inbreeding, purging, rabbit breeding, dog breeding
Discipline
Animal breeding (Council of Complex Environmental Sciences)
98 %
Ortelius classification: Animal breeding
Animal gene bank basic research (Council of Complex Environmental Sciences)
1 %
Animal well-being (Council of Complex Environmental Sciences)
1 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
AKK Állatnemesítési Intézet Kaposvári Egyetem (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Participants
Ács, Virág Bokor, Árpád Gerencsér, Zsolt Kövér, György Matics, Zsolt Szendrő, Zsolt
Starting date
2018-12-01
Closing date
2022-11-30
Funding (in million HUF)
10.938
FTE (full time equivalent)
6.80
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A projekt keretében két populációt (Pannon fehér és Border collie kutya) kívánunk vizsgálni komplex beltenyésztéssel kapcsolatos szempontok alapján. A főbb célkitűzések a vizsgálatba vont szaporasági (élve született fiókák száma, holtan született fiókák száma, összesen született fiókák száma) tulajdonságokra és genetikai terheltségekre (progresszív retina atrófia, kongenitális szenzorineurális süketség, könyök és csípő diszplázia) vonatkozó genetikai paraméterek, illetve beltenyésztéses leromlások (beleértve a genetikai terheltség okozta elhullás valószínűségét (ll együttható), illetve a letális ekvivalens egyenértéket) becslése. A beltenyésztés szempontjából kárós terheltséget mutató ősök azonosítása után ezeknek az ősöknek a genetikai hozzájárulása a jövőben születendő generációkra nézve kiküszöbölhető.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. A kutatás alapkérdése, hogy a beltenyésztéses leromlás a vizsgálati időszakban stabil, vagy a generációszám növekedésével csökkenő tendenciát mutat-e a vizsgált nyúl és kutya állományokban. Az első hipotézis alapján a beltenyésztéses leromlást viszonylag kevés gén okozza egyenként jelentős hatással, ami alapján a purging (szelekció és beltenyésztés együttes hatása, ami alapján az állomány „megtisztul” a káros allélektől) jelentkezhet ezért a vizsgált tulajdonságok beltenyésztéses leromlása jelentősen csökkenhet. Az alternatív hipotézis alapján a jelentős számú káros gének hatása egyesével kismértékű, ezért a purging kedvező hatása nem tud érvényesülni. A projekt fontos kérdése még, hogy a beltenyésztéses leromlást okozó ősök (nyúl, illetve kutya) azonosíthatóak-e?
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! A beltenyésztéses leromlás okozta teljesítménycsökkenés a kvantitatív genetika sok évtizede kutatott kérdésköre. A kutatás jelentősége, hogy olyan beltenyésztéssel kapcsolatos paramétereket (genetikai terheltség okozta elhullás valószínűsége (ll együttható), illetve a letális ekvivalens egyenérték) akar meghatározni, majd felhasználni melyeket a hazai és nemzetközi állattenyésztésben eddig csak elvétve alkalmaztak. A vizsgálati tulajdonságok beltenyésztéses leromlását kialakító genetikai szabályozottság az kapott eredmények alapján kikövetkeztethető. A hagyományos (Wright) és az alternatív (Ballou, vagy Kalinowski) beltenyésztési együtthatók közti interakció a purging jelenségre utal. Az ll együtthatók alkalmazása (genetikai terheltségek jellemzésére) az állattenyésztésben szintén újdonságnak számít. A parciális beltenyésztési együtthatók alapján a jövőben elvégzendő párosítások optimalizálhatók és a káros ősök genetikai hozzájárulása kiküszöbölhető. Az ll együttható ősök alapján történő felosztását a projekt keretében történik meg először, ezért ennek elvégzéséhez saját szoftvert fogunk fejleszteni. Ez a rész adja kutatás legnagyobb tudományos eredményét. Összességében a kutatás értékes információkat szolgáltat a populációk genetikai potenciáljának fenntartásához.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A gyakorlati nyúl és kutyatenyésztésben a rokon egyedek párosítását célszerű elkerülni, mert az a teljesítmények romlását okozhatja (beltenyésztéses leromlás). Az állatok származási adatainak elemzése (pedigréanalízis) alapján a rokon egyedek párosítása elkerülhető. A kutatás célkitűzése, hogy olyan paramétereket alkalmazzon, melyet eddig csak állatkerti populációkban használtak (ahol a kis populációméret gyakran okoz beltenyésztéssel kapcsolatos problémákat). Ezen kívül a kutatás keretében egy teljesen új mérőszámot vezetünk be, melyhez mi végezzük el a számításhoz használt szoftver kifejlesztését. A mérőszámot a genetikai terheltségéhez hozzájáruló ősök azonosítására lehet felhasználni.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. In the course of this project two populations (Pannon White rabbit breed and Hungarian Border collie dog) will be analysed from complex inbreeding aspects. The main objectives of this study are to estimate genetic parameters, inbreeding depression (including number of lethal equivalents and likelihood of genetic death) for the available reproductive traits (number of kits born alive, number of kits born dead, total number of born kits and survival rate at birth) of the rabbits and genetic diseases (Collie eye anomaly, trapped neutrophil syndrome, elbow and hip dysplasia) of the Hungarian Border collie dogs. Ancestors carrying inbreeding load will be identified which can subsequently be utilised getting rid of their contribution to inbreeding of future generation.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The key question is if the inbreeding depression will be stable or it will decrease with the progressing time for the examined traits of the rabbits and dogs? The first hypothesis is that inbreeding depression is caused by relatively few genes each with large effect thus purging can develop and it can successfully reduce inbreeding load for the analyzed traits. Alternatively, according to the second hypothesis each deleterious gene contributes a small effect to the inbreeding load thus purging will not be effective. The project also targets answering the question if the (rabbit and dog) ancestors carrying inbreeding load can be identified?
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. Inbreeding depression, known as the reduction of the population means for quantitative traits has been investigated for several decades. The significance of the project is that it aims to utilize inbreeding parameters such as the number of lethal equivalents or ancestral inbreeding coefficients which are very rarely used in animal science. Based on the results to be obtained the genetic architecture behind the inbreeding load of the different traits taken to analysis could be determined. The interaction between the ancestral and conventional inbreeding coefficients would indicate if the analysed population has been affected by purging. Likelihood of genetic death coefficients will be tested for describing the monogenic genetic diseases which is also a novelty for domestic animals. Based on the partial inbreeding coefficient future mating schedules could be optimized in order to get rid of the genetic contribution of certain founders. Decomposition of the partial likelihood of genetic death coefficients by ancestors was never done before therefore requires own software development. This decomposition could be the largest scientific achievement of this project. Altogether the project would provide valuable information from the aspects of maintaining the population’s genetic potential.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. In practical rabbit and dog breeding mating of related should be avoided because the performances can worsen due to a phenomenon called inbreeding depression. Analyzing the animals genealogy (called pedigree analysis) is the standard procedure where information can be obtained that can be used for inbreeding avoidance. The aims of this project are to introduce parameters that so far have only been used in captive zoo populations (where small population sizes are often causing severe inbreeding related problems). Besides, in the framework of this project a completely new parameter will be introduced and new software will be developed which can help to identify the harmful ancestors from the aspect of genetic diseases.
Final report
Results in Hungarian
A projekt megvalósítása során a Pannon fehér nyúl és a Border Collie kutya populációit elemeztük. A border collie kutyák esetében a populáció szerkezetét pedigréanalízis alapján elemeztük. Kiszámítottuk a legfontosabb demográfiai és diverzitási paramétereket, valamint meghatároztuk a hagyományos és alternatív beltenyésztési együtthatók alakulását. Ezután a beltenyésztés csípő- és könyökdiszpláziára gyakorolt hatását elemeztük, ahol mind a hagyományos, felhasználtuk mind az alternatív beltenyésztési együtthatókat kumulatív logit modell segítségével. Az eredmények alapján megállapítható, hogy a csípőízületi diszplázia esetében a genetikai terhelés egy részét a beltenyésztés és a szelekció együttes hatása megszüntette. A Pannon fehér nyúlpopuláció tekintetében szintén meghatároztuk a hagyományos és az alternatív beltenyésztési együtthatókat, de ebben az esetben az elemzett tulajdonság a fiókák születéskori állapota volt, amely egy binomiális tulajdonság. A beltenyésztéses leromlást erre a tulajdonságra különböző modellekkel határoztuk meg, beleértve a log, logit, probit és nemlineáris modelleket, és az úgynevezett IP modellt, amelyet még egyetlen fajnál sem alkalmaztak az állattenyésztésben. A kapott eredmények és a beltenyésztési leromlás eltűnésének modellezése tovább bővíti ismereteinket a hatékony tenyésztési stratégiák azonosítása terén, amelyek a beltenyésztés káros terhelésének megszüntetéséhez/csökkentéséhez vezetnének a kis létszámú, szelektált emlőspopulációkban.
Results in English
During the accomplishment of the project the Pannon White rabbit and the Border Collie dog populations were analysed. Concerning the Border Collie dogs the population structure was analysed based on pedigree analysis. The most important demographic and diversity parameters were calculated and the evolution of the conventional and alternative inbreeding coefficients were also determined. Then the effect of inbreeding on the hip and elbow dysplasia was analysed where both the conventional and the alternative inbreeding coefficients were utilized using a cumulative logit model. Based on the results it could be concluded that for hip dysplasia part of the genetic load was purged by the joint effect of inbreeding and selection. Regarding the Pannon White rabbit population the conventional and the alternative inbreeding coefficients were also determined but in this case the analysed trait was the status of rabbit kits at birth which is a binomial trait. The inbreeding depression on this trait was determined using various models including log, logit, probit and nonlinear models including the so called inbreeding-purging model which has not yet been applied in animal breeding in any species. The obtained evidence and modelling of purging of inbreeding depression further enhance our knowledge in finding efficient breeding strategies that would lead to the elimination/reduction of inbreeding detrimental load in small selected mammalian populations.
Curik Ino, Kövér György, Farkas János, Szendrő Zsolt, Romvári Róbert, Sölkner Johann, Nagy Istvan: Inbreeding depression for kit survival at birth in a rabbit population under long-term selection, GENETICS SELECTION EVOLUTION 52: 39, 2020
Doekes Harmen P., Curik Ino, Nagy István, Farkas János, Kövér György, Windig Jack J.: Revised Calculation of Kalinowski’s Ancestral and New Inbreeding Coefficients, DIVERSITY 12: (4) 155, 2020
Nagy I.: Beltenyésztéssel kapcsolatos történeti áttekintés az állattenyésztésben., A Pécsi Akadémiai Bizottság 50 éve 1969-2019. pp.93-106., 2021
Nagy I.: Kvantitatív és molekuláris genetikai illetve genomikai módszerek alkalmazása a nyúltenyésztésben., Állattenyésztés és Takarmányozás. 185-193., 2021
Nagy, I., Farkas, J., Atkári, T., Kövér, Gy.: ESTIMATING LETHAL EQUIVALENT OF THE PANNON WHITE RABBIT POPULATION APPLYING GENERALISED LINEAR MIXED MODELS, World Rabbit Science Association 12th World Rabbit Congress - November 3-5 2021 - Nantes, France, Communiucation BG-17, 4 pp., 2021
Nagy István, Gerencsér Zsolt, Kövér György: A genetikai variabilitás tenyésztési módszerekkel történő megőrzése a nyúltenyésztésben, 33. Nyúltenyésztési Tudományos Nap, MATE, Kaposvár Campus, Kapasvár pp. 51-54., 2022
Kodak Oleksandr, Nagyne-Kiszlinger Henrietta, Farkas, János, Köver, György, Nagy István: Genetic Parameters of Reproductive Performances in Hungarian Large White, Landrace, and Their Crossbred F1 Pigs from 2010 to 2018, DIVERSITY-BASEL 14 : 12 Paper: 1030 ,, 2022
Kövér György, Curik Ino, Vostry Lubos. Farkas János, Mezőszentgyörgyi Dávid, Nagy István: Analysis of inbreeding effects on survival at birth of Pannon White > rabbits using inbreeding-purging model, Diversity (accepted at 30th December, 2022), 2023
Ács Virág, Kövér György, Farkas János, Bokor Árpád, Nagy István: Effects of long-term selection in the border collie dog breed: Inbreeding purge of canine hip and elbow dysplasia, ANIMALS 10: (10) 1743, 2020
Curik Ino, Kövér György, Farkas János, Szendrő Zsolt, Romvári Róbert, Sölkner Johann, Nagy Istvan: Inbreeding depression for kit survival at birth in a rabbit population under long-term selection, GENETICS SELECTION EVOLUTION 52: 39, 2020
Doekes Harmen P., Curik Ino, Nagy István, Farkas János, Kövér György, Windig Jack J.: Revised Calculation of Kalinowski’s Ancestral and New Inbreeding Coefficients, DIVERSITY-BASEL 12: (4) 155, 2020
Ács Virág, Bokor Árpád, Nagy István: Population Structure Analysis of the Border Collie Dog Breed in Hungary, ANIMALS 9: (5) 250, 2019
Nagy István: Beltenyésztés vizsgálata a nyúltenyésztésben, 31. Nyúltenyésztési Tudományos Nap. Kaposvár, Magyarország : Kaposvári Egyetem Agrár- és Környezettudományi Kar, (2019) pp. 69-73., 2019
Ács Virág, Bokor Árpád, Nagy István: Population Structure Analysis of the Border Collie Dog Breed in Hungary, ANIMALS 9: (5) 250, 2019
Events of the project
2018-01-19 10:38:38
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Mezőgazdasági Termékfeldolgozás és Minősítés Tanszék (Kaposvári Egyetem), Új kutatóhely: AKK Állatnemesítési Intézeti Tanszék (Kaposvári Egyetem).
