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Morphological and molecular studies on cerebral and non-cerebral coenurosis in sheep and goats
(2017) Christodoulopoulos, Georgios; Mackenstedt, Ute
In dieser Forschungsarbeit wurden Isolate von Taenia multiceps als Erreger der zerebralen und nicht-zerebralen Coenurose bei Schafen und Ziegen vergleichend untersucht. Erreger von nicht-zerebraler Coenurose aus einem breiten geographischen Bereich in Afrika und Westasien wurden verglichen mit Erregern zerebraler Coenuruszysten von gesammelten Drehkrankheitsfällen aus Griechenland, wo zerebrale Coenurose häufig vorkommt, wo aber nicht-zerebrale Coenurose noch nie beschrieben wurde. Diese Forschungsarbeit enthält eine feld- und eine laborexperimentelle Komponente und beschäftigt sich mit Aspekten wie: (i) das Vorhandensein oder Fehlen von nicht-zerebraler Coenurose bei Schafen; (ii) die Beschreibung von nicht-zerebraler Coenurose im Zwischenwirt (Schafe und Ziegen); und (iii) die phylogenetische Auflösung des T. multiceps-Clusters sowie eine mögliche Erklärung, warum nicht-zerebrale Coenurose in bestimmten geographischen Gebieten unbekannt ist. Im Rahmen der Felduntersuchung wurde eine Gesamtzahl von 90,415 geschlachtete Schafe und 2,284 geschlachtete Ziegen aus Schlachthöfen der Vereinigten Arabischen Emirate (UAE) und Ägypten untersucht, die aus verschiedenen tropischen und subtropischen Ländern wie Indien, Pakistan, Iran, Oman, Sudan, Somalia und Äthiopien stammten. Die Feldarbeit umfaßte außerdem die Sammlung von zerebralen Coenurosezysten von 20 Schafen und sechs Ziegen, die vom griechischen Festland und Umgebung stammten. Im Labor wurden vier Teilstudien durchgeführt: (1) eine morphologische Untersuchung der Merkmale von nicht-zerebralen Coenurosezysten, deren Cluster und der Protoskolizes, (2) ein morphologischer Vergleich der Rostellarhaken der zerebralen und nicht-zerebralen Coenurosezysten, (3) ein morphologischer Vergleich von erwachsenen Würmern aus Hunden, die experimentell mit Protoskolizes von zerebralen und nicht-zerebralen Zysten von Schafen und Ziegen infiziert worden waren, und (4) eine molekulare Analyse von Teilsequenzen dreier mitochondrialer Gene (nad1, cox1 und 12S rRNA) der oben genannten Isolate von zerebralen und nicht-zerebralen Zysten. Die Prävalenz von nicht-zerebraler Coenurose betrug bei Ziegen 1,75% und nur 0,008% bei Schafen. Die Zysten wurden in verschiedenen Muskeln sowie an den Nieren, am Mesenterium und am Herz gefunden. Sechsundsiebzig nicht-zerebrale Coenuruszysten von Ziegen wurden gesammelt und statistisch ausgewertet. Die Anzahl der Protoskolizes korrelierte signifikant positiv mit dem Volumen von Zysten und die Anzahl von Clustern korrelierte signifikant positiv mit der Anzahl der Protoskolizes, was auf positives allometrisches Wachstum hinweist. Die Anzahl von Clustern korrelierte mit der Anzahl von Zysten, was auf ein negatives allometrisches Wachstum hinweist. Die biologische Bedeutung dieser Allometrie ist nicht bekannt, aber der Parasit investiert offenbar seine Ressourcen mehr in das Wachstum von Protoskolizes und weniger in das Wachstum von Zysten und Clustern. Die morphologischen Untersuchungen der Rostellarhaken von Protoskolizes aus zerebralen und nicht-zerebralen Zysten und die in Hunden experimentell erzeugten adulten Würmer zeigten keine Unterschiede in Bezug auf die Wirtstierart (Schafe oder Ziegen). Im Gegensatz dazu wiesen adulte Würmer, die aus der Inokulation zerebraler und nicht-zerebraler Zysten hervorgingen, deutliche morphologische Unterschiede auf. Die meisten Meßwerte der Haken und Proglottiden unterschieden sich signifikant, aber die Form der kleinen Haken, die Verteilung der Hoden in den reifen Proglottiden und das Aussehen der Spiralen des Vas deferens waren die Merkmale mit den auffälligsten Unterschieden. Diese morphologischen Unterschiede fallen allerdings in den Bereich der Variationen von T. multiceps. Die phylogenetische Analyse der mitochondrialen Haplotypen ergab drei distinkte Cluster: eines, das sowohl zerebrale Isolate aus Griechenland als auch nicht-zerebrale Isolate aus tropischen und subtropischen Ländern umfaßte, und zwei Cluster, die ausschließlich aus zerebralen Isolaten aus Griechenland bestanden. Die meisten der nicht-zerebralen Proben gruppierten zusammen, bildeten aber keine monophyletische Gruppe. Dasselbe gilt für geographische Aspekte, obwohl Proben aus derselben Region zu Clustern tendierten. Die Daten zeigten eine hohe intraspezifische Diversität. Die Ergebnisse dieser Studie unterstützen den Zusammenhang zwischen genetischer Identität der T. multiceps-Isolate und der geographischen Herkunft, und führten zum Vorschlag einer neuen Hypothese zum Vorkommen von zerebralen und nicht-zerebralen Formen. Unsere phylogenetische Analyse legt nahe, daß die Entwicklung der zerebralen Coenuri bei Schafen eine ursprüngliche Eigenschaft von T. multiceps sein könnte. Alle Varianten wären damit in der Lage, zerebrale Coenurose bei Schafen zu verursachen, wogegen nur einige Varianten, vor allem aus einem genetischen Cluster, sekundär die Fähigkeit erworben haben, das Gehirn von anderen Arten (Ziegen und Rindern) zu befallen, sowie nicht-zerebrale Formen (vor allem in Ziegen) hervorzubringen. Unsere phylogenetische Analyse zeigt somit eindeutig eine molekulare Basis für nicht-zerebrale Pathogenität innerhalb der Art T. multiceps. Spezifische Biosicherheitsmaßnahmen sollten daher erwogen werden, um die Einführung von T. multiceps Varianten mit einer solchen Pathogenität zu verhindern.
Phenotypic and genetic analysis of meat production traits in German Merinoland purebred and crossbred lambs
(2016) Schiller, Katja; Bennewitz, Jörn
The overall aims of the present thesis were to investigate various meat quality (MQ) traits including branched chain fatty acids and their correlation to sensory traits and to perform DNA-based and quantitative genetic analysis for growth, carcass and MQ traits using the data set with about 1600 phenotyped lambs. The lambs were Merinoland (ML) lambs and lambs of five crossbreds of meat type sire breeds and Merinoland ewes. The crosses were CH (Charollais × ML), IF (Ile de France × ML), SK (German black-headed mutton sheep (BHM) × ML), SU (Suffolk × ML) and TX (Texel × ML). In chapter one, growth curves, daily gain and feed conversion of ML sheep and the five ML crosses were investigated via mixed linear models. Linear and Gompertz models were fitted and the quality of fit was assessed. Differences in the model parameters were detected between crosses, genders and birth types. According to the parameters, coefficient of determination and mean square error, the Gompertz provided a better fit compared to the linear model. Additionally feed conversion rate and daily gain were observed, with only the crosses IF and TX showing significant superiority in these traits compared to purebred ML. For practical reasons, however, the common trait daily gain can be recommended to use for breeding purpose, despite if altering the shape of a growth curve is attractive because of e.g. possible lower maintenance costs for a flock. In chapter two, lamb meat and fat of the crosses and ML was investigated for concentration of three branched chain fatty acids (4-Me8:0, 4-ET8:0 and 4-Me9:0) and its correlation to sensory abnormality. Differences between crosses and between sexes were determined, but no significant correlations to sensory traits were found. In chapters three to five, genetic background and genetic parameters were investigated and a chromosome-wide association study imputing SNP panels was undertaken. Furthermore, the possibilities of implementation of this data to improve breeding programs were discussed. Chapter three focuses on genetic parameters of growth, carcass and MQ traits in purebred ML and crossbred lambs. A series of analyses for twelve traits were performed and heritabilities and genetic correlations were estimated using general linear mixed models. Several significant correlations and low to moderate heritabilities were found, indicating that selection on these traits is possible. In chapter four, a targeted association mapping was undertaken with about 330 SNPs using two different statistical models, one with estimation of SNP effects across all crosses and the other with SNP effects per cross. The investigated traits were growth, carcass and MQ traits. In this connection, several weak significant SNPs were revealed. In chapter five, F1 lambs were genotyped on selected chromosomes with a very low SNP panel and imputed via Illumina Ovine 50k SNP BeadChip genotypes from the sires and purebred ML. These were included in a haplotype bibliography before. Furthermore, chromosome-wise association analyses using single marker mixed linear models were performed for MQ, carcass, and growth traits. This was done using the imputed genotypes and the trait phenotypes. Several significant associations were detected, e.g. for the traits shoulder width and cutlet area, and these were discussed with regard to other literature reports as well as their use for practical breeding purpose. The thesis ends with a general discussion.