Mendelsche Regeln der Genetik

Mendelsche Regeln

• Kreuzt man zwei reinerbige Eltern mit unterschiedlichen Merkmalen, sind alle Nachkommen uniform.
• Beispiel: Ein gescheckter Vater (ss) und eine einfarbige Mutter (SS) ergeben ausschließlich einfarbige Nachkommen (Ss).

Spaltungsregel

• Kreuzt man heterozygote F1-Generationen, spalten sich die Merkmale in einem bestimmten Verhältnis auf.
• Das Spaltungsverhältnis ist abhängig vom Erbgang:
  • Bei einem dominant-rezessiven Erbgang beträgt das Verhältnis im Phänotyp 3:1.
  • Bei einem intermediären Erbgang beträgt das Verhältnis im Phänotyp 1:2:1.

Unabhängigkeitsregel

• Unterschiedliche Merkmale werden unabhängig vererbt, wenn sie auf verschiedenen Chromosomen liegen.
• Es sind Neukombinationen von Merkmalen möglich.
• Beispiel: Fellfarbe (schwarz/braun) und Scheckung werden unabhängig voneinander vererbt.
• Die Kreuzung von zwei heterozygoten Tieren (BbSs x BbSs) resultiert in neun Kombinationsmöglichkeiten.

Anwendung der Mendel-Genetik in der Tierzucht

• Schwarze Perserkatzen (kk CC) werden mit Siamkatzen (KK chch) gekreuzt.
• Die F1-Generation ist kurzhaarig und schwarz (Kk Cch).
• In der F2-Generation treten verschiedene Kombinationen auf:
  • 9 Kurzhaar, schwarz
  • 3 Kurzhaar, Colourpoint
  • 3 Langhaar, schwarz
  • 1 Langhaar, Colourpoint

Geschlechtsgekoppelte Vererbung

• Findet auf Geschlechtschromosomen (meist X-Chromosom) statt.
• Betroffene Tiere sind häufiger männlich.
• Beispiel: Hämophilie beim Hund.
• Schildpattvererbung bei Katzen liegt auf dem X-Chromosom:
  • Kater können entweder nur schwarz oder rot sein.
  • Weibliche Katzen (XX) können schwarz-rot gefleckt sein.
• Der Sperberfaktor bei Hühnern bestimmt die Färbung von Hähnen und Hennen.
  • Die Kreuzung eines gesperberten Hahns (ZBZB) mit einer schwarzen Henne (ZBZB) erzeugt Sperber- und Schwarzküken.

Geschlechtsbegrenzte Vererbung

• Kann auf Geschlechtschromosomen oder Autosomen liegen.
• Merkmale treten nur bei einem Geschlecht auf, sind aber genetisch in beiden Geschlechtern vorhanden.
• Beispiele hierfür sind:
  • Milchleistung bei Kühen
  • Legeleistung bei Hühnern
  • Euterform bei Rindern
  • Kryptorchismus bei männlichen Tieren

Autosomale Vererbung

• Exklusive Vererbung über Autosomen.
• Kann dominant oder rezessiv sein.
• Autosomal-rezessiv: Krankheit tritt nur bei zwei betroffenen Allelen (aa) auf.
• Autosomal-dominant: Krankheit tritt bereits bei einem betroffenen Allel (Aa oder AA) auf.
• Beispiel: Hüftgelenksdysplasie (HD) beim Hund.

Grundlagen der Tierzucht

• Ziel der Tierzucht ist die Verbesserung genetischer Merkmale durch gezielte Fortpflanzung.
• Der Unterschied zur Tierhaltung liegt in der Konzentration auf genetische Optimierung (Züchtung) im Gegensatz zu täglicher Versorgung und Pflege (Haltung).
• In der Versuchstierzucht werden genetisch einheitliche und spezifisch modifizierte Tiere für die Forschung erzeugt.

Genetische Grundlagen der Tierzucht

• Mendel’sche Regeln bestimmen die Weitergabe von Erbanlagen.
  • Dominante und rezessive Vererbung beeinflussen das Auftreten von Merkmalen.
  • Homozygote und heterozygote Genotypen spielen eine Rolle in der Zuchtstrategie.
• Mutationen können spontan oder induziert auftreten und werden in der Forschung genutzt.

Selektion und Zuchtwertschätzung

• Bei der zielgerichteten Selektion werden nur Tiere mit erwünschten Merkmalen zur Zucht verwendet.
• Der Zuchtwert ist eine Prognose der genetischen Qualität eines Tieres, basierend auf Leistungs- und Gesundheitsmerkmalen.
• Für die Berechnung dienen genetische Marker, Leistungsprüfungen und genomische Selektionstechniken.

Zuchtmethoden in der Versuchstierkunde

• Reinzucht (Inzucht) wird zur Erzeugung genetisch homogener Linien verwendet.
• Inzuchtdepression beschreibt die Häufung unerwünschter genetischer Defekte durch Verpaarung naher Verwandter.
• Kreuzungszucht (Hybridzucht) kreuzt genetisch unterschiedliche Linien zur Förderung des Heterosis-Effekts (Hybridvorteil).
• Kreuzungszucht wird zur Steigerung der Widerstandsfähigkeit und Leistung verwendet.

Linienzucht

• Kontrollierte Zucht innerhalb einer Population mit sorgfältiger Auswahl von Zuchttieren.
• Optimiert spezifische Eigenschaften ohne die Nachteile der Inzucht.

Transgene Zucht (Genmodifikation)

• Der Einsatz von Gentechnik (CRISPR/Cas9, Knockout-Technologien) dient zur gezielten Veränderung von Erbinformationen.
• Anwendung findet dies bei:
  • Modellierung genetischer Krankheiten (z. B. Alzheimer, Krebs).
  • Untersuchung der Genfunktion.
  • Produktion von Tieren mit spezifischen Merkmalen (z. B. Fluoreszenzmarker für Zellforschung).

Künstliche Besamung (KB)

• Die künstliche Besamung dient zur kontrollierten Fortpflanzung und Vermeidung ungewollter Paarungen.
• Vorteilhaft ist die gezielte genetische Selektion ohne direkten Kontakt der Tiere.

Embryotransfer

• Hochwertige Embryonen von Zuchttieren werden in Leihmütter übertragen.
• Dies ermöglicht eine schnellere Vermehrung genetisch wertvoller Tiere.

Klonen (somatischer Zellkerntransfer)

• Die Erzeugung genetisch identischer Individuen dient Forschungszwecken.
• Klonung von Versuchsmäusen reduziert genetische Variabilität in Experimenten.

Genetische Manipulation von Embryonen

• CRISPR/Cas9 wird zur gezielten DNA-Veränderung bei Versuchstieren angewendet.
• Knockout-Tiere: Spezifische Gene werden ausgeschaltet, um deren Funktion zu untersuchen.
• Knock-in-Tiere: Einführung neuer Gene zur Simulation genetischer Erkrankungen.

Auswahlkriterien in der Tierzucht

• Leistungsprüfungen: Erfassung von Wachstum, Fortpflanzung, Verhalten und Krankheitsanfälligkeit.
• Genetische Marker: DNA-Tests zur Identifikation und Selektion wertvoller Zuchtlinien.
• Gesundheitsbewertung: Ausschluss von Tieren mit genetischen Defekten.
• Förderung robuster und langlebiger Linien.

Datenbasierte Zuchtplanung

• Einsatz moderner Datenbanken zur Verwaltung von Zuchtdaten.
• Computergestützte Programme berechnen Verwandtschaftsgrade und genetische Wahrscheinlichkeiten.

Vermeidung genetischer Defekte

• Selektion gegen Erbkrankheiten (z. B. degenerative Erkrankungen, Fehlbildungen).
• Entwicklung genetisch stabiler Zuchtlinien mit hoher Überlebensrate.

Spezielle Anforderungen für verschiedene Versuchstierarten

• Mäuse:
  • Fortpflanzung: Geschlechtsreife ab 4-6 Wochen, spontane Ovulation.
  • Zuchtmethoden: Monogam oder Harem-Zucht.
  • Besamung: Nachweis durch Vaginalplugs.
  • Verwendung: Krebsforschung, Immunologie, Genetik.
• Ratten:
  • Fortpflanzung: Ähnlich Mäusen, spontane Ovulation.
  • Zucht: Polygames Haltungssystem mit separater Geburtshaltung.
  • Anwendung: Verhaltensforschung, Pharmakologie, Toxikologie.
• Kaninchen:
  • Ovulation: Induzierte Ovulation durch Deckakt.
  • Zucht: Einzelhaltung zur Aggressionsvermeidung.
  • Anwendung: Antikörperproduktion, Augen- und Orthopädiestudien.
• Zebrafische:
  • Laichakt: Durch Lichtzyklen gesteuert.
  • Embryonalentwicklung: Schnell, transparente Eier.
  • Zucht: Paarhaltung mit Ablaichbehältern.
  • Anwendung: Entwicklungsbiologie, Genetik.
• Primaten:
  • Zucht: Strenge Regulierungen.
  • Fortpflanzung: Menstruationszyklus ähnlich dem des Menschen.
  • Anwendung: Neurologie, Verhaltensforschung.
• Hunde und Katzen:
  • Zucht: Selektiv für genetische Studien.
  • Anwendung: Kardiologie, Neurologie, Genetik.

Weitere relevante Aspekte

• ABC-Prinzip:
  • A-Linie: Hoch genetisch standardisierte Tiere.
  • B-Linie: Tiere mit genetischen Modifikationen.
  • C-Linie: Hybridlinien für vielseitige Forschungseinsätze.