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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-80118
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2011/8011/


Genetische Diversität bei europäischen, asiatischen und afrikanischen Schaf- und Ziegenrassen am Kappa-Kasein-(CSN3) und Interleukin-2-Genort (IL2)

Hartmann, Katja


pdf-Format: Dokument 1.pdf (3.052 KB)

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Genetische Diversität , Kappa-Casein , Interleukin-2 , Ziege , Schaf
Freie Schlagwörter (Englisch): Genetic diversity , Kappa-Casein , Interleukin-2 , Goat , Sheep
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Tierzucht und Haustiergenetik
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 19.02.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 16.02.2011
Kurzfassung auf Deutsch: Ziel dieser Arbeit war es, die genetische Diversität von 51 Ziegenrassen aus Europa, Afrika und Asien am caprinen CSN3 zu ermitteln und ihre Verteilung innerhalb und zwischen diesen Rassen zu bewerten. Dazu wurde zunächst ein System entwickelt, mit dem die Variabilität an diesem Genort in möglichst wenigen Arbeitsschritten, so spezifisch wie möglich analysiert werden konnte, um dann im nächsten Schritt dieses System auf die DNA-Proben der zu untersuchenden Rassen anzuwenden. Es wurden insgesamt 1659 Tiere aus 16 Ländern analysiert. Die Anzahl der untersuchten Tiere pro Rasse lag zwischen 18 und 73 Mit dem angewendeten PCR-SSCP gelang die simultane, eindeutige Typisierung von CSN3*A, B’’, C, C’, E, G, H, J und M.
CSN3*A und B/B’ waren die Allele mit den höchsten Frequenzen und traten in allen Rassen auf.
Die Anzahl an gefundenen Allelen pro Rasse am CSN3 variierte zwischen zwei und sechs, die HE-Werte zwischen 0,152 bei den Thüringer Waldziegen und 0,761 bei den türkischen Haar-ziegen (Anatolien Native) aus dem Gebiet Kil Keci. Sechs verschiedene Allele wiesen die albanischen Capore und Dukati, die rumänischen Karpathenziegen, die türkischen Abaza, die Angoraziegen aus Yerköy, die Haarziegen aus Kil Keci und die beiden mitteleuropäischen Rassen Bunte Deutsche Edelziege und Schweizer Gemsfarbige Gebirgsziege auf. Die durch-schnittlich höchsten Allelzahlen und HE-Werte wurden bei den Rassen Südosteuropas (Albanien, Rumänien) und der Türkei ermittelt. Die Erhaltung dieser Rassen erhält dadurch eine besondere Bedeutung, da sie als „Reservoir“ genetischer Diversität betrachtet werden können.
Des Weiteren wurde mit Hilfe einer sehr diverse Phänotypen enthaltenden Probenauswahl eine Analyse des ovinen CSN3 durchgeführt. Dafür wurden DNA von je drei Tiere von 11 verschiedenen Rassen aus 8 Ländern unterschiedlicher Regionen Europas und der Türkei zu PCR-SSCP- und Sequenzanalysen eingesetzt und schließlich ein SNP im Exon 4 dargestellt. Dieser Polymorphismus wurde in den 55 Schafrassen aus 14 Ländern des Untersuchungsmaterials typisiert und biometrisch analysiert. Nur bei einer der untersuchten Rassen, der Grauen gehörnten Heidschnucke (DEGGH), trat er nicht auf.
Im zweiten Teil der Arbeit wurden SNPs an einem anderen ovinen und caprinen Genort, dem IL2, untersucht. Die variablen Positionen des IL2 befanden sich im ovinen Intron 3 und Exon 1 und im caprinen Intron 2 und der 5’UTR. Bei den Schafrassen wurden hierfür zwei bereits charakterisierte genetische Marker eingesetzt und biometrisch analysiert.
Es konnte gezeigt werden, dass sich der SNP im Intron 2 des IL2 neutral verhält, während für den SNP in der 5UTR des caprinen IL2 der mögliche Einfluss von balancierender Selektion dargestellt werden konnte.
Die SNPs im Exon 1 und Intron 3 des ovinen IL2 konnten in allen Schafrassen dargestellt werden und wurden in den biometrischen Untersuchungen als neutral eingeschätzt.
Die Frequenz für die seltenere Adeninvariante im Exon 1 betrug durchschnittlich 47 % über alle Rassen. Die Werte lagen zwischen 16 % bei den ungarischen Cikta und 69 % bei der italienischen Rasse Delle Lange. Für den C/T-Austausch im Intron 3 des ovinen IL2 wurde eine durchschnittliche Allelfrequenz für die seltenere Thyminvariante von 31 % über alle Rassen ermittelt. Der Minimalwert von 10 % wurde für die griechischen Skopelosschafe und die bri-tischen Exmoor Horn ermittelt und der Maximalwert von 69 % für die Rasse Weißes Bergschaf aus Deutschland.
Für beide Marker wurden hohe durchschnittliche erwartete Heterozygotiewerte von 0,480 (IL2 Exon 1) und 0,406 (IL2 Intron 3) in den untersuchten Rassen ermittelt. Der Beitrag der beiden Marker am ovinen IL2 zur genetischen Differenzierung zwischen den Rassen war mit je 4 % gering.
Die Untersuchung der beiden Kandidatengenorte auf mögliche genetische Marker bei den Ziegenrassen hat eine sehr unterschiedliche genetische Variabilität ergeben. Während sich gezeigt hat, dass die Variabilität am CSN3 sogar noch höher ist, als bereits in der Literatur beschrieben, war es ungleich schwieriger, SNPs am IL2 zu detektieren.
Bei den untersuchten Schafrassen dagegen war die Variabilität am CSN3 im Vergleich mit den eng verwandten Spezies Capra hircus und Bos taurus sehr gering. Der gefundene C/T Austausch an Position 237 im Exon 4 des ovinen CSN3 führt nicht zum Aminosäureaustausch und damit nicht zu einer Variante auf Proteinebene.


Kurzfassung auf Englisch: The aim of the present study was to estimate the genetic diversity at CSN3 within and between 51 goat breeds from Europe, Africa and Asia. Therefore we developed a system for analysing the variability of caprine CSN3 in the most specific way and in least possible steps. This system was then used in an extensive DNA-sample. We analysed 1659 animals from 16 countrys. The number of typed individuals per breed ranged between 18 and 73. With the used PCR-SSCP method we could genotype simultaneously and unambiguously CSN3*A, B’’, C, C’, D, E, G, H, J and M.
The highest allele frequencies in all breeds was found for CSN3*A and B/B’. Both were genotyped in all analysed populations. The number of alleles per breed at caprine CSN3 varied from two to six, HE-value from 0,152 in Thuringian Forest-goats to 0,761 in Turkish Hairgoats (Anatolien Native) from Kil Keci region. Six different alleles were genotyped in Capore and Dukati from Albany, in the Carpathian from Romania, in the Turkish Abaza, Angoragoats from Yerköy, Hairgoats from Kil Keci region and the two Middle European breeds German Alpine and Swiss Alpine. The highest average number of alleles and heterozygosity were estimated in the breeds of Southeastern Europe (Albany, Ro-mania) and Turkey. The conservation of these breeds is therefore of especially high priority, because of their significance as a „reservoir“ of genetic diversity. The average heterozygosity (HE ) over all breeds at CSN3 was 0,537 and the observed heterozygosity (HO) 0,500. Non of the analysed breeds showed deviation from Hardy-Weinberg-equilibrium. The average genetic differentiation of the goat breeds in the study at CSN3 was estimated with 8 %.
Furthermore an analysis of ovine CSN3 was made via using a very diverse DNA-panel. Therefore we used three individuals of 11 breeds from 8 different countrys from different regions of Europe and Turkey. PCR-SSCPs and sequence analysis were done and finally suc-ceeded in the detection of a SNP in Exon 4. This polymorphism was genotyped in the 55 sheep breeds from 14 countrys of the study and afterwards biometrically analysed. The SNP was present in all breeds with the exception of the Grey Heath (DEGGH).
In the second part of the study various SNPs at a different caprine and ovine gene locus IL2 were genotyped. The SNPs in IL2 are located in the ovine Exon 1 and Intron 3 and in caprine Intron 2 and 5’UTR. In sheep breeds two already characterised genetic markers from different regions of IL2 were used and biometrically analysed.
The variable positions characterized in the sheep were analysed at caprine IL2 using the screening DNA panel but could not be found. Instead a sequence analysis and a following genotyping via PCR-PFLPs in 30 individuals allowed the characterisation of a G/T transver-sion in Intron 2 and a C/T transition in 5’UTR. The G/T transversion showed an average allele frequency of 20 % for the thymin variant.
The SNPs in Exon 1 and Intron 3 of ovine IL2 were genotyped in all 55 ovine breeds of the study and could be proved neutral. The frequency for the rare adenin variant at Exon 1 was estimated with 47 % over all breeds. The range was between 16 % in Hungarian Cikta and 69 % in Italian Delle Lange. For the C/T Substitution in Intron 3 of ovine IL2 the average allele frequency for the rare thymin variant was 31 %.
The analysis of genetic markers in the two chosen caprine candidate genes showed a very different genetic variability. While variability at CSN3 was shown to be even higher than al-ready described in literature, it was uneven more difficult to detect SNPs in IL2.
In the analysed sheep breeds the variability in CSN3 compared with close related species like bos taurus und capra hircus was very low. The identified SNP at position 237 in exon 4 of ovine CSN3 doesn’t change the amino acid sequence and therefore it doesn’t result in a variant on protein level.