Mendelsche Regeln der Genetik

Mendelsche Regeln

• Kreuzt man zwei reinerbige Eltern mit unterschiedlichen Merkmalen, sind alle Nachkommen gleich (uniform).
  • Beispiel: Vater gescheckt (ss) × Mutter einfärbig (SS) → Alle Nachkommen (Ss) sind einheitlich einfärbig
• Kreuzt man die heterozygote F1-Generation untereinander, spalten sich die Merkmale in einem bestimmten Verhältnis auf
  • Das Spaltungsverhältnis ist abhängig vom Erbgang
  • Bei einem Merkmal mit dominant-rezessiven Erbgang ist der Phänotyp 3:1 (3-mal dominantes Merkmal, 1-mal rezessives Merkmal)
  • Bei intermediärem Erbgang ohne dominantes Allel beträgt das Verhältnis im Phänotyp 1:2:1 (z. B. Rot × Weiß = Rosa in der F1-Generation)
• Merkmale, die auf unterschiedlichen Chromosomen liegen, werden unabhängig voneinander vererbt
  • Neukombination von Merkmalen ist möglich
  • Beispiel: Fellfarbe (B: schwarz, b: braun) und Scheckung (S: einfärbig, s: gescheckt) vererben sich unabhängig
  • Kreuzung zweier heterozygoter Tiere (BbSs × BbSs) resultiert in 9 verschiedenen Kombinationen

Praktische Anwendung der Mendel-Genetik in der Tierzucht

• Zucht von Colourpoint-Perserkatzen
  • Eltern: Schwarzer Perser (kk CC) × Siamkatze (KK chch)
  • F1-Generation: Kurzhaarige, schwarze Katzen (Kk Cch)
  • F2-Generation: Verschiedene Kombinationen
    • 9 Kurzhaar, schwarz
    • 3 Kurzhaar, Colourpoint
    • 3 Langhaar, schwarz
    • 1 Langhaar, Colourpoint

Vererbungsarten im Vergleich

• Geschlechtsgekoppelte Vererbung
  • Findet nur auf den Geschlechtschromosomen statt, meist auf dem X-Chromosom
  • Betroffene Tiere sind oft männlich, da sie nur ein X-Chromosom besitzen
  • Beispiel: Hämophilie (Bluterkrankheit) beim Hund
  • Schildpattvererbung bei Katzen liegt auf dem X-Chromosom
    • Kater können nur schwarz oder rot sein
    • Weibliche Katzen (XX) können schwarz-rot gefleckt sein
  • Kennfärbung beim Huhn wird durch den Sperberfaktor bestimmt
    • Genotypen: Hahn gesperbert (ZᴮZᴮ) × Henne schwarz (ZᴮZʙ)
    • Nachkommen: 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:
    • Milchleistung bei Kühen (Gen von beiden Geschlechtern getragen, zeigt sich nur bei Kühen)
    • Legeleistung bei Hühnern
    • Euterform bei Rindern
    • Kryptorchismus (Hodenhochstand) bei männlichen Tieren
• Autosomale Vererbung
  • Findet ausschließlich auf den Autosomen statt, nicht auf den Geschlechtschromosomen
  • Kann dominant oder rezessiv vererbt werden
  • Autosomal rezessiv: Krankheit tritt nur auf, wenn beide Allele betroffen sind (aa)
  • Autosomal dominant: Krankheit tritt bereits auf, wenn ein betroffenes Allel vorhanden ist (Aa oder AA)
  • Beispiel: Hüftgelenksdysplasie (HD) beim Hund

Grundlagen der Tierzucht

• Tierzucht ist die gezielte Fortpflanzung, um genetische Merkmale zu verbessern
• Tierzucht konzentriert sich auf genetische Optimierung, während Tierhaltung die tägliche Versorgung und Pflege beinhaltet
• Versuchstierzucht erzeugt genetisch einheitliche und spezifisch modifizierte Tiere für die Forschung

Genetische Grundlagen der Tierzucht

• Mendel'sche Regeln bestimmen die Weitergabe von Erbanlagen
  • Dominante und rezessive Vererbung beeinflussen das Auftreten von Merkmalen
  • Homozygote (reinerbige) und heterozygote (mischerbige) Genotypen spielen eine Rolle in der Zuchtstrategie
• Mutation und genetische Variabilität
  • Mutationen können spontan oder induziert auftreten und werden oft in der Forschung genutzt

Selektion und Zuchtwertschätzung

• Zielgerichtete Selektion: Nur Tiere mit erwünschten Merkmalen werden zur Zucht verwendet
• Zuchtwert: Prognose der genetischen Qualität eines Tieres
  • Basierend auf Leistungs- und Gesundheitsmerkmalen
  • Berechnung anhand von genetischen Markern und Leistungsprüfungen
  • Nutzung genomischer Selektionstechniken für genauere Vorhersage der Zuchteignung

Zuchtmethoden in der Versuchstierkunde

• Reinzucht (Inzucht)
  • Anwendung findet dies bei der Erzeugung genetisch homogener Linien
  • Inzuchtdepression: Häufung unerwünschter genetischer Defekte durch Verpaarung naher Verwandter
• Kreuzungszucht (Hybridzucht)
  • Kreuzung genetisch unterschiedlicher Linien zur Förderung des Heterosis-Effekts (Hybridvorteil)
  • Anwendung zur Steigerung der Widerstandsfähigkeit und Leistung

Linienzucht

• Kontrollierte Zucht innerhalb einer Population mit sorgfältiger Auswahl von Zuchttieren
• Ziel ist die Optimierung spezifischer Eigenschaften ohne Inzucht-Nachteile

Transgene Zucht (Genmodifikation)

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

Fortpflanzungsbiologie und Reproduktionsbiotechnologien

• Künstliche Besamung (KB)
  • Einsatz zur kontrollierten Fortpflanzung und Vermeidung ungewollter Paarungen
  • Vorteil: Gezielte genetische Selektion ohne direkten Tierkontakt
• Embryotransfer
  • Hochwertige Embryonen von Zuchttieren werden in Leihmütter übertragen
  • Schnellerer Vermehrung genetisch wertvoller Tiere
• Klonen (somatischer Zellkerntransfer)
  • Erzeugung genetisch identischer Individuen für Forschungszwecke
  • Beispiel: Klonung von Versuchsmäusen zur Reduzierung genetischer Variabilität
• Genetische Manipulation von Embryonen
  • CRISPR/Cas9 zur gezielten DNA-Veränderung bei Versuchstieren
  • Knockout-Tiere: Ausschalten spezifischer Gene zur Funktionsuntersuchung
  • 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

Datenbasierte Zuchtplanung

• Förderung robuster und langlebiger Linien
• Einsatz moderner Datenbanken zur Zuchtverwaltung
• Computergestützte Programme zur Berechnung von Verwandtschaftsgraden und genetischen 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: Monogame 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 Menschen
  • Verwendung: 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