OptiGene: Optimierung der langfristigen züchterischen Entwicklung der österreichischen Rinderrassen unter besonderer Berücksichtigung der Gesundheit und der genomischen Selektion

Durch die genomische Selektion eröffneten sich in den Jahren 2009/2010 neue Möglichkeiten in der Rinderzucht. Technische Fortschritte erlauben den Einsatz neuer komplexer Berechnungsmethoden und zudem stehen aufbauend auf dem Projekt Gesundheitsmonitoring Rind aus der Leistungsprüfung direkte Gesundheitsdaten zur Verfügung. Das Bewusstsein der Gesellschaft nach gesunden Lebensmitteln von gesunden Tieren nimmt zu. Ziel des Projektes OptiGene „Optimierung der langfristigen züchterischen Entwicklung der österreichischen Rinderrassen unter besonderer Berücksichtigung der Gesundheit und der genomischen Selektion“ war es die verschiedenen Schritte im Zuchtgeschehen vom Zuchtziel bis zum Zuchtprogramm zu überarbeiten und unter Berücksichtigung der österreichischen Rahmenbedingungen zu optimieren. Innerhalb des Arbeitspakets 1 ‚Zuchtziel‘ sollte mit Hilfe einer Züchterbefragung ein repräsentatives Stimmungsbild zur Bedeutung der verschiedenen Merkmale und Merkmalskomplexe erhalten werden. Die durchgeführte Züchterbefragung zeigt klar, dass die österreichischen (und deutschen) Milchrinderzüchter vermehrt auf Fitnessmerkmale achten und neue zusätzliche Merkmale im Bereich der Tiergesundheit fordern. Die Kenntnis genetischer Beziehungen zwischen den Merkmalen und deren relative Bedeutung sind nötig, um verschiedene Merkmale in einem Gesamtzuchtwert kombinieren zu können. Daher wurden wirtschaftliche Gewichte für derzeitige Zuchtzielmerkmale aber auch für in Frage kommende neue Zuchtzielmerkmale abgeleitet. Im derzeitigen Zuchtziel beträgt die relative prozentuelle Gewichtung der Merkmalsblöcke Milch:Fleisch:Fitness beim Fleckvieh 38:16:46 bzw beim Braunvieh 48:5:47. Ohne Berücksichtigung neuer Merkmale wäre die neue Gewichtung 41:14:45 (Fleckvieh) bzw. 42:15:43 (Braunvieh). Mit diesen neuen Gewichten wäre der Großteil des Zuchtfortschritts in der Milch zu erzielen (ca. 80% bei beiden Rassen). Für die Merkmale Kalbeverlauf und Handelsklasse aber vor allem für die Fruchtbarkeit ist ein negativer Trend zu beobachten, der durch höhere Gewichte im Gesamtzuchtwert verhindert werden kann. Auch das neue Merkmal Aufzuchtverluste sollte in einem neuen Gesamtzuchtwert berücksichtigt werden. Aktuell erfolgt die Berechnung des Gesamtzuchtwertes in der gemeinsamen deutsch-österreichischen Zuchtwertschätzung mit einer Selektionsindexmethode basierend auf Miesenberger (1997). Diese Methode vernachlässigt Korrelationen zwischen den Resteffekten und führt zu überhöhten Streuungen der Gesamtzuchtwerte speziell im niedrigen bis mittleren Sicherheitsbereich. Das kann zu einer selektionsrelevanten Verzerrung der Gesamtzuchtwerte führen. Als alternative Methode wurde von Ducrocq (2001) ein zweistufiges Verfahren empfohlen. Bei diesem approximativen Zweischrittansatz werden zuerst Pseudophänotypen, sogenannte yield deviations (YD, Umwelt-korrigierte Leistungen) oder deregressierte Zuchtwerte ermittelt. Im zweiten Schritt werden mit diesen Pseudophänotypen und den entsprechenden Gewichtungsfaktoren die Varianzkomponenten und Zuchtwerte geschätzt. Anhand einer ausführlichen Simulationsstudie konnte gezeigt werden, dass die ‚Methode Ducrocq‘ einer multivariaten Zuchtwertschätzung basierend auf Rohdaten sehr nahe kommt – die Zuchtwert-Korrelationen liegen bei 1 und die Verzerrung (Bias) bei 0. Mit Hilfe der ‚Methode Ducrocq‘ konnten die genetischen und residualen Korrelationen zwischen allen Merkmalen im Gesamtzuchtwert geschätzt werden. Diese sind nicht nur für eine Umsetzung der ‚Methode Ducrocq‘ notwendig, sondern auch für die Verwendung einer Selektionsindexmethode. In der Simulationsstudie konnte gezeigt werden, dass die Zuchtwert-Korrelationen auch für die ‚Methode Miesenberger‘ sehr hoch sind. Allerdings konnte eine nennenswerte Verzerrung der Gesamtzuchtwerte im niedrigen bis mittleren Sicherheitsbereich speziell im Top-Segment festgestellt werden. Alle gemachten Analysen zeigen die nahezu optimalen Eigenschaften der ‚Methode Ducrocq‘. Eine Umsetzung in die Praxis wird daher grundsätzlich empfohlen, wobei zuvor allerdings noch diverse praktische Probleme (Einbeziehung Interbull-ZWS, genomische ZWS, usw.) gelöst werden müssen. Im Rahmen des Arbeitspaketes „Optimierung der Zuchtprogramme“ wurden für die Rassen Fleckvieh, Braunvieh und Holstein genomische Zuchtprogramme entwickelt. Für die Rassen Pinzgauer und Grauvieh wurden die bestehenden Zuchtprogramme evaluiert und es wurde untersucht, in wie weit die Möglichkeiten der genomischen Selektion auch für Pinzgauer und Grauvieh genutzt werden könnten. Zur optimalen Ausrichtung der genomischen Zuchtprogramme wurden für verschiedene Maßnahmen die Auswirkungen auf den Zuchtfortschritt wissenschaftlich analysiert und gemeinsam mit den Vertretern der Zuchtorganisationen genomische Zuchtprogramme ausgearbeitet. Durch die höheren Sicherheiten von Jungstieren durch genomische Informationen werden diese vorab streng selektiert. Der Verkürzung des Generationsintervalls kommt eine besondere Bedeutung zu. Die Sicherheit des genomischen Zuchtwerts hat bezogen auf die Gesamtpopulation nur einen bescheidenen Einfluss auf den Zuchtfortschritt. Durch die höheren Sicherheiten bei Jungkühen rückt das weibliche Tier stärker in den Fokus. Damit gewinnt auch der Einsatz von Reproduktionstechnologien verstärkt an Bedeutung. Die Genominformationen werden genutzt, um Erbfehler zu erkennen. Strategien zum Umgang mit Erbfehlern im Zuchtprogramm wurden erarbeitet. Die im Rahmen des Projektes ausgearbeiteten neuen genomischen Zuchtprogramme lassen eine Steigerung des monetären Zuchtfortschrittes pro Jahr (bis zu ca. 40%) mit leichter Stärkung der Fitness erwarten. Wie viel Zuchtfortschritt dann tatsächlich realisiert werden kann, hängt von der konsequenten Umsetzung des Zuchtprogrammes und Faktoren, ob zB. gegen Erbfehlerträger stärker selektiert wird, ab. Da es nach aktuellem Wissenstand bei Pinzgauer und Grauvieh in Österreich nicht zu erwarten ist, dass in absehbarer Zeit höhere Sicherheiten mit genomischen Zuchtwerten erzielt werden können, ist der Fokus auf die Optimierung der Zuchtprogramme ohne der Berücksichtigung von höherer Sicherheiten durch genomische Selektion zu legen. Es wurden verschiedene Programme für die Implementierung von Inzuchtmanagement über Optimum Contributions (OC) verglichen. Aufgrund der Eignung für große Pedigrees, der Stabilität des Programmes und der Möglichkeit der Einbeziehung von Genomdaten wurde das Programm EVA für die weiteren Arbeiten ausgewählt. Mit diesem Programm wurden für die Rassen Fleckvieh, Braunvieh, Pinzgauer und Grauvieh Optimum Contributions Ansätze implementiert und auf die aktuellen Populationen angewendet. Bei den Rassen Fleckvieh und Braunvieh wurde bei der Implementierung speziell auf genomische Zuchtprogramme Rücksicht genommen. So wurde für genotypisierte Kandidaten ein approximiertes Verfahren entwickelt, welches die Berechnung eines Rangs nach OC für jedes Tier erlaubt. Dieser Rang könnte in Zukunft eine maßgelbliche Information bei der Ankaufsentscheidung von Besamungsstationen werden. Bei Braunvieh wurde die Einbeziehung von Genominformation mit der Berücksichtigung von konventioneller Verwandteninformation verglichen. Aus den Ergebnissen wurde geschlossen, dass der hohe zusätzliche Aufwand für die Erstellung einer genombasierten Verwandtschaftsmatrix die relativ geringe Verbesserung des Inzuchtmanagements über die Einbeziehung von Genominformation derzeit nicht rechtfertigt. Bei Pinzgauer und Grauvieh wurde die Optimierung für die klassischen Nachkommenprüfprogramme mit konventionellen Verwandtschaften und Zuchtwerten durchgeführt. Die Ergebnisse wurden den Rassedachverbänden vorgestellt und mit ihnen diskutiert. Verbesserungsvorschläge wurden aufgegriffen und in die Implementierung eingearbeitet. Die Ergebnisse aus den verschiedenen Arbeitspaketen wurden bei verschiedenen Tagungen und internationalen Kongressen vorgestellt und in nationalen und internationalen Medien publiziert. Durch die starke Einbeziehung der Praxis im Laufe des Projektes ist ersichtlich, dass Verantwortliche der Rinderzucht bereits begleitend Erkenntnisse aus dem Projekt in die Routine übernommen haben. Die genomischen Zuchtprogramme bei den Rassen Fleckvieh, Braunvieh und Holstein sind bereits in der Praxis etabliert. An der Umsetzung der im Projekt ausgearbeiteten methodischen Verbesserungen im Gesamtzuchtwert und der Optimum Contribution Ansätze wird gearbeitet. Das Zuchtziel wird in Zusammenarbeit mit den deutschen Partnern aktuell überarbeitet. Das Ziel ist die Umsetzung im Jahr 2016. In den nächsten Jahren wird es weitere praktische Erfahrungen mit der genomischen Selektion geben. Basierend auf diesen neuen Erkenntnissen werden die Zuchtprogramme auch in Zukunft weiter optimiert werden, um die österreichischen Rinderrassen zum Wohle der Züchter nachhaltig weiterzuentwickeln.