Choď na obsah Choď na menu
 


Vplyv kompletnosti rodokmeňov na odhad koeficienta intenzity príbuzenskej plemenitby

Influence of pedigree completeness on intensity of inbreeding

 

Jozef Pjontek1 et al.,

 

1Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

2Národný žrebčín Topoľčianky

 

Abstract: The aim of this paper was to estimate influence of different pedigree completeness on intensity of inbreeding in reference population of Slovak Arabian Horse. There were used pedigrees of 76 animals, pedigree file create contained 866 ancestors.  Average values                  of inbreeding coefficient were estimated from all pedigrees (Fc=3.66 %), using only three (F3=0,37 %), five (F5=1,70 %), ten (F10=3,63 %) generations of ancestors, respectivelly.            The less generations of ancestors were taken into calculations the lover values of intensity           of inbreeding were estimated. Differences between estimated average coefficients                         of inbreeding by groups of pedigree completeness were significant and ranged from 0.03 %     in 3.29 %. Number of used ancestors` generations influenced estimated values of inbreeding intensity.

Key words: Arabian horse, pedigree, incomplete pedigree, inbreeding

 

 

            Inbríding je pripárovanie  jedincov, ktoré majú navzájom príbuzných predkov. Stupeň príbuznosti medzi jedincami v populácií je závislý od veľkosti populácie  a od počtu možných generácií predkov. Nevyhnutné párenie príbuzných zvierat v uzavretej  populácií vedie                ku kumulovaniu inbrídingu a úbytku genetickej diverzity (Falconer, 1961). Prírastok inbrídingu za generáciu sa rovná strate heterozygotnosti v danej populácií (Frankham et al., 2002).  Ak sú rodokmene zvierat dostupné, je možné odhadovať mieru intenzity príbuzenskej plemenitby. Koeficienty intenzity príbuzenskej plemenitby sú nevyhnutné k odhadu genotypových frekvencií počas inbridizácie. Je prospešné, ak sú vypočítané aj regresné koeficienty, ktoré vyjadrujú zmeny hodnôt úžitkových vlastností so vzrastajúcim koeficientom inbrídingu, pretože dochádza k inbrédnej depresii prejavujúcej sa poklesom výkonnosti zvierat v ekonomicky dôležitých vlastnostiach (Kníže, Kučera, 1978). Pomocou koeficienta intenzity inbrídingu je možné hodnotiť prejavy resp. mieru inbrédnej depresie ako aj hodnotenie genetickej variability. Pre hodnotenie genetickej variability s využitím  rodokmeňových informácií sa využíva aj koeficient intenzity inbrídingu a z neho vypočítaná realizovaná efektívna veľkosť populácie. Z uvedeného vyplýva význam kompletnosti rodokmeňov. Lutaaya et al. (1999) uvádzajú, že Van Radenov algoritmus pre výpočet koeficienta intenzity príbuzenskej plemenitby je vhodný ak počet chýbajúcich jedincov                   je do 20 %. V prípade, že je počet chýbajúcich jedincov vyšší, odporúčajú použiť                  algoritmus - RA, ktorý reguluje chýbajúce rodokmeňové informácie. Vplyvom nekompletných rodokmeňov na odhad inbrídingu a inbrídnej depresie sa zaoberali Cassel et al. (2003).

Cieľom práce bolo odhadnúť vplyv úrovne kompletnosti rodokmeňov na odhad intenzity inbrídingu.

Materiál a metódy

Materiálom práce boli rodokmene aktívnej populácie arabského koňa chovaného               na Slovensku. Aktívna populácia bola definovaná jedincami, ktoré boli zaregistrované                      v plemennej knihe arabského koňa 1995 – 2007 (Horný et al., 2007). Bolo analyzovaných  76 arabských koní narodených v rokoch 1966 – 2004, pôsobiacich v národnom žrebčíne Topoľčianky a v zemskom chove. Žrebce boli považované za žijúce, ak boli k dispozícií inseminačné dávky. Bola vytvorená databáza rodokmeňových informácií z Centrálneho registra chovu koní na Slovensku v Topoľčiankach.

Kompletnosť rodokmeňových informácií bola vyjadrená indexom kompletnosti podľa Mac Cluer et al., (1983). Koeficient intenzity inbrídingu bol počítaný podľa algoritmu Meuwissen a Luo (1992), ktorý vychádzal zo vzorca podľa Wright (1922):


Koeficient intenzity príbuzenskej plemenitby (F) bol vypočítaný z posledných troch (F3), piatich (F5), desiatich (F10) generácií predkov a zo všetkých dostupných predkov (Fc). Rozdiely medzi jednotlivými skupinami boli testované párovým t-testom.

            Pre výpočet bol použitý program Endog 4.6 pre monitorovanie genetickej variability populácií, s využitím rodokmeňových informácií (Gutriérrez, Goyache, 2005).

Výsledky a diskusia

Kompletnosť rodokmeňov bola vyjadrená percentom známych predkov jedincov hodnotenej populácie arabského koňa do piatej generácie predkov.  V populácií žrebcov bolo 100 % známych predkov do tretej generácie a pri kobylách to bolo do štvrtej generácie predkov. V štvrtej a piatej  generácií predkov v populácií žrebcov bolo známych od 85 do 100 % predkov. Detailnejšie je to uvedené v obrázku 1.

    

Obrázok 1 Kompletnosti rodokmeňov v populácií arabského koňa na Slovensku

Figure 1 Pedigree completeness in the Slovak Arabian horse population

Priemerná hodnota intenzity príbuzenskej plemenitby (F) bola v hodnotenom súbore jedincov 3,66 %.  V tabuľke 1 uvádzame priemerne hodnoty intenzity príbuzenskej plemenitby podľa počtu generácií predkov použitých pre výpočet. Ak sa pre výpočet vzali  použili len tri generácie predkov, priemerná hodnota inbrídingu bola 0,37 % a maximálna hodnota inbrídingu  6,25 %. Pri piatich generáciách predkov sa priemerná hodnota inbrídingu                        v hodnotenej populácií zvýšila o 1,33 % a maximálna 2,54 %. Pri desiatich generáciách predkov priemerná  a maximálna hodnota intenzity inbrídingu bola vyššia o 1,93 %, resp.  4,45 % oproti hodnotám počítaným z piatich generácií predkov. Výsledky sme porovnávali aj s priemernými a maximálnymi hodnotami počítanými z troch generácií predkov,  kde sme zistili zvýšenie priemernej a maximálnej intenzity inbrídingu o 3,26 %, resp. 6,99 %.                   Pri počítaní inbrídingu zo všetkých dostupných generácií predkov boli tieto hodnoty nepatrne vyššie ako pri odhade z desiatich generácií predkov. Súvisí to pravdepodobne s dosiahnutím maximálneho počtu dostupných generácií predkov. Čím bol menší počet generácií predkov vzatý pre výpočet, tým aj priemerné hodnoty koeficienta intenzity príbuzenskej plemenitby boli nižšie. Naše priemerné hodnoty F počítané zo všetkých generácií sú nižšie ako uvádzajú Zechner et al. (2002) 10,81 %,  Głażewska a Jezierski (2004) 7,51 %, Valera et al. (2005) 8,48 %, Cervantes et al. (2008) 9,8 %, boli vyššie ako uvádzajú pri arabskému plnokrvníkovi vo Francúzsku Moureaux et al. (1996). Pri odhade intenzity inbrídingu z piatich, resp. 10 možných generácií predkov priemerné hodnoty F boli 2,06 %, resp. 5,40 % (Zechner et al., 2002), 1,45 % ,resp. 4,0 % (Valera et al., 2005)  a 5,2% (Cervantes et al., 2008).

 

 

 

Tabuľka 1 Koeficienty intenzity inbrídingu podľa  skupín kompletnosti rodokmeňov

Ukazovatele (1)

n

s

max

 

F3  (2)

76

0,37

1,25

6,25

 

F5 (3)

76

1,70

1,93

8,79

 

F10 (4)

76

3,63

3,22

13,24

 

Fc  (5)

76

3,66

3,25

13,37

 

Table 1 Influence of number generation ancestors on individual inbreeding coefficient       

(1) Parameters, (2) Average inbreeding computed using only the last 3 generations (%), the last 5 generations (%) (3), the last 10 generations (%) (4) and all pedigrees (%) (5).

 

V tabuľke 2 uvádzame priemernú intenzitu príbuzenskej plemenitby závislosti                  od počtu generácií predkov vzatých pre výpočet podľa pohlavia v hodnotenej populácií.             Ak sa pre výpočet vzali len tri generácie predkov, priemerná aj maximálna intenzita príbuzenskej plemenitby bola vyššia v populácií kobýl. Pri piatich, desiatich a všetkých generácií predkov priemerná hodnota intenzity príbuzenskej plemenitby bola vyššia v populácií žrebcov, ale maximálne hodnoty intenzity príbuzenskej plemenitby boli vyššie v populácií kobýl. Tendencia zvyšovania intenzity príbuzenskej plemenitby v závislosti                 od počtu generácií predkov, bola podobná ako v celej hodnotenej populácií.

 

 

Tabuľka 2 Vplyv počtu generácií predkov na koeficient intenzity príbuzenskej plemenitby  podľa pohlavia

Pohlavie (1)

Ukazovatele (2)

n

s

max

 

Žrebce (3)

F3 (5)

20

0,16

0,70

3,13

 

F5 (6)

20

1,80

1,71

5,86

 

F10 (7)

20

3,68

2,46

7,35

 

Fc (8)

20

3,69

2,47

7,36

 

Kobyly (4)

F3 (5)

56

0,45

1,39

6,25

 

F5 (6)

56

1,66

2,01

8,79

 

F10 (7)

56

3,61

3,47

13,24

 

Fc (8)

56

3,65

3,50

13,37

 

Table 2 Influence of number generation ancestors on individual inbreeding coefficient by sex

(1) Sex, (2) Parameters, (3) Stallions, (4) Mares, (5) Average inbreeding computed using only the last 3 generations (%),the last 5 generations (%) (6), the last 10 generations (%) (7) and all pedigrees (%) (8).

 

 

 

Tabuľka 3 Korelačná analýza medzi priemernou hodnotou koeficienta intenzity príbuzenskej plemenitby a počtom  generácií predkov

Ukazovatele (1)

F3 

F5

F10

Fc

F3   (2)

1,00000

 

 

 

F5  (3)

0,52435+++

 

1,00000

 

 

F10 (4)

0,88020+++

 

0,73365+++

 

1,00000

 

 

Fc  (5)

0,99994+++

 

0,52671+++

 

0,88308+++

 

1,00000

Table 3  Correlation analysis between average values of individual inbreeding coefficient and number of generations of ancestors

(1) Parameters, (2) Average inbreeding computed using only the last 3 generations (%), the last 5 generations (%) (3), the last 10 generations (%) (4) and all pedigrees (%) (5).

 

 

Tabuľka 4 Hodnoty t-testu pod diagonálou, nad diagonálou rozdiel priemerných hodnôt intenzity príbuzenskej plemenitby medzi jednotlivými skupinami

Ukazovatele (1)

F3

F5

F10

F

 

F3 (2)

 

1,33 %

3,26 %

3,29 %

 

F5 (3)

8,77+++

 

 

1,93 %

1,96 %

 

F10 (4)

10,25+++

 

9,54+++

 

 

0,03 %

 

Fc (5)

10,24+++

 

9,5+++

 

5,65+++

 

 

 

Table 4 Values of t-test below diagonal, over diagonal different average values of inbreeding 

(1) parameters, 2) average inbreeding computed using only the last 3 generations (%),the last 5 generations (%) (3), the last 10 generations (%) (4) and all pedigrees (%) (5).

 

 

tabuliek 3 a 4 je zrejme, že počet generácií predkov a s nimi súvisiaca kompletnosť rodokmeňov ovplyvnili výslednú priemernú hodnotu intenzity príbuzenskej plemenitby. Stredne až vysoké kladné korelácie medzi jednotlivými skupinami potvrdzujú väzbu medzi skúmanými parametrami.  Rozdiely vo výške inbrídingu medzi jednotlivými skupinami                sú vo všetkých prípadoch štatisticky vysoko preukazné.

 

Záver

            Bol potvrdený vplyv počtu generácií predkov na priemernú hodnotu intenzity príbuzenskej plemenitby v hodnotenej populácií arabského plnokrvníka. S vyšším počtom generácií predkov zaradených do odhadu sa zvyšovala priemerná hodnota koeficienta  intenzity inbrídingu. Na výšku priemernej hodnoty koeficienta intenzity príbuzenskej plemenitby má vplyv okrem počtu generácií predkov aj kompletnosť rodokmeňov                          v jednotlivých generáciách predkov. Preto je vhodné  pri výpočtoch koeficienta intenzity príbuzenskej plemenitby počítať aj ukazovatele kompletnosti rodokmeňov hodnotených jedincov a pri nízkej úrovni kompletnosti použiť vhodný  algoritmus pre výpočet koeficienta intenzity príbuzenskej plemenitby.

 

Súhrn: Cieľom práce bolo odhadnúť vplyv rôznej kompletnosti rodokmeňov na intenzitu inbrídingu v hodnotenej populácii arabského koňa. Bolo použitých 76 rodokmeňov koní a rodokmeňový súbor tvorilo 866 predkov. Koeficienty intenzity inbrídingu boli odhadnuté  zo všetkých rodokmeňov (Fc=3,66 %), z prvých troch (F3=0,37), piatich (F5=1,70 %)                     a desiatich  (F10=3,63 %) generácií predkov. Čím menší počet generácií predkov bolo vzatých                       do výpočtu, tým menšia bola priemerná hodnota intenzity príbuzenskej plemenitby. Rozdiely v intenzite inbrídingu medzi jednotlivými skupinami podľa počtu generácií predkov boli                od 0,03 % do 3,29 %. Počet generácií predkov použitých k výpočtu ovplyvnil výšku koeficienta intenzity príbuzenskej plemenitby.

Kľúčové slova: arabský kôň, rodokmene, nekompletné rodokmene, inbríding

 

Literatúra

  1. CASSELL, B.G. – ADAMEC, V. – PEARSON, R.E. 2003. Effect of Incomplete Pedigrees on Estimates of Inbreeding and Inbreeding Depression for Days to First Service and Summit Milk Yield in Holsteins and Jerseys. In: Journal of Dairy Science, 86, 2967 – 2976. 2003
  2. CERVANTES, I. - MOLINA, A. - GOYACHE, F. - GUTIÉRREZ, J.P. - VALERA, M. 2008. Population history and genetic variability in the Spanish Arab Horse assssed via pedigree analysis. In: Livestock Science, 113, s. 24 – 33. 2008.
  3. FALCONER, D.S. 1961. Introduction to quantitative genetics. Oliver and Boyd, 1961, 365 p.
  4. 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.
  5. GLAZEWSKA, I. - JEZIERSKI, T. 2004. Pedigree analysis of Polish Arabian Horses. In: Livest. Sci., 105, 272 – 298. 2004.
  6. GUTIÉRREZ, J.P. - GOYACHE, F. 2005. A note on ENDOG: a computer program for analysing pedigree information. In: J. Anim. Breed. Genet. 2005. s. 172 – 176.
  7. GUTIÉRREZ, J.P. - CERVANTES, ISABEL. - MOLINA, A. - VARERA, M. - GOYACHE, F. 2008. Individual increase in inbreeding allows estimating effective sizes from pedigrees. In: Genet. Sel. Evol.. n. 40. 2008. 359 – 378 pp.
  8. HORNÝ, M. - KOVALČÍK, E. - KOVALČÍK. J. 2007. Plemenná kniha arabského plnokrvníka Slovenská republika 1995 – 2007, Volume IV.  Národný žrebčín, š. p. Topoľčianky. 2007. 97 s.
  9. LUTAAYA, B. - MISZTAL, I. - BERTRAND, J.K. - MABRY, J.W. 1999. Inbreeding in populations with incomplete pedigrees: In:  J. Anim. Breed. Genet., 116, s. 475 – 480. 1999
  10. KNÍŽE, B. - KUČERA, J. 1978. Inbríding a heteroze u zvířat. Ústav vědeckotechnických informací pro zemědelství, Praha. 1978. 84 s.
  11. MEUWISSEN, T.I. - LUO, Z. 1992. Computing inbreeding coefficients in large populations. In: Genet. Sel. Evol., 24, 1992, s. 305 – 313, 1992.
  12. MOUREAUX, S. - VERRIER, É. - RICARD, A. - MÉRIAUX, JC. 1996. Genetic variability within French rase and riding horse breeds from genealogical data and blood marker polymorphisms. In: Genet. Sel. Evolution, 28, s. 83 – 102. 1996.
  13. 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.
  14. WRIGHT, S. 1922. Coefficients of inbreeding and relationship. In: American naturalist, 56, 1992, p. 330- 33.
  15. 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: Táto publikácia bola vytvorená realizáciou projektu „Excelentného centra ochrany a využívania agrobiodiverzity - 26220120015, Fakulta agrobiológie a potravinových zdrojov, Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre“ na základe podpory operačného programu Výskum a vývoj financovaného z Europského fondu regionálneho rozvoja. Práca vznikla aj s podporou projektu VEGA 1/4440/07.

Kontaktná adresa: Ing. Jozef Pjontek, Trieda Andreja Hlinku 2, 949 76, Nitra, Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, e-mail: jozef.pjontek@gmail.com, tel: +421376414824

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Komentáre

Pridať komentár

Prehľad komentárov

Zatiaľ nebol vložený žiadny komentár.