Choď na obsah Choď na menu
 


INBRÍDING A EFEKTÍVNA VEĽKOSŤ POPULÁCIE HUCULSKÉHO KOŇA

 

INBREEDING AND EFFECTIVE POPULATION SIZE OF HUCUL BREED.

 

Jozef PJONTEK – Ondrej KADLEČÍK

 

Abstrakt: Cieľom práce bolo odhadnúť intenzitu inbrídingu, dĺžku generačného intervalu a efektívnu veľkosť aktívnej populácie huculského plemena koní na Slovensku využitím rodokmeňových informácií. Hodnotenú populáciu tvorilo 19 žrebcov a 135 kobýl. Celkový počet hodnotených zvierat bol 573. Z toho bolo 54,28 % zvierat inbridných. Priemerná hodnota koeficienta intenzity inbrídingu v celej populácii bola 3,216 % a v inbrídnej 5,925 %. V hodnotenej populácií boli tieto hodnoty 5,641 %, resp. 5,753 %, v rodičovskej 4,876 %, resp. 5,677 %. Prírastok inbrídingu medzi hodnotenou a rodičovskou generáciou bol 0,197 %. Maximálna hodnoda Fx v celej aj inbrídnej populácií bola 31,250 %, v  hodnotenej Fx=27,669 % a v rodičovskej Fx=13,886 %. Celková tendencia priemernej hodnoty koeficientu intenzity príbuzenskej plemenitby mala s generáciami predkov klesajúci charakter. Priemerný vek rodičov pri narodení ich potomstva bol 11,01 rokov. Očakávaná efektívna veľkosť populácie bola 66,6 a skutočná 23 jedincov.

 

Kľučové slová: huculský kôň, efektívna veľkosť populácie, generačný interval, inbríding

 

Abstract: The aim of the paper was to estimate intesity of inbreeding, length of generation interval and the effective size of active population of the purebred Hucul horses in Slovakia by using pedigree informations. The evaluated population had 19 stallions and 135 mares. The all evaluated animals were 573. In this group were 54.28 % of inbreed animals. The average value of coefficient of inbreeding (Fx ) in whole population was 3.126 % and in the inbreed population was 5.925 %. In the evaluated population were values 5.641 % resp. 5.753 %, in the paternal population 4.876 % resp. 5.677 %. The increase of inbreeding was between evaluated population and paternal population 0.197 %. The maximum value of Fx in the whole population and in the inbreed population was 31.250 %. The evaluated population had Fx = 27.669 % and in the paternal population Fx = 13.886 %. The trend of the average value of coefficient of inbreeding had with generation of ancestor the decreasing trend. The average age of parents was 11.01 years when the offspring was born. The expected effective size of population was 66.6 and the actual was 23 individuals.

 

Key words: hucul horse, effective size of population, generation interval, inbreeding

 

ÚVOD

Živočíšne genetické zdroje sú podľa terminológie FAO OSN geneticky jedinečné populácie spolu s ich priamymi, divými predkami, vytvorené všetkými domestikačnými procesmi v rámci každého živočíšneho druhu, využívaného na produkciu potravy a pre účely poľnohospodárstva (Kadlečík et al., 2004). K významným kultúrnym plemenám koní patrí aj Hucul, jediné autochtónne plemeno Slovenskej republiky (Horný et al., 2007). Ohrozené plemená na Slovensku popísali Kadlečík et al. (2004). Oravcová et al. (2006) analyzovali plemená hospodárskych zvierat z hľadiska efektívnej veľkosti ich populácie a posúdili stav z hľadiska ohrozenia ďalšej existencie. Populáciu hucula charakterizovali ako kriticky ohrozenú. Každá populácie je tvorená súborom jedincov rôznych skupín. Súbor génov všetkých jedincov v populácií sa nazýva genofond. Genofondom sa líši jedná populácia od druhej. Variabilita genofondu v čase odzrkadľuje zmeny vo fenotype podmienené evolúciou populácie (Kania-Gierdzievicz, 2006). V šľachtení zvierat majú významnú úlohu rodokmeňové informácie, ktoré sa využívajú pri odhade plemenných hodnôt a rovnako
aj pri hodnotení genetickej variability v populáciách (De Rochambeu et al., 2000, Kadlečík et al., 2006). Genetická diverzita je charakterizovaná ako rozmanitosť alel a genotypov
prezentujúcich sa v populácií a odzrkadľuje sa v rozdieloch morfologických, fyziologických
a v správaní medzi jedincami a populáciami (Frankham et al., 2002). Malé prirodzené populácie majú niekoľko problémov súvisiacich s ich programami riadenia, lebo strácajú svoju ekonomickú hodnotu a zvyšuje sa úroveň inbrídingu. Pri inbrídingu sa nemení génové zloženie, ale genotypové (Dušek, et al., 2007) čo spôsobuje ťažkosti pri udržiavaní biologickej diverzity. Pokles diverzity je zapríčinený výsledkom priamych a nepriamych aktivít človeka (Frankham et al., 2002). Na príklade huculského plemena upozornil na to Duruttya, (1973). Pre popísanie zmien genetickej štruktúry populácie sa používajú rôzne ukazovatele, ktoré sa využívajú v rodokmeňovej analýze. Najčastejšie používané sú koeficient príbuznosti, koeficient intenzity príbuzenskej plemenitby ako aj efektívna veľkosť populácie (Kania-Gierdzievicz, 2006). Efektívna veľkosť populácie (Ne) je dôležitý parameter v ekológií, vývojovej a konzervačnej biológií. Sú známe ťažkosti odhadu tohto ukazovateľa, hlavne kvôli náhodnej povahe procesov inbrídingu a genetického driftu, pre ktoré je Ne obyčajne definovaná a vymeraná (Wang, 2005). Frankham (1994) definoval Ne ako genetický faktor ovplyvňujúci elimináciu alel v malých populáciách. Tieto parametre hodnotiace intenzitu straty genetickej premenlivosti indikujú možné zvyšovanie nežiaducich zmien (Boichard et al., 1997).

Cieľom práce bolo odhadnúť intenzitu inbrídingu, generačného intervalu a efektívnu veľkosť populácie aktívnej populácie huculského plemena chovaného v Slovenskej republike.

 

MATERIÁL A METÓDY

Materiálom práce boli informácie o rodokmeňoch huculských koní, ktoré boli poskytnuté Centrálnym registrom chovu koní v Topoľčiankach. Aktívnu populáciu tvorili jedince zapísané v plemennej knihe huculských koní v rokoch 2002-2007 (Horný et al. 2007). Tvorilo ju 19 plemenných žrebcov a 135 kobýl pôsobiacich v štátnom žrebčíne Topoľčianky a v zemskom chove. Údaje o zvieratách obsahovali čísla plemenníkov a plemenníc, dátum narodenia a pohlavie. Koeficient intenzity príbuzenskej plemenitby (FX) každého jedinca bol vypočítaný použitím programu PEDIG (Boichard et al., 2002), ktorý vychádzal z metódy, ktorú popísali Meuwissen a Luo (1992). Koeficient intenzity príbuzenskej plemenitby sa vypočítal podľa nasledovnej rovnice FX=Σ0,5n+m1+n(1+FA). Prírastok inbrídingu ΔF bol vypočítaný z rozdielu priemernej intenzity inbrídingu medzi za sebou nasledujúcimi generáciami: ΔF=(Ft-Ft-1)/(1-Ft-1). Kde Ft sú priemerné hodnoty inbrídingu v hodnotenej generácii a Ft-1 v generácii rodičov. Teoretická Ne(T) a realizovaná Ne(R) efektívna veľkosť populácie sa odhadla podľa Falconer (1961) nasledovne Ne(T)=(4Nm*Nf)/(Nm+Nf) a Ne(R)= 1/(2*ΔF). Ročná efektívna veľkosť populácie sa odhadla nasledovne: Ne=1/(2* ΔF*I). Generačný interval (GI) bol vyjadrený priemerným vekom rodičov pri narodení ich potomstva.

 

VÝSLEDKY A DISKUSIA

V populácii 573 jedincov bolo zistených 54,28 % inbrídnych zvierat. Priemerná hodnota
FX bola 5,925 %. Najvyššiu frekvenciu mali inbrídne zvieratá v skupine 0-5 % hodnoty FX . V tabuľke 1 je uvedené rozdelenie zvierat podľa skupín úrovne inbrídingu inbrídnych jedincov. V tabuľke 2 uvádzame hodnoty FXinbrídnej populácií, v celej populácií, v aktívnej – hodnotenej generácií celej a inbrídnej, a generácií predkov celej a inbrídnej.

Tabuľka 1 Výsledky inbrídingu v hodnotenej populácii

Ukazovateľ

 

Trieda

Frekvencia

Celkový počet zvierat (ks)

573

0-5

151

Počet inbrídnych jedincov (ks)

311

5-10

126

Priemerný inbríding inbrídnych jedincov

5,925

10-15

27

Maximálny inbríding inbrídnych jedincov

31,250

15-20

3

 

 

20-25

1

 

 

25-30

2

 

 

30-35

1

Tabuľka 2 Výsledky inbrídingu za celú hodnotenú, inbrídnu populáciu a podľa generácii

Ukazovateľ

Všetky jedince

 

 

 

 

 

 

Inbrídne jedince

 

 

 

 

 

 

 

Celý súbor

ge

ne

cie

 

 

Celý súbor

Ge

ne

cie

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

 

1

2

3

4

5

6

n

573

154

78

69

74

86

68

311

151

67

42

22

14

8

Fx

3,216

5,641

4,876

2,685

1,539

1,698

1,419

5,925

5,753

5,677

4,411

5,177

10,428

12,062

Fx min

0

0

0

0

0

0

0

0,586

0,956

0,586

0,655

1,311

2,246

2,686

Fx max

31,250

27,669

13,886

10,036

11,810

31,250

16,357

31,250

27,669

13,886

10,036

11,810

31,250

 

16,357

s

4,115

3,577

3,378

2,795

2,941

5,067

4,010

3,892

3,522

2,949

2,271

3,216

8,356

2,686

V tabuľke 3 je uvedená priemerná hodnota inbrídingu odhadnutá v aktívnej populácie (Ft), v generácií rodičov (Ft-1), prírastok inbrídingu (ΔF), teoretická a realizovaná Ne a generačný interval (GI).

 

Tabuľka 3 Výsledky inbrídingu v hodnotenej a rodičovskej generácií, prírastok inbrídingu, efektívna veľkosť populácie a generačný interval

Ft-1

4,876

Ne(T)

66,6

GI

11,01

Ft

5,641

Ne(R)

253,33

GI žrebcov

12,26

ΔF

0,197

Ne(R)ročná

23

GI kobýl

9,75

 

Tabuľka 4 Variačno-štatistické ukazovatele generačného intervalu a počtu generácii

ukazovatele GI

Žrebci GI

Kobyly GI

Ukaz. generácii

Celá populácia

inbrídna populácie

 

12,26

9,75

 

3,479

2,164

štand.chyba priemeru

0,40

0,36

štand.chyba priemeru

0,091

0,090

s

4,88

4,31

s

2,178

1,589

min

3,36

2,14

min

1

1

max

24,31

24,54

max

10

9

n

152

144

n

573

311

 

V aktívnej populácii bola priemerná hodnota koeficienta inbrídingu 5,641 %. V generácií rodičov hodnotenej populácie bola odhadnutá priemerná hodnota 4,876 %. Prírastok inbrídingu ΔF za generáciu bol 0,197 %. Kadlečík et al. (2006) uvádzajú hranicu hodnoty koeficientu inbrídingu určenej FAO pre rizikové plemená 1-4 %. Dušek et al. (2007) uvádzajú hranicu koeficientu príbuzenskej plemenitby pri koňoch 6 %. Zechner et al. (2002) uvádzajú priemernú hodnotu koeficienta príbuzenskej plemenitby u lipického koňa od 8,63 % do 14,38 % vypočítaný
zo všetkých možných generácií. Ak brali do úvahy len 10 generácií priemerné hodnoty FX
sa pohybovali od 3,22 do 7,91 %. Valera et al. (2005) vypočítali u andalúzskeho koňa priemerné FX za všetky možné generácie predkov 8,48 %. Ak brali do úvahy len posledných 5 generácií predkov priemerná hodnota FX bola 1,45 %, za 10 generácií predkov priemerné FX 4,0 %. Cervantes et al. (2008) uvádzajú pri španielskom arabskom koňovi priemerné FX 9,8 % za všetky možné generácie vypočítané za roky 1995 – 2004, za posledných 5 generácií predkov uvádzajú FX 5,2%. Naše výsledky v porovnaní s vyššie uvedenými autormi sú nižšie. V tejto práci sme počítali priemerné FX za všetky generácie. Treba však zobrať do úvahy výsledky uvedené v tabuľke 4, kde priemerný počet generácií v celej populácií bol 3,479, maximálny počet generácií 10, u inbrídnej populácií to 2,164 resp. 9 generácií. To poukazuje na stav rodokmeňov huculského koňa. U pinzgauského plemena na nekompletnosť rodokmeňov upozornil Kadlečík et al. (2006, 2007). Na stav ohrozenia huculského plemena poukázala Oravcová et al. (2006), ktorá vypočítala teoretickú efektívnu veľkosť populácie 44 jedincov za rok 2005, pri počte 70 kobýl a 13 žrebcov.

Stupeň príbuznosti medzi jedincami v populácii je závislý od veľkosti populácie a počtu predkov (Falconer, 1961). Nevyhnutné párenie príbuzných zvierat v uzavretej populácií vedie
ku kumulovaniu inbrídingu a úbytku genetickej diverzity (Falconer, 1961). Vidieť to aj z našich výsledkov. Možnosť minimalizovať inbríding navrhli Zechner et al. (2002) vypočítaním koeficientom príbuznosti medzi jednotlivými chovmi, čo v našom prípade môže byť vypočítanie možných koeficientov príbuznosti medzi jednotlivými zvieratami v aktívnej populácií a následne využité ak pomôcka pri zostavovaní pripárovacích plánov.

Efektívna veľkosť populácie je veľkosť ideálnej populácie poukazujúca na rovnakú intenzitu zvýšenia intenzity inbrídingu za generáciu ako v neideálnej populácii (Sölkner et al. 1998). Vypočítali sme očakávanú Ne=66,6 jedincov. Realizovaná Ne prepočítaná za rok bola 23 jedincov. Maignel et al. (1996) vypočítali realizovanú efektívnu veľkosť populácie abodance, PRP, brown swiss, tarentaise, simmental, montbéliarde, normande a holštajnského plemena, ktoré sa narodili v rokoch 1988 – 1991. Veľkosť hodnotených populácií bola od 5 817 jedincov pri tarentaise po 2 316 371 jedincov u holštajnského plemena. Ne sa pohybovala od 27 po 208 jedincov. Pri holštajnskom plemene uvádzajú Ne 46 jedincov. Populácie dobytka sú genetický malé z dôvodu využívania inseminácie (Kadlečík et al. 2006, 2007), v našom prípade je to zdôvodnené veľkosťou a uzavretosťou hodnotenej populácie.

 

ZÁVER

Programy riadenia populácie sú programované tak, aby sa udržala genetická diverzita a minimalizovala sa intenzita inbrídingu za generáciu. Z výsledkov našej práce na základe výpočtu hodnôt koeficientov inbrídingu a efektívnej veľkosti populácie sme huculské plemeno koní chované v Slovenskej republike zaradili ako kritický ohrozené. Pozitívny trend koeficienta príbuznosti sa môže odzrkadliť v genotypovej zmene štruktúry populácie a to môže viesť k nežiadúcim zmenám. Limitujúcim faktorom pre zaradenie koeficienta inbrídingu a efektívnej veľkosti populácie pre monitorovanie štruktúry populácie a jej variability je nekompletnosť rodokmeňov. Preto pre monitorovanie populácie, zistenie štruktúry a genetickej variability cez inbríding je vhodnejšie použiť ukazovatele odvíjajúce sa od pôvodu génov založené na prácach Lacy (1989), Boichard et al. (1997) a Gutiérrez a Goyache (2006).

 

Literatúra

BOICHARD, D. - MAIGNEL, L. - VERRIER, É. 1997. The value of using probabilities of gene origin to measure genetic variability in a populacion. In: Genet. Sel. Evol. 29, 1997, s. 5 – 23 .

BOICHARD, D., 2002. Pedig: a Fortran package for pedigree analysis suited for large populations, In: 7th World Cong. Genet. Appl. To Livest. Prod., Montpellier, 2002, INRA

CERVANTES, I. – MOLINA, A. – GOYACHE, F. – GUTIÉRREZ, J.P. – VALERA, M. 2008. Population history and genetic variability in the Spanish Arab Horse assessed via pedigree analysis. In: Livestock Science 113, s. 24 – 33. 2008.

DE ROCHAMBEAU, H. - FOURNET-HANOCQ, F. - VU TIEN KHANG, J. 2000. Measuring and managing genetic variability in small populations. In: Ann. Zootech. 49, 2000, s. 77 – 93.

DUŠEK, J. a kolektív. 2007 Chov koní. Brazda. Praha, 404 s., 2007, ISBN:80-209-0352-6.

DURRUTYA, M. 1973, Súčasný s tav v chove huculov a ich perspektíva na Muráni. In: Chov hospodárskych zvierat 10, XXXIII Bratislava, 1973, s. 396 -399. dostupné na internete: http://www.hucul.net/knihy/duruttya/chov1973.pdf.

FALCONER, D.S. 1961. Introduction to quantitative genetics. Oliver and Boyd, 1961, 365 p.

FRANKHAM, R. 1994. Conservation of genetic diversity for animal improvement. In: Proceedings of the 5th World Congress on Genetics Aplied to Livestock Production, 1994, vol. 4, s. 62 -68.

FRANKHAM, R. - BALLOU, J.D.- BRISCOE, D. A. 2002. Introduction to Conservation Genetics. Cambridge University press, 2002, 617 s., ISBN 978-0-521-63985-9.

GUTIÉRREZ, J.P. - GOYACHE, F. 2006. User´sGuide - ENDOG v 4.0 A computer Program for Monitoring Genetic Variability of Populations Using Pedigree Information. In: Dostupné na internete, január, 2008. http://www.ucm.es/info/prodanim/html/JP_Web.htm.

HORNÝ, M. – KOVALČÍK, E. KOVALČÍK, J. 2007. Plemenná kniha huculských koní 2002-2007. Národný žrebčín Topoľčianky, š. p.,2007, 190 s.

KADLEČÍK, O. - KASARDA, R. - HUBKA, M. - MÉSZÁROS, G. 2006. Rodokmeňová analýza geneticky hodnotnej skupiny kráv slovenského pinzgauského plemena. In: Acta fytotechnica et zootechnica – Mimoriadne číslo 2006,. s. 94 – 96. 2006

KADLEČÍK, O. 2004. Ohrozené plemená zvierat na Slovensku. Nitra: SPU, 2004, s. ISBN 80-8069-459-1.

KADLEČÍK, O. - KASARDA, R. - MÉSZÁROS, G. – ŽITNÝ, J. – VAVRIŠÍNOVÁ, K. 2007. Analýza rodokmeňov čistokrvnej populácie pinzgauského plemena. In: Acta fytotechnica et zootechnica, číslo 2/2007,. s. 29,32. 2007

KANIA-GIERDZIEWIC, J. 2006. Analiza struktury genetycnej – udzial zaloycieli w puli genów populacji. In: Wiadomości Zootechniczne, R. XLIV, 2, s. 27 – 34. 2006.

LACY, R. C. 1989. Analysis of Founder Reprezentation in Pedigrees: Founder Equivalents and Founder Genome Equivalents. In: Zoo Biology, 8, 1998, s. 111-123,

MEUWISSEN, T.I. - LUO, Z. 1992. Computing inbreeding coefficients in large populations. In: Genet. Sel. Evol., 24, 1992, s. 305 – 313, 1992.

ORAVCOVÁ, M. – HETÉNYI, L. HUBA, J. – PEŠKOVIČOVÁ, D. – BULLA, J. – KADLEČÍK, O. 2006. Analýza plemien hospodárskych zvierat z hľadiska efektívnej veľkosi ich populácií. In: Acta fytotechnica et zootechnica – Mimoriadne číslo, Nitra, Slovaca Universitas Agriculturae Nitriae, 2006, s. 156 - 158.

VALERA, M. – MOLINA, A. – GUTIÉRREZ, J.P. – GOMÉZ, J. – GOYACHE, F. 2005. Pedigree analysis in the Andalusian horse: population structure, genetic variability and influence of the Carthusian strain. In: Livestock Produktion Sciene, 95, 2005, s. 57 – 66

SÖLKNER,J. - FILIPCIC, L. - HAMPSHIRE, N. 1998. Genetic variability of populations and similarity of subpopulations in Austrian cattle breeds determined by analysis of pedigrees. In: British Society of Animal Science, 67, s. 249 - 256. 1998

VALERA, M. – MOLINA, A. – GUTIÉRREZ, J.P. – GOMÉZ, J. – GOYACHE, F. 2005. Pedigree analysis in the Andalusian horse: population structure, genetic variability and influence of the Carthusian strain. In: Livestock Produktion Sciene, 95, 2005, s. 57 – 66.

WANG, J. 2005. Estimation of effective population sizes from data on genetic markers. In: Philosophical Transactions of the Royal Society Biological Sciences. 360, s. 1395 – 1409. 2005.

WRIGHT, S. 1922. Coefficients of inbreeding and relationship. In: American naturalist, 56, 1992, p. 330- 338

ZECHNER, P. - SÖLKNER, J. - BODO, I. - DRUML, T. - BAUMUNG, R. - ACHMANN, R. - MARTI, E. - HABE, F. - BREM, G. 2002. Analysis of diversity and population structure in the Lipizzan horse breed based on pedigree information. In: Livestock production science, 77, s. 137 – 146. 2002.

 

Poďakovanie: Práca vznikla s podporou projektu VEGA 1/3449/06 „Biodiverzita vlastností ohrozených plemien hospodárskych zvierat a poľovnej zveri v Slovenskej republike“.

Kontaktná adresa: Ing. Jozef Pjontek, Katedra genetiky a plemenárskej biológie, FAPZ, SPU v Nitre, jozef.pjontek@gmail.com,