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In Richtung eines präventiven Gesundheitsmanagements für heimische Zweinutzungsrinder in ökologischen Weideproduktionssystemen mittels neuartiger Zuchtstrategien auf Basis von innovativen Datenerfassungssystemen

König, Sven and Jaeger, Maria (2018) In Richtung eines präventiven Gesundheitsmanagements für heimische Zweinutzungsrinder in ökologischen Weideproduktionssystemen mittels neuartiger Zuchtstrategien auf Basis von innovativen Datenerfassungssystemen. [Towards preventive health management in native dual purpose cattle adapted to organic pasture based production systems via novel breeding strategies based on novel trait recording.] Justus-Liebig-Universität, Institut für Tierzucht und Haustiergenetik, Professur für Tierzüchtung, D-Gießen .

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PDF - German/Deutsch (Teilschlussbericht FKZ 15OE104)
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Summary

Das Forschungsvorhaben 2-Org-Cows sollte aufzeigen, dass auch in bedrohten Rassen zielgerichtete Zuchtarbeit und somit eine Verbesserung der funktionalen Merkmale (Parasitenresistenz, Eutergesundheit, Wiederkäu-, Fress-, Schlaf-, Aktivitäts-Verhalten) möglich ist. Eine effiziente Züchtung impliziert die Durchführung einer Zuchtwertschätzung im BLUP-Tiermodell. Zuchtwertschätzung wiederum ist nur möglich, wenn für die jeweiligen Merkmale hinreichende Erblichkeiten, insbesondere genetische Varianzen, vorliegen. Wesentlich war somit die Installation des Sensorsystems, welches durch eine Vielzahl wiederholter Messungen die Schätzung genetischer Parameter für neue Verhaltensmerkmale ermöglichte. In der doch kleinen Population der bedrohten DSN zeigte sich, dass ein ökologisches Zuchtprogramm auf Grund der variablen Kosten zu bevorzugen ist. Zucht in kleinen bedrohten Populationen impliziert zusätzliche Herausforderungen bzgl. des Managements von Inzucht zur Erhaltung genetischer Diversität. Kennzahlen umfangreicher genealogischen Studien haben hier deutlich den bedrohten Rassestatus aufgezeigt.
Umfangreich durchgeführte Schätzungen genetischer Parameter und genetischer Korrelationen im selben Merkmal für Testtagsleistungen waren ebenfalls von großer Bedeutung. So konnte gezeigt werden, dass die DSN-Zucht von Genotyp-Umwelt-Interaktionen geprägt ist und abhängig vom Betriebsmanagement und der Umwelt gezielt DSN-Bullen auszuwählen sind.
Als eine deutliche Innovation im Projekt wurde der gewählte multi-breed GWAS-Ansatz, unter Verwendung elektronisch gemessener Sensormerkmale (Wiederkäu-, Fress-, Schlaf-, Aktivitäts-, hochaktivem Verhalten), angesehen. Dieses Verfahren wurde bis jetzt nur für Milchleistungsdaten angewendet, jedoch noch nicht für bovine Verhaltensmerkmale. Die Identifizierung signifikanter SNPs und damit assoziierter potenzieller Kandidatengene implizieren kausale genetische Zusammenhänge, die auf Basis eines größeren Datenvolumens unbedingt vertieft und geprüft werden sollten. In Folgeprojekten sollten somit weitere Ansätze erarbeitet werden, um Assoziationen zwischen Merkmalsausprägung, Betriebscharakteristika und Umwelten zu identifizieren.

Summary translation

The aim of the research project ‘2-Org-Cows’ was to demonstrate, that in endangered dual-purpose cattle populations purposeful breeding programs can help to improve functional traits (parasite resistance, udder health, behaviour of rumination, feeding, resting and activity). Efficient breeding requires the application of a BLUP animal model. However, in order to estimate breeding values, heritabilities and additive genetic variances of traits are a prerequisite. Thus, the installation of an electronic recording system for functional traits was necessary, in order to obtain large data volume and repeated measurements of individual dual-purpose cows, that enabled the reliable estimation of breeding values. Aside from the identification of moderate heritabilities for novel functional traits, it was shown, that for small endangered cattle populations, an organic breeding program was the most profitable option. Due to the reduction of variable costs and sufficient genetic gain, an organic breeding program, that favours natural service sire implementation, was a promising approach.
Moreover, breeding work in small populations, requires a constant monitoring of genetic diversity and inbreeding development. Accordingly, we conducted extensive genealogical analyses, to estimate important population parameters of the German black and white (DSN) cattle population and confirmed their endangered state.
In a second study, most important environmental descriptors across German dual-purpose cattle systems were identified, and used for “borderless clustering” genetic evaluations. The applied methodology of “borderless clustering” allows the estimation of specific sire breeding values for specific production system characteristics (e.g. herd size, farm altitude, temperature, humidity, etc.). In this regard genotype by environment interactions were identified.
Identical electronic trait recording across country borders was the basis for the innovative application of multiple-breed genome wide association studies, that so far were only conducted on milk production traits. In these association studies, we identified significant SNP markers contributing to rumination or cow activity in general. Furthermore, associated genes were detected, and we inferred biological pathways contributing to dual-purpose cow health and welfare. In addition, the dataset of genotyped dual-purpose cows allowed comprehensive genetic diversity studies. Further research is required to generate a better understanding of genetic associations, affecting the phenotypic expression of functional and health traits.

EPrint Type:Report
Keywords:BÖLN, BOELN, BÖL, BOEL, FKZ 15OE104, FKZ 14OE009, 2-Org-Cows, Zweinutzungsrinder, Graslandsysteme, genetische Parameter, innovative Merkmalserfassung
Subjects: Animal husbandry > Production systems > Beef cattle
Animal husbandry > Breeding and genetics
Animal husbandry > Health and welfare
Research affiliation: European Union > CORE Organic Plus > 2-OrG-COWS
Germany > Federal Organic Farming Scheme - BOELN > Animals > Tiergesundheit
Germany > University of Gießen > Institute of Animal Breeding and Genetics
Related Links:http://www.bundesprogramm.de, http://orgprints.org/cgi/search/advanced?addtitle%2Ftitle=&keywords=15OE104&projects=BOEL&_order=bypublication&_action_search=Suchen, http://projects.au.dk/coreorganicplus/research-projects/2-org-cows/, http://orgprints.org/id/saved_search/1711
Deposited By: König, Prof. Dr. Sven
ID Code:33786
Deposited On:10 Sep 2018 14:04
Last Modified:10 Apr 2019 13:32
Document Language:German/Deutsch
Status:Unpublished
Refereed:Not peer-reviewed
Additional Publishing Information:Gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft.
Projektleitung: Prof. Dr. Sven König, Justus-Liebig-Universität, Institut für Tierzucht und Haustiergenetik, Professur für Tierzüchtung
Der Teilschlussbericht des Verbundpartners mit dem FKZ 14OE009 ist im Volltext abrufbar unter http://orgprints.org/35266/.

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