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Aufklärung aktueller tierzüchterischer und verbraucherrelevanter Fragestellungen durch molekulargenetische Strategien

dc.contributor.advisorBrenig, Bertram Prof. Dr. Dr.
dc.contributor.authorFloren, Claudia
dc.date.accessioned2014-08-26T09:09:47Z
dc.date.available2014-08-26T09:09:47Z
dc.date.issued2014-08-26
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0022-5F5A-0
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-4659
dc.description.abstract<p> Klauenerkrankungen sind die dritthäufigste Abgangsursache bei Milchkühen und 90 % aller Lahmheiten gehen auf verschiedene Erkrankungen der Klauen zurück. Im Rahmen des FUGATO-plus Forschungsprojektes GENE-FL wurden die genetischen Grundlagen der Fundamentstabilität beim Rind, Schwein, Pferd und Schaf untersucht. Für die Untersuchungen beim Rind wurde Probenmaterial von insgesamt 1.962 erstlaktierenden Kühen der Rasse Holstein Friesian gesammelt. Diese stammten von sieben großen Herden aus Mecklenburg-Vorpommern mit vergleichbarem Haltungssystem und TMR-Fütterung. Der Klauenstatus der Tiere wurde zum Zeitpunkt des Klauenschnitts erfasst. Als Grundlage der molekularbiologischen Untersuchungen wurden anhand von in silico Analysen positionell-funktionelle Kandidatengene mit den assoziierten biochemischen Reaktionswegen für Fundamentmerkmale beim Rind und anderen landwirtschaftlichen Nutztierspezies ausgewählt. Aus den mehr als 1.000 ermittelten Kandidatengenen wurde ein individuell gefertigter SNP-Chip (384 SNP; ein SNP/Gen) erstellt. Mit dem SNP-Chip wurden 1.183 der phänotypisierten Tiere untersucht. Die Schwellenwertmodell-Analyse ergab eine signifikante Assoziation des im IQGAP1 (BTA21) befindlichen intronischen SNP (rs29017173, A/G) mit dem Merkmal Sohlenhämorrhagien. Des Weiteren konnte dieser SNP mit Fundamentmerkmalen der klassischen linearen Exterieurbeurteilung an zusätzlichem Datenmaterial von 2.394 Besamungsbullen der Rasse Holstein Friesian assoziiert werden. </p> <p> Bei den robusten Fleischrindern White Galloway werden im Bezug auf die Fellfarbe der Tiere vier Phänotypen unterschieden. Neben den drei weißen Fellfarbschlägen, die unterteilt werden in sehr gut markiert (wsg), übermarkiert (wsü) und untermarkiert (wss), gibt es den vollkommen schwarzen Fellfarbtyp (wsch). Als bevorzugte Fellzeichnungen gelten wsg und wsü, während die unerwünschten Zeichnungen wss und wsch sind. Auch bei gezielten Anpaarungen der phänotypisch bevorzugten Tiere kommen die nicht preferierten Farbphänotypen vermehrt vor. Zur Aufklärung des genetischen Hintergrunds der verschiedenen Farbvarianten wurden zunächst vier für die Fellfarbe relevante Gene, mast/stem cell growth factor receptor (KIT, BTA6), KIT ligand (KITLG, BTA5), melanocortin 1 receptor (MC1R, BTA18) und Tyrosinase (TYR, BTA29) vergleichend sequenziert und auf kausale kodierende Sequenzvarianten untersucht. In den potentiellen Kandidatengenen konnten keine Polymorphismen detektiert werden, die die unterschiedlichen Fellzeichnungsvarianten erklären und somit wurde eine Beteiligung dieser Gene ausgeschlossen. Eine kürzlich beim Rind beschriebene KIT Gen Duplikation und Insertion auf BTA29 bzw. Re-Insertion auf BTA6 wurde deshalb mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH), Whole genome sequencing und Polymerasekettenreaktion (PCR)-basierter Genotypisierung der Insertionsbruchpunkte an 178 White Galloway und 64 White Park Tieren untersucht. In allen Fällen konnten die Fellfarb-Phänotypen auf die Duplikation und Insertion des KIT Gens auf BTA29 zurückgeführt werden. </p> <p> Lebensmittelskandale werden in regelmäßigen Abständen aus mehreren Ländern berichtet. Im Jahr 2013 wurden Fertigprodukte mit undeklarierten Pferdefleischbeimischungen entdeckt. Eine genaue Quantifizierung der zugesetzten undeklarierten Menge war bisher nicht verlässlich möglich. Mit der droplet digitalen PCR (ddPCR) wurden im Rahmen dieser Arbeit Testsysteme zum Nachweis entwickelt. Als Zielgene wurden das mitochondriale CYTB und das chromosomale F2 verwendet. Für die Etablierung des Verfahrens wurden als Gewebe zunächst Muskel, Fett, Sehne und Leber verwendet. Während sich in diesen Geweben die Anzahl der mtDNA-Kopien pro Zelle etwa um den Faktor 5 unterschied, war der Gehalt nukleärer DNA nahezu konstant. Ausgehend von den Spezies Rind, Schwein und Pferd wurden verschiedene DNA- und Fleischmischungen hergestellt, wobei der prozentuale Anteil der beigemischten Spezies zwischen 50 % bis 0,001 % variierte. Mit dem F2-basierten Testsystem wurde eine zuverlässige Quantifizierung (LOQ) bzw. Detektion (LOD) von Beimengungen von nur 0,01 % bzw. 0,001 % erreicht. </p>de
dc.language.isodeude
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc630de
dc.titleAufklärung aktueller tierzüchterischer und verbraucherrelevanter Fragestellungen durch molekulargenetische Strategiende
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedElucidation of current animal breeding and consumer-relevant issues by molecular biological strategiesde
dc.contributor.refereeSwalve, Hermann Prof. Dr.
dc.date.examination2014-07-18
dc.description.abstracteng<p> Claw diseases and disorders are the third leading reason for dairy cows leaving the herds and 90% of lameness cases are due to various claw diseases. As part of the FUGATO-plus GENE-FL project, the genetic causes of a pre-disposition for ailments of the feet and leg system in cattle, pigs, horses, and sheep were examined. For the investigations in cattle, samples from a total of 1.962 first-lactation Holstein Friesian cows were collected from seven high-producing commercial dairy herds from Mecklenburg-Western Pomerania with similar loose-housing systems and TMR feeding. The disorder status of the claws was recorded at time of trimming. As the basis of molecular biological investigations, positional and functional candidate genes with their asso-ciated biochemical pathways were determined by in silico analyses for conformation traits in cattle and other livestock species. A custom-made SNP-chip was developed from more than 1.000 ascertained candidate genes (384 SNP; 1 SNP/Gen). In total 1.183 cows were analyzed with this SNP-chip. A mixed threshold model analysis revealed a significant association between an intronic SNP (rs29017173, A/G) in IQGAP1 (BTA21) and sole hemorrhage status. This SNP also showed a significant association with breeding values for feet and leg conformation traits in a cohort of 2.394 A.I. bulls (Holstein Friesian).   </p> <p> The beef cattle breed White Galloway exhibits four different coat colour phenotypes, well-marked (wsg), strongly marked (wsü), mismarked (wss), and fully black (wsch). The preferred phenotypes are well-marked and strongly marked. Mating of well-marked or strongly marked animals resulted in a certain percentage of mismarked or fully black animals. To elucidate the genetic background of the coat colour variations in White Galloway cattle, the four coat colour relevant genes mast/stem cell growth factor receptor (KIT), KIT ligand (KITLG), melanocortin 1 receptor (MC1R) and tyrosinase (TYR) were sequenced and analysed for causal coding sequence variants. No polymorphisms were detected in the potentially candidate genes, which explain the different coat colour variations. Due to these results, the genes were excluded as candidate genes. A recently described KIT gene duplication and aberrant insertion on BTA29 and/or re-insertion on BTA6 were analysed by Fluorescence in situ hybridisation (FISH), whole-genome sequencing, and PCR-based genotyping of the insertion break points in 178 White Galloway and 64 White Park cattle. In all cases, the coat colour variations of the two breeds can be explained by the recently described duplication and aberrant insertion of the KIT gene on chromosome 29. </p> <p> Food scandals have been reported from several countries repeatedly. In 2013, undeclared horsemeat was detected in convenience products. A precise quantification of the added undeclared species could not be determined reliably until now. As part of this study a method based on droplet digital PCR (ddPCR) was developed. The mito-chondrial CYTB gene and the nuclear F2 gene were used as targets. For the initial establishment of the method muscle, fat, tendon, and liver samples were used. While the number of mtDNA copies per cell differed up to 5 fold in these tissues, the nuclear DNA content was almost constant. Using various DNA- and meat mixtures of cattle, pig, and horse (50 % to 0.001 %) specificity and sensitivity of the method was analysed. A reliable quantification (LOQ) and detection (LOD) of admixtures of 0.01 % and 0.001 % was achieved using F2 as target, respectively. </p>de
dc.contributor.coRefereeHummel, Jürgen Prof. Dr.
dc.subject.gerSohlenhämorrhagiende
dc.subject.gerWhite Gallowayde
dc.subject.gerSpeziesidentifikationde
dc.subject.engSole hemorrhagede
dc.subject.engWhite Gallowayde
dc.subject.engSpecies identificationde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0022-5F5A-0-9
dc.affiliation.instituteFakultät für Agrarwissenschaftende
dc.subject.gokfullLand- und Forstwirtschaft (PPN621302791)de
dc.identifier.ppn796514658


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