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Doctoral Thesis
2020
Entwicklung und Etablierung eines innovativen Zuchtwertschätzverfahrens für lokale Rinderrassen in Baden-Württemberg
Entwicklung und Etablierung eines innovativen Zuchtwertschätzverfahrens für lokale Rinderrassen in Baden-Württemberg
Abstract (English)
Over the last decades, cattle breeding schemes that used truncation selection provoked high inbreeding rates and were perceived increasingly critical. Reasons are the inefficient conversion of genetic variance in genetic gain and an increased risk of inbreeding depression (Falconer and Mackay, 1996; Woolliams et al., 2015a). A solution was found by Meuwissen (1997) by introducing Optimum Contribution Selection (OCS). OCS facilitates the maximization of genetic gain meanwhile restricting inbreeding rates to predefined levels. Wellmann et al. (2012) extended the existing OCS approach by two components: Migrant contributions and native genetic variance of the breed under observation. The resulting advanced OCS (aOCS) facilitates the implementation in regional breeds that have been crossbred with commercial breeds for upgrading reasons. Basic research has already been carried out (Wang et al., 2017a; b). The objectives of the underlying project were (I) a comparison of OCS approaches to be implemented in Vorderwald cattle by underlying population parameters following Hartwig et al. (2013). (II) A feasibility study to give empirical prove of the applicability of the chosen OCS approach in Vorderwald cattle. The main focus was on the costs of implementing OCS in Vorderwald cattle. These were contrasted with the benefits. (III) The development of strategies to implement an OCS approach in connection to the breeding value estimation at the Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Baden-Württemberg. The development of routine applications was paramount here. (IV) The development of a suitable breeding scheme that fits a proportion of 50 % natural mating in the actual Vorderwald population.
Chapter 1 is an opinion article about financial, structural and social obstacles that impede the implementation of OCS in real breeding schemes. This chapter is mainly related to small scale cooperative breeding schemes of Germany, since this is a common organizational structure of regional breeds.
Chapter 2 is a feasibility study. On basis of the identified obstacles of Chapter 1, a concrete and easy to implement breeding scheme will be developed. A stochastic simulation will be carried out, to reveal flaws in the developed breeding scheme and aOCS approach. Additionally, results of the stochastic simulation are directly comparable to real data.
Chapter 3 is an extension of the feasibility study of Chapter 2 and proofs the feasibility of the developed breeding scheme under actual conditions of the Vorderwald cattle breed. Migrant contributions to the Vorderwald cattle breed reached 61 % in 2014. Thus, the aOCS approach was modified to test for possibilities of reducing this level.
The thesis will end with a general discussion. Recommendations will be given, how to implement the developed breeding scheme of Chapter 2 in Vorderwald cattle and comparable breeds.
Abstract (German)
In den letzten Dekaden sind hohe Inzuchtraten in züchterisch bearbeiteten Rinderrassen unter Anwendung der Abschnittsselektion in die Kritik geraten. Gründe hierfür sind die ineffiziente Konvertierung der genetischen Diversität in Zuchtfortschritt und erhöhtes Risiko für Inzuchtdepression (Falconer and Mackay, 1996; Woolliams et al., 2015a). Eine Lösung bietet die Optimum Contribution Selection (OCS) (Meuwissen, 1997b). Diese ermöglicht die Maximierung des Zuchtfortschritts bei gleichzeitiger Restriktion der Inzuchtrate. Dieser Ansatz wurde von Wellmann et al. (2012) um zwei Komponenten erweitert: Den fremdgenetischen Anteil und die native genetische Diversität der betrachteten Rasse. Erst durch diese Erweiterungen kann die advanced OCS (aOCS) für die Erhaltungszucht von Regionalrassen mit historischer Einkreuzung zur Leistungssteigerung genutzt werden. Die Grundlagenforschung zur Funktionalität der aOCS ist bereits abgeschlossen (Wang et al., 2017a; b). Die Ziele dieses Projekts waren (I) ein Vergleich verschiedener OCS Methoden, um deren Anwendbarkeit begleitend zur Zuchtwertschätzung und unter gegebenen Populationsparametern nach Hartwig et al. (2013) zu bestätigen. (II) Eine Machbarkeitsstudie zur empirischen Absicherung der Anwendbarkeit der gewählten OCS Methode. Durch die Machbarkeitsstudie sollten die Kosten der Implementierung der OCS beim Vorderwälder Rind abgeschätzt und dem Nutzen gegenübergestellt werden. (III) Die Entwicklung geeigneter Lösungsstrategien zur Implementierung einer OCS Methode im Anschluss an die Zuchtwertschätzung am Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Baden-Württemberg. Im Vordergrund stand dabei die Entwicklung der routinemäßigen Anwendung der OCS Methode. (IV) Die Entwicklung eines geeigneten Zuchtprogramms. Hierbei musste der hohe Natursprunganteil (~ 50 %) der vorliegenden Population beachtet werden.
Kapitel 1 enthält eine offene Diskussion der finanziellen, strukturellen und sozialen Hürden, die die Umsetzung der OCS in realen Zuchtprogrammen behindern. Dieses Kapitel bezieht sich auf kooperative Zuchtprogramme in kleinbäuerlichen Strukturen Deutschlands, da dies eine häufige Organisationsstruktur von Regionalrassen ist.
Kapitel 2 ist eine Machbarkeitsstudie. Unter Einbeziehung der diskutierten Hürden aus Kapitel 1, wird ein konkretes Zuchtprogramm entwickelt. Dieses soll unter realen Bedingungen umsetzbar sein. Um die Anwendbarkeit des Zuchtprogramms empirisch abzusichern, wird eine stochastische Simulationsstudie durchgeführt. Diese dient der Analyse von Schwachstellen im entwickelten Zuchtprogramm und der Formulierung des Optimierungsprozesses mit aOCS. Zusätzlich ermöglicht die spezielle Formulierung des Simulationsprozesses einen direkten Vergleich der simulierten und realen Populationen.
Kapitel 3 stellt eine Erweiterung der Machbarkeitsstudie aus Kapitel 2 dar und soll die Anwendbarkeit des entwickelten Zuchtprogramms unter aktuellen Bedingungen der Vorderwälder Rasse absichern. Der fremdgenetische Anteil der Vorderwälder Rasse lag im Jahr 2014 bei bereits 61 %. Deshalb wurde der Optimierungsprozess der aOCS angepasst, um Möglichkeiten zur Reduzierung der fremdgenetischen Anteile zu prüfen.
Die vorliegende Dissertationsschrift endet mit einer allgemeinen Diskussion. In dieser werden konkrete Empfehlungen erarbeitet, die die Implementierung des entwickelten Zuchtprogramms aus Kapitel 2 in der Vorderwälder Rasse und vergleichbaren Regionalrassen ermöglichen.
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Notes
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Publication series
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Faculty
Faculty of Agricultural Sciences
Institute
Institute of Animal Science
Examination date
2019-12-03
Supervisor
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DOI
ISSN
ISBN
Language
German
Publisher
Publisher place
Classification (DDC)
630 Agriculture
Collections
Original object
Standardized keywords (GND)
BibTeX
@phdthesis{Kohl2020,
url = {https://hohpublica.uni-hohenheim.de/handle/123456789/6541},
author = {Kohl, Sebastian},
title = {Entwicklung und Etablierung eines innovativen Zuchtwertschätzverfahrens für lokale Rinderrassen in Baden-Württemberg},
year = {2020},
school = {Universität Hohenheim},
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