das bedeutet, dass eine geringere Anzahl hochrangiger Vererber und Kühe die Vorfahren nachfolgender Generationen sein dürften. Wenn die Verwandtschaften von Individuen einer Rasse steigen, steigt die durchschnittliche Inzucht einer Rasse immer schneller. Ja, es ist möglich, die Beschleunigung erhöhter genetischer Beziehungen und damit die durchschnittliche Inzucht zu reduzieren. Hierzu muss der Einfluss einzelner Bullen und Kühe eingeschränkt werden.

Der renommierte Milchviehgenetiker Dr. Ben McDaniel sprach auf der Jahrestagung der American Dairy Science Association im Jahr 2000 zum Thema „Unkontrollierte Inzucht“, und die Ergebnisse dieser Präsentation wurden im Journal of Dairy Science veröffentlicht. Ich wünsche meinen Freunden, die heute die Mitgliedsorganisationen des Council of Dairy Cattle Breeding vertreten, die Genetikforscher an den US-Land-Grant-Universitäten oder Führungsgenetiker bei den großen Milchzuchtunternehmen sind, dass sie diesen Artikel lesen, der bereits vor 20 Jahren verfasst wurde. Ich glaube, wenn Dr. McDaniel heute noch am Leben wäre, wäre er entsetzt über die rasche Anhäufung genetischer Beziehungen (und den unvermeidlichen Anstieg der durchschnittlichen Inzucht), die in der globalen Holstein Population in den letzten fünf Jahren stattgefunden hat.

Tabelle 1 weist die durchschnittliche Inzucht von US-Holsteins nach den Geburtsjahren auf.

Von 2000 bis 2012 betrug der durchschnittliche jährliche Anstieg der Inzucht +0,12 %, was als eine angemessene jährliche Steigerung angesehen wurde. Zumindest ein gewisser Anstieg der durchschnittlichen Inzucht ist in einer endlichen Population (einer Rasse) unvermeidlich. Die Genomische Selektion wurde 2008 eingeleitet, und ihre Auswirkungen auf die durchschnittliche Inzucht dauerten einige Jahre. Allerdings stieg der jährliche Anstieg der durchschnittlichen Inzucht von 2013 bis 2016 auf +0,25 % (eine Verdoppelung des jährlichen Anstiegs) und erstaunlicherweise auf +0,4 % in den letzten drei Jahren. Diese jüngsten jährlichen Erhöhungen sind atemberaubend und scheinen in Zukunft unhaltbar für die Rasse zu sein.

Die durchschnittliche Inzucht von Holstein-Friesian, die in früheren Teilen des Jahres 2019 geboren wurden (die Daten sind noch nicht vollständig), lag bereits bei 8,09%. Diese Zahl mag einigen klein erscheinen. Es ist jedoch wichtig zu bedenken, dass die Obergrenze für Inzucht nicht 100% beträgt. Die Verpaarung eines Bullen mit seiner eigenen Tochter führt zu einer durchschnittlichen Inzucht von 25% der Nachkommen.

Für die kommerzielle Tierhaltung wurde langfristig empfohlen, die Inzucht nicht über 6,25 % zu steigern. Die 6,25% sind keine magische Grenze, aber sie wurde lange Zeit als Zielposten verwendet, um die gravierendsten Folgen der Inzucht – embryonaler Frühtod (verringerte Fruchtbarkeit), erhöhte Totgeburtsrate, Sterilität und verminderte Gesundheit von Tieren jeden Alters – einigermaßen gering zu halten.

Einige meinten, wir sollten uns keine Sorgen über die durchschnittliche Inzucht von Holsteins machen sollten, bis diese 10% erreicht. Nun, aktuelle Trends deuten darauf hin, dass die US-Holstein-Rasse diese Schwelle in etwa vier Jahren erreichen wird. Was dann? Sobald eine Rasse die Anzahl der wichtigsten Vorfahren in Stammbaum stark reduziert hat, wird es unmöglich, die genetische Vielfalt auf Genebene zu erweitern, ohne sich auf Genmigration von einer externen Population (eine andere Rasse) zu verlassen.

Vielleicht ist es ein dramatischerer Weg, um die durchschnittliche Inzucht junger Holstein-Bullen seit Beginn der genomischen Selektion zu begreifen, wenn man sie mit der Vielfalt der Vorfahren alter Bullen überprüft.

Überprüft man die Vielfalt der Vorfahren alter Holstein-Vererber, begreift man die durchschnittliche Inzucht junger Holstein-Bullen seit Beginn der genomischen Selektion.

Tabelle 2 zeigt die durchschnittliche genomische Inzucht junger Holstein-Bullen.

Diese Jungtiere repräsentieren die zukünftige genetische Zusammensetzung der Rasse Holstein Friesian. Junge genomische Bullen werden von Milchproduzenten stark genutzt und haben in den letzten Jahren eine starke Erhöhung der Inzuchtraten erfahren.

Bullen, die 2019 geboren wurden, haben eine durchschnittliche genomische Inzucht von 13,7%. Ein hoher Inzuchtgrad eines einzelnen Bullen ist jedoch kein praktisches Problem, da von ihm ja nicht erwartet wird, eine große Menge Milch zu geben – anders als bei Kühen. Die durchschnittliche Inzucht dieser Jungbullen stellt jedoch die extreme „Verengung des Genpools“ der HF-Rasse dar. Wenn diese Jungbullen mit einem typischen Holstein-Rind gepaart werden, haben einige der resultierenden Embryonen eine außerordentlich hohe Inzucht.

Wie sieht also die genetische Zusammensetzung der Holstein Rasse im Jahr 2020 aus? Sie besteht überwiegend aus Genen von nur fünf schlagstarken Bullen. Diese fünf Bullen sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Denjenigen, die sich mit den Holsteins auskennen, werden diese Bullen sehr vertraut sein. Zweifellos enthalten ihre Genome Gene, die zu Merkmalen (Leistung, Funktion und Exterieur) führen, die von Milchproduzenten sehr begehrt sind. Die Zukunft der Holstein-Rasse auf eine so kleine Gruppe von Bullen mit den höchsten Auswirkungen zu beschränken, ist jedoch aus einer langfristigen Perspektive der Rassenverbesserung unklug.

Tabelle 3 enthält auch die durchschnittliche genomische zukünftige Inzucht für jeden der fünf Bullen. Diese Inzucht ist das, was erwartet wird, wenn der Bulle heute mit einem typischen Holstein-Rind verpaart würde. Diese extrem hohen Schätzungen der Inzucht sind einfach ein Spiegelbild der enormen Auswirkungen dieser fünf genetischen Riesen der Rasse auf die aktuellen Holstein. Natürlich sind diese fünf Bullen bereits miteinander verwandt, weil ihre Ahnentafeln wiederum eine Vielzahl von Verbindungen zu den starken Bullen der Vergangenheit wie Elevation, Chief, Blackstar und Aerostar enthalten.

Ich habe viele ehemalige Studenten und Freunde, die Züchter von registrierten Holsteins sind, und sie äußern große Besorgnis über die schnelle Zunahme der durchschnittlichen Inzucht von Holsteins und die „Verengung des Genpools“. Ihre Intuition ist richtig: Die durchschnittliche Inzucht wird zu hoch. Die genomische Selektion wurde blind angewandt, indem man „das Beste so schnell wie möglich mit dem Besten verpaarte“, ohne Rücksicht auf die Vielfalt der Abstammung. Warum ist das der Fall?

Die Milchzuchtunternehmen diktieren die Genetik, die Milcherzeugern für die kommerzielle Milchproduktion zur Verfügung gestellt wird. Warum sind die Zuchtbetriebe so darauf fixiert, „das Beste so schnell wie möglich mit dem Besten zu verpaaren“, ohne Rücksicht auf die Vielfalt der Abstammung? Der Grund ist einfach: Es ist das Überleben der Unternehmen. Die genomische Selektion hat den unternehmerischen Wunsch und die Erwartung geweckt, Bullen mit ranghöchsten genomischen Bewertungen in ihrem Unternehmen zur Verfügung zu stellen.

Die Wettbewerbskräfte diktieren höchste PTAs von Bullen, um nicht von Wettbewerbern verschlungen zu werden. Das Überleben von Zuchtunternehmen (Marktanteile) ist der Hauptgrund für die „unkontrollierte Inzucht“, die die Holstein Rasse derzeit erlebt. Verschwören sich die Zuchtunternehmen, die durchschnittliche Inzucht von Holstein Kühen rasch zu erhöhen? Natürlich nicht. Ihr Ziel, die intensiven Selektion zur Maximierung der kurzfristigen genetischen Verbesserung, kann jedoch erhebliche negative Folgen für das Potenzial einer langfristigen genetischen Verbesserung und Lebensfähigkeit der Rasse Holstein haben.

Einige mögen vermuten, dass die Antwort darin besteht, auf die Holstein-Population außerhalb Nordamerikas zu blicken. Leider ist das wenig hilfreich. Milchviehgenetik ist heute eine globale Angelegenheit. Die weltweite Holstein-Genetik stammt beinahe vollständig aus dem gleichen Genpool. Outcross-Holstein-Genetik mit hohem genetischen Verdienst ist nicht existent.

Ohne größere Sorge um die Zunahme der Inzucht ist eine Verschlechterung der wirtschaftlich wichtigen Merkmale, insbesondere im Zusammenhang mit Gesundheit und Fruchtbarkeit, auf betriebswirtschaftlicher Ebene unvermeidlich. Untersuchungen haben dokumentiert, dass eine Verlangsamung des durchschnittlichen jährlichen Anstiegs der Inzucht in Zukunft mit einer minimalen Verringerung des genetischen Fortschritts erreicht werden kann, indem die Anzahl der Jungbullen, die Söhne einzelner Vererber sind, begrenzt und die Zahl der Jungbullen aus bestimmten Kuhfamilien begrenzt werden. (Die großen roten Milchviehrassen Europas tun dies.) Bislang wurden von den Milchviehzuchtbetrieben im Zeitalter der genomischen Selektion jedoch keine sinnvollen Anstrengungen unternommen, um so etwas für Holsteins zu tun.

Les Hansen hat einen Ph.D. in Tierzucht und ist Forscher und Lehrer für Milchviehgenetik an der University of Minnesota