Philipp, Ute: Charakterisierung von Heterosiseffekten für Wurfgröße bei der Maus durch DNA-Marker-Analysen

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Kapitel 5. Diskussion

5.1. Beiträge experimenteller Arbeiten zur Heterosisforschung am Tier

Für Pflanzen existiert eine umfangreiche Literatur zur Heterosisforschung. Dies gilt für Tiere in eingeschränktem Maße, wobei insbesondere experimentelle Beiträge zu molekulargenetischen Analysen von Heterosiseffekten nur in geringem Umfang vorhanden sind. Heterosis-Forschungsprojekte an Nutztieren sind außerordentlich aufwendig und langwierig, so daß in den durchgeführten Arbeiten im Rahmen der vorliegenden Dissertation die Maus als Modelltier gewählt wurde. Vorteile der Maus sind neben der physiologischen Verwandtschaft mit den Nutztieren und dem kurzen Generationsintervall die Verfügbarkeit von Inzuchtstämmen, die bei einer strikten Bruder-Schwester-Verpaarung nach mindestens 20 Generationen eine Heterozygotie von nur 1,6 % besitzen. Die Maus ist eines der bedeutendsten Versuchstiere und spielt in zahlreichen Forschungsbereichen eine vordergründige Rolle. Bei der Vielfalt der heute existierenden Mäusestämme ist eine Auswahl des für die Untersuchungszwecke am besten geeigneten Stammes möglich. Von der Maus existieren genaue Kenntnisse auf morphologischer, biochemischer und molekulargenetischer Basis. So wurde das Maus-Genom, abgesehen vom menschlichen Genom, am eingehendsten untersucht.

Die für das Heterosisprojekt verwendeten Inzuchtlinien C57BL/6J und Balb/cJ gehören zu den bekanntesten Linien, die sich durch Langlebigkeit, gute Vitalität und eine konstante Fruchtbarkeitsleistung auszeichnen. Beide Linien wurden völlig unabhängig voneinander gezüchtet, so daß in beiden Linien unterschiedlich positive Allele fruchtbarkeitsrelevanter Gene erwartet wurden.

5.2. Inzuchtlinienkreuzung C57BL/6J x Balb/cJ

Die durchschnittlichen Wurfgrößen der F1- und F2-Tiere lagen mit 10,1 Nachkommen bzw. mit 8,0 Nachkommen weit über der mittleren Leistung der Inzuchtstämme von 6,95 Nachkommen, so daß Heterosiseffekte in der Größenordnung von 45 % in der F1 und 15 % in der F2 auftraten (Tab. 14, S. 55). Aus der Literatur sind von Kreuzungsversuchen mit Mäusen in der F1 Heterosiseffekte für Wurfgröße zwischen 20 und 40 % bekannt (NIEUWENHUIZEN et al.,


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1982; NAGAI et al., 1984; GÖTZ et al., 1991 a, b). Die Werte liegen damit über den aus der Literatur bekannten Heterosiseffekten für Wurfgröße.

Voraussetzung für die Entstehung von Heterosis ist das Vorhandensein komplementär homozygoter DNA-Loci bei den Elterntieren. Je größer die genetische Divergenz, desto höher sind die zu erwartenden Heterosiseffekte (SCHNELL, 1961; LEE et al., 1989; MELCHINGER et al., 1990). Aus der Datenbank MGD (Mouse Genome Database) waren für die ausgewählten Inzuchtlinien die Fragmentlängen von mehr als 6000 Mikrosatellitenloci bekannt (Stand Mai 1996), so daß Aussagen über die genetische Ähnlichkeit der beiden berücksichtigten Inzuchtlinien getroffen werden können. Die Inzuchtlinien C57BL/6J und Balb/cJ wiesen, gemessen anhand dieser Mikrosatelliten-Marker, divergente Allele im Umfang von 51 % auf.

5.3. Auswahl verschiedener Leistungsgruppen für Wurfgröße in der F2

Bei der Inzuchtlinienkreuzung C57BL/6J x Balb/cJ wurde als Merkmal die Wurfgröße (geborene Tiere/Wurf) betrachtet. Mit 948 F2-Tieren wurden Leistungsgruppen hoher und niedriger Wurfgröße gebildet, um nachfolgend DNA-Marker-Analysen an vergleichenden Tiergruppen der F2 mit extremer Leistungsdifferenz für das Merkmal Wurfgröße durchführen zu können.

Eine besondere Bedeutung kam der Auswahl der Tiere der extremen Leistungsgruppen zu, da an diesen Tieren die Beziehung zwischen Genotypen und Heterosis für Wurfgröße erfolgte. In die Hochleistungsgruppe 1 (HLG 1) wurden Tiere selektiert, die eine Wurfgröße von ge 13 Nachkommen aufwiesen (_ 13,7) und damit 5,7 Nachkommen über der durchschnittlichen Leistung der gesamten F2, 3,5 Nachkommen über der durchschnittlichen Wurfgröße der F1 und 6,75 Nachkommen über dem Mittelwert der Inzuchtlinien lagen (vgl. Tab. 15, S. 56). Neben der Verfügbarkeit von Tieren, die Heterosis zeigten, wurden im Vergleich dazu Tiere benötigt, die keine Heterosis aufwiesen. Die Niedrigleistungsgruppe 1 (NLG 1) mit einer extrem geringen Wurfgröße erfüllte diese Voraussetzung, da pro Tier zwei Würfe für die Leistungsgruppenbildung zugrunde lagen. Tiere der Niedrigleistungsgruppe 1 wiesen in beiden Würfen le 5 Nachkommen auf. Mit einem Durchschnitt von 3,3 Nachkommen


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lagen diese Tiere 4,7 Nachkommen unter der durchschnittlichen Leistung der gesamten F2, 6,9 Nachkommen unter der durchschnittlichen Wurfgröße der F1 und 3,65 Nachkommen unter dem Mittelwert der Ausgangspopulation (vgl. Tab. 16, S. 56).

Die Anzahl von 18 bzw. 14 ausgewählten Tieren der F2 für die jeweiligen extremen Leistungsgruppen HLG 1 und NLG 1 mit hoher und niedriger Wurfgröße ergab sich aus der vorhandenen Tierzahl mit den festgelegten extrem hohen bzw. extrem niedrigen Leistungswerten. Die Selektion von nur 3,38 % der Tiere der F2-Gesamtpopulation, mit dem Ziel der Gewährleistung einer extremen Leistungsdifferenz zwischen den Tiergruppen, sicherte eine ausreichende Genauigkeit bei der Bildung der Leistungsgruppen und minimierte den Aufwand bei den molekulargenetischen Untersuchungen.

Um bestimmte, mit Fruchtbarkeit assoziierte DNA-Loci umfassender zu charakterisieren, wurden für eine Hochleistungsgruppe 2 (HLG 2) zusätzlich F2-Tiere mit einer Wurfgröße von 11 und 12 Nachkommen, für eine Niedrigleistungsgruppe 2 (NLG 2) zusätzlich F2-Tiere mit le 6 Nachkommen in jedem von zwei aufeinanderfolgenden Würfen und für eine Mittelleistungsgruppe (MLG) F2-Tiere mit acht Nachkommen im ersten Wurf und neun Nachkommen im zweiten Wurf ausgewählt. Der Anteil selektierter Tiere der F2-Gesamtpopulation erhöhte sich damit von 3,38 % auf 15,4 %, wodurch die Leistungsdifferenz der Wurfgröße zwischen den Hoch- und Niedrigleistungsgruppen der extremen bzw. erweiterten Leistungsgruppen von 10,4 auf 7,6 Nachkommen sank. Die Gesamttierzahl erhöhte sich von 32 Tieren für die extremen Leistungsgruppen HLG 1 und NLG 1 auf 163 Tiere für die erweiterten Leistungsgruppen HLG 2, NLG 2 und MLG (Tab. 17, S. 57). Die zusätzlich analysierten F2-Tiere erhöhten den experimentellen Aufwand, ergaben jedoch eine zusätzliche Signifikanz für den Mikrosatellitenlocus D17Mit16.

5.4. Stichprobengröße von Leistungsgruppen ausgewählter F2-Tiere

Für 8 von 56 getesteten DNA-Loci konnten entsprechend dem jeweiligen Heterosismodell, zwischen den Hoch- und Niedrigleistungsgruppen signifikante Unterschiede (p < 0,05) im Anteil bestimmter Genotypen nachgewiesen werden. Bei der gewählten Irrtumswahrscheinlichkeit von 0,05 sind also 5 % der geprüften Differenzen zufallsmäßig


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signifikant, d.h. etwa 3 der gefundenen Signifikanzen haben eventuell keine biologische Ursache. Hervorzuheben ist aber auch, daß die Mehrzahl der gefundenen Assoziationen zwischen bestimmten Genotypen und der Heterosis für Fruchtbarkeit genetisch determiniert ist. Stärkere Effekte konnten in dem Experiment erkannt werden.

Aus der Zahl der in diesem Versuch einbezogenen Tiere ergibt sich auch die Frage, wie groß ein Genotypenunterschied zwischen den betrachteten Tiergruppen mit differenten Leistungen sein müßte, um statistisch signifikant zu sein. Unter Voraussetzung gleicher Stichprobengrößen und einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 0,05 läßt sich nach HASEMANN (1978) ableiten, daß bei einem Anteil heterozygoter Genotypen von 90 % in der Hochleistungsgruppe und 40 % in der Niedrigleistungsgruppe in den beiden Gruppen jeweils 13 Tiere bei einer Power von 0,8 (bzw. jeweils 17 Tiere bei einer Power von 0,9) benötigt werden (Superdominanzmodell). Diese Gruppengrößen konnten in diesem Versuch realisiert werden. Auf der Basis der vorliegenden Daten konnten jedoch nur sehr große Genotypdifferenzen abgesichert werden. In bezug auf die Analyse von Heterosiseffekten wäre jedoch weiterhin interessant, Unterschiede im Anteil heterozygoter Genotypen von 20 % zwischen Gruppen mit extrem unterschiedlichen Leistungen erkennen zu können. Es müßte jedoch eine Stichprobengröße von jeweils ca. 85 F2-Tieren (bei Heterozygotiegraden von 60 % in der Hochleistungsgruppe und 40 % in der Niedrigleistungsgruppe) getestet werden, zu deren Erstellung ca. 5000 F2-Tiere nötig wären. Ein Experiment mit diesem Umfang wäre unter entsprechenden Voraussetzungen durchaus realisierbar (größere Räumlichkeiten, ausreichend Personal), da sowohl bei der Gestaltung der Tierexperimente (z.B. Messung der Nachkommen vor der Geburt) als auch im Bereich der Laborarbeiten (z.B. Multiplex-PCR, automatisierte Genotypisierung) vielfältige Möglichkeiten für Aufwandssenkungen bestehen.

5.5. Mikrosatelliten zur Charakterisierung von F2-Tieren verschiedener Leistungsgruppen für Wurfgröße

Mikrosatelliten als genetische Marker sind für die Identifizierung und Kartierung quantitativer Merkmale von großer Bedeutung. Für die Maus existieren bereits eine große Anzahl von Mikrosatelliten, die über die Datenbank MGD dem Nutzer zugänglich sind. Mit der Auswahl


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von 56 Mikrosatelliten, davon fünf als Wiederholungsmarker, konnte eine durchschnittliche Distanz zwischen den Markern von 32 cM realisiert werden.

BOTSTEIN et al. (1980) schlugen vor, über die Genkopplung unbekannte Gene mit Hilfe polymorpher Marker zu charakterisieren. Für eine Untersuchung des gesamten Genoms ist eine gleichmäßige Markerverteilung in einem möglichst geringen Abstand entscheidend. SOLLER et al. (1976) und GELDERMANN (1988) empfehlen bei einer gleichmäßigen Abdeckung des Genoms mit polymorphen DNA-Markern einen Abstand von 40 cM zwischen den Markern und damit eine maximale Distanz von 20 cM zwischen Marker und Gen. BECKMANN und SOLLER (1983) simulierten die zufällige und gleichmäßige Abdeckung eines Genoms mit Markern und die damit mögliche Beurteilung von QTLs in F2-Populationen. Sie stellten fest, daß bei Abständen von ca. 20 cM zwischen den Markerloci noch QTLs mit Effekten zu analysieren sind. In weiterführenden Projekten sollten für Regionen, die in dieser Arbeit einen Einfluß auf Heterosiseffekte zeigten, zusätzliche Markerloci Verwendung finden.

Mit dem Ziel der Charakterisierung ausgewählter DNA-Loci an einer größeren Stichprobe von F2-Tieren wurden von den 56 Mikrosatelliten fünf Mikrosatelliten ausgewählt, mit denen die DNA-Loci Ped (Preimplantation embryonic development), Cyp21a1 (Cytochrome P450, 21, steroid 21 hydroxylase), H2 (Histicompatibility-2, MHC), Pmv12 (Polytropic murine leucemia virus 12), Ryr1 (Ryanodine receptor 1, skeletal muscle), Prl (Prolactin) und Pl1 (Placental lactogen 1) mit besonderer Assoziation zur Fruchtbarkeit charakterisiert wurden. Für zwei damit markierte Chromosomenabschnitte ließen sich signifikante Effekte auf die Heterosis erfassen.

5.6. DNA-Analytik zur Typisierung von Mikrosatelliten

Mit dem Ziel eines sparsamen Umganges mit Arbeitszeit und Material wurde die Eignung einer Kurzpräparation der DNA-Isolierung hinsichtlich ihrer qualitativen und quantitativen DNA-Ausbeute getestet. Dazu ist Knorpelgewebe (Ohr und Schwanz) der Maus genutzt worden. Aufgrund des sehr feinen Hautgewebes von Mäuseohren ließen sich diese im Vergleich zum Knorpelgewebe des Schwanzes sehr leicht manuell zerkleinern. Schwanzgewebe führte jedoch im Vergleich zum Ohrgewebe zu einer höheren DNA-Ausbeute mit einem besseren


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Extinktionsverhältnis von E260/280 als Maß für Proteinverunreinigungen. Die DNA-Extraktion ohne Phenol-Chlorophorm-Aufbereitung ist eine arbeitszeit- und materialsparende Präparationsmethode, die für die Fragmentlängendarstellung von Mikrosatelliten zu qualitativ und quantitativ guten Ergebnissen führte. Eine Langzeitlagerung gelöster DNA als Referenzmaterial ist wahrscheinlich, aufgrund verbleibender Proteinreste, nur bedingt möglich.

Für die Amplifizierung von Mikrosatelliten mit unmarkierten Primern konnten die Einflußgrößen Annealing-Temperatur, Zykluszahl im PCR-Ablauf, Taq-Polymerase-, dNTP- und MgCl2-Konzentration so optimiert werden (EHRLICH et al., 1991; ROLFS et al., 1991; NADEAU et al., 1992), daß nur zwei PCR-Varianten und zwei MgCl2-Konzentrationen für den Nachweis aller Mikrosatelliten ausreichten. Dies wurde genutzt, um für die Analyse weiterer Versuchstiere im Rahmen des Heterosis-Forschungsprojektes den Optimierungs- und Pipettieraufwand zu minimieren.

Die Darstellung unmarkierter Mikrosatelliten erfolgte nach der Elektrophorese direkt im Polyacrylamidgel durch die Färbung der Fragmente mit Silbernitrat. Die Sensitivität war für die Analyse des Homo- bzw. Heterozygotiestatus von Mikrosatelliten ausreichend. Die Vorteile der Silbernitratfärbung gegenüber der Fluoreszenzdetektion lagen vor allem in einem finanziell nicht sehr aufwendigen Material- und Gerätebedarf. Durch den nichtautomatisierbaren Nachweis und die Einmalnutzung der Gele entstand jedoch ein relativ hoher Zeitaufwand für die Genotypisierung, d.h. es konnten bei optimalem Verlauf maximal 80 Proben pro Tag, einschließlich aller Nebenarbeiten, analysiert werden.

Sieben Mikrosatelliten wurden für die Analyse einer größeren Anzahl F2-Tiere ausgewählt und mit dem A.L.F.-Sequenzierautomaten durch die Laserfluoreszenzdetektion nachgewiesen. Als Vorteil des Sequenzierautomaten ist ein hoher Probendurchsatz, verbunden mit der Möglichkeit einer exakten computergestützten Auswertung, hervorzuheben. Pro Tag wurden bei vierfacher Verwendung eines Geles und Multiplex-PCR mit drei Loci ca. 300 Genotypisierungen erreicht. Die Nutzung dieser Technik ist daher für die zukünftigen Analysen von DNA-Markern in Hinblick auf weiterführende Heterosis-Untersuchungen interessant. Die Chemikalienaufwendungen sind für beide Nachweisverfahren ähnlich.


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5.7. Analyse von Heterosiseffekten mit Hilfe von Markerloci

Bei der Auswertung wurde sowohl die Superdominanz- als auch die Dominanzhypothese der Heterosis betrachtet, obwohl in Hinblick auf ökonomisch relevante Merkmale die Superdominanz im Vordergrund steht (z.B. STUBER et al., 1992; ZHANG et al., 1994; MITCHELL-OLDS, 1995). In Abhängigkeit des geschätzten Dominanzgrades wurde geprüft, ob Superdominanz oder Dominanz zu den Heterosiseffekten führte. Hohe Heterosiseffekte für Wurfgröße der Hochleistungsgruppe sind stets an das Auftreten dominanter Leistungsallele gebunden. Ergab die Schätzung des Dominanzgrades einen negativen Wert, sind die Voraussetzungen für das Auftreten von Heterosiseffekten als nicht gegeben betrachtet worden, so daß diese Mikrosatelliten in die anschließenden Analysen nicht einbezogen wurden.

Die Genauigkeit der Schätzung des Dominanzgrades konnte überprüft werden, indem für sieben Mikrosatelliten der Dominanzgrad erst ausschließlich mit den 32 Tieren der extremen Leistungsgruppen und anschließend zusätzlich mit den Tieren der erweiterten Leistungsgruppen (80 - 163 Tiere) ermittelt wurde. Als Ergebnis dieses Vergleiches konnte der Dominanzgrad, basierend auf den Tieren der extremen Leistungsgruppen, durch die Einbeziehung von Tieren erweiterter Leistungsgruppen in jedem Fall bestätigt werden (Tab. 21, S. 64).

5.7.1. Statistische Analyse von Mikrosatelliten auf der Grundlage des Superdominanzmodells der Heterosis

Mit dem Ziel des Auffindens von Chromosomenregionen, die nach dem Modell der Superdominanztheorie einen Einfluß auf die Entstehung von Heterosiseffekten für das Merkmal Wurfgröße ausüben, wurde der Heterozygotiegrad von 27 Mikrosatelliten an F2-Tieren extremer und erweiterter Leistungsgruppen untersucht. Vier dieser Mikrosatelliten wurden als eng gekoppelte Wiederholungsmarker einbezogen.

In Auswertung der Ergebnisse des Heterozygotiegrades von 27 Mikrosatelliten an F2-Tieren extremer und erweiterter Leistungsgruppen konnten für die sechs Mikrosatelliten D17Mit16 (p=0,016), D17Mit52 (p=0,02), D17Mit11 (p=0,045), D18Mit106 (p=0,03), D19Mit28


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(p=0,008) und D19Mit61 (p=0,008) signifikante Beziehungen zwischen dem Heterozygotiegrad und der Heterosis für Wurfgröße festgestellt werden. Unter der Berücksichtigung, daß die Mikrosatelliten D19Mit28 und D19Mit61 (Abstand 4 cM) sowie D17Mit52, D17Mit11 und D17Mit16 (Abstand 4 cM) im Genom eng nebeneinander liegen, charakterisieren diese sechs Mikrosatelliten insgesamt drei Chromosomenregionen mit Relevanz für Heterosis der Wurfgröße. Es handelt sich hierbei um Regionen auf dem Chromosom 17 (18,2, 21,6 und 22,3 cM), dem Chromosom 18 (50 cM) und dem Chromosom 19 (8 und 12 cM). Die Mikrosatelliten D17Mit16, D17Mit52 und D17Mit11 charakterisierten die besonders fruchtbarkeitsrelevanten Gene Ped (Preimplantation embryonic development), Cyp21a1 (Cytochrome P450, 21, steroid 21 hydroxylase) und H2 (Histocompatibility-2, MHC). Die Mikrosatelliten D18Mit106, D19Mit28 und D19Mit61 dienten der gleichmäßigen Abdeckung des Genoms mit DNA-Markern. Benachbart zu diesen Loci sind keine Gene bekannt, für die ein Einfluß auf die Fruchtbarkeit nachgewiesen wurde bzw. schlüssig zu vermuten ist.

Die signifikante Beziehung zwischen dem Heterozygotiegrad und der Heterosis für Wurfgröße, die für die Mikrosatelliten D17Mit52 und D19Mit28 ermittelt wurde, blieb bei der Auswertung der Genotypen der Tiere der erweiterten Leistungsgruppen bestehen (Tab. 23, S. 66). Lediglich für den Mikrosatelliten D17Mit16 konnte ausschließlich durch die Analyse der Hochleistungsgruppe 1 (ge 13 Nachkommen) und der Niedrigleistungsgruppe 2 (le 6 Nachkommen) eine signifikante Beziehung zwischen dem Heterozygotiegrad und der Heterosis für Wurfgröße ermittelt werden. Die Gegenüberstellung extremer Leistungsgruppen (HLG 1 und NLG 1) bzw. erweiterter Leistungsgruppen (HLG 2 und NLG 2) lieferte keinen signifikanten p-Wert. Die Bestätigung der Signifikanz für die Mikrosatelliten D17Mit52 und D19Mit28 läßt die Schlußfolgerung zu, daß die Analyse von F2-Tieren mit ge 13 Nachkommen und le 5 Nachkommen die Erkennung relevanter Chromosomenregionen für Heterosis der Wurfgröße ermöglicht. Die Analyse einer größeren Stichprobe durch die Tiere der Niedrigleistungsgruppe 2 (le 6 Nachkommen) kann dabei, wie für den Mikrosatelliten D17Mit16 dargestellt, zusätzliche Ergebnisse liefern. Aus diesem Grunde ist für die Auswertung weiterer Mikrosatellitenloci eine Erhöhung der Tierzahl der Niedrigleistungsgruppe zu empfehlen. Die Einbeziehung von F2-Tieren der Hochleistungsgruppe 1 (ge 13 Nachkommen) und der Niedrigleistungsgruppe 2 (le 6 Nachkommen) ergab für die drei Mikrosatelliten D17Mit16, D17Mit52 und D19Mit28 den


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niedrigsten p-Wert und damit die höchste Signifikanz. Eine generelle Erhöhung der Tierzahlen beider Leistungsgruppen erscheint dagegen nicht notwendig.

5.7.2. Statistische Analyse von Mikrosatelliten auf der Grundlage des Dominanzmodells der Heterosis

Mikrosatelliten, deren Genotypen mit dominanter Genwirkung assoziiert auftraten, wurden auf der Grundlage des Dominanzmodells der Heterosis statistisch geprüft. In das Modell der Dominanztheorie ließen sich 13 Mikrosatelliten einordnen. Nach dem Dominanzmodell wurde davon ausgegangen, daß der leistungsstärkere homozygote Genotyp dominant über den leistungsschwächeren homozygoten Genotyp ist. Entsprechend dieser Voraussetzung sollte in Verbindung mit Markerloci in der Hochleistungsgruppe gegenüber der Niedrigleistungsgruppe ein signifikant erhöhter Anteil Genotypen, die mit dem dominanten Leistungsallel assoziiert sind, vorhanden sein. Dies gilt für die auf Chromosom 5 lokalisierten Mikrosatelliten D5Mit30 (p=0,004) und D5Mit101 (p=0,02). Der Mikrosatellit D5Mit30 befindet sich auf Chromosom 5 im Bereich 72 cM. Der Mikrosatellit D5Mit101 ist im Bereich 88 cM lokalisiert und charakterisiert damit das mit Fruchtbarkeit assoziierte Gen Pdgfa (Plateled derived growth factor, alpha, 88,0 cM). Zwischen diesen Mikrosatelliten befindet sich der Locus Pmv12 (Polytropic murine leucemia virus 12) im Bereich 77 cM. Durch RFLP-Analysen konnte SPEAROW (1992) für bestimmte Allele in der Nähe dieses Locus einen Einfluß auf die Ovarfunktion nachweisen.

Für den Mikrosatelliten D5Mit30 konnte nach dem Dominanzmodell der Heterosis mit den Tieren der extremen Leistungsgruppen ein signifikanter Einfluß auf die Heterosis für Wurfgröße ermittelt werden. Auch in diesem Fall blieb bei einer Erhöhung der Tierzahl die signifikante Beziehung bestehen (Tab. 25, S. 68).


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5.8. Allelfrequenzen und Heterozygotiegrade von Mikrosatelliten in den Leistungsgruppen

Die Berechnung der Allelfrequenzen wurde ausschließlich für solche Mikrosatelliten durchgeführt, deren Typisierung an F2-Tieren einer erweiterten Stichprobe, d.h. an F2-Tieren der Hoch- und Niedrigleistungsgruppe 2 und der Mittelleistungsgruppe, erfolgte. Für diese Mikrosatelliten konnten keine signifikanten Abweichungen von der zu erwartenden Allelfrequenz von 0,5 : 0,5 (A : a) festgestellt werden (Tab. 26, S. 71). Die Berechnung der Allelfrequenzen über alle Mikrosatelliten ergab ebenfalls keine signifikanten Abweichungen (Tab. 27, S. 72). Es kann geschlußfolgert werden, daß bestimmte Allele in den untersuchten Leistungsgruppen nicht bevorzugt auftraten.

Für die an F2-Tieren einer größeren Stichprobe untersuchten Mikrosatelliten wurden die Heterozygotiegrade für verschiedene Leistungsgruppen berechnet. Für die Mikrosatelliten D7Mit22, D17Mit16 und D17Mit52, die bei der Schätzung des Dominanzgrades Superdominanz zeigten, konnten in der Tendenz positive Beziehungen zwischen den Heterozygotiegraden und der Heterosis für Wurfgröße dargestellt werden (Abb. 11, S. 70). Tiere mit extrem hoher Wurfgröße (> 12 Nachkommen) wiesen einen sehr hohen Heterozygotiegrad auf. Für die Mikrosatelliten D5Mit30, D11Mit213 und D13Mit136, die bei der Schätzung des Dominanzgrades der Dominanztheorie der Heterosis entsprachen, waren die Heterozygotiegrade in den verschiedenen Leistungsgruppen für Wurfgröße uneinheitlich.

Anhand von 56 Mikrosatelliten, die durch ihre gleichmäßige Verteilung das gesamte Genom der Maus charakterisierten, wurde der durchschnittliche Heterozygotiegrad von F2-Tieren extremer Leistungsgruppen berechnet (Abb. 10, S. 69). Berücksichtigt man entsprechend der Superdominanztheorie der Heterosis, daß eine positive Beziehung zwischen dem Heterozygotiegrad und der Heterosis besteht, erscheint der Heterozygotiegrad der Hochleistungsgruppe 1 (ge 13 Nachkommen) von 59,7 % bei einer extrem hohen durchschnittlichen Wurfgröße von 13,7 Nachkommen als niedrig, obwohl eine signifikante Abweichung von den zu erwartenden 50 % besteht (vgl. Abb. 10, S. 69). Der in dieser Arbeit an Tieren der Niedrigleistungsgruppe 1 (le 5 Nachkommen) ermittelte Heterozygotiegrad von 48,0 % (Abweichung von 50 % nicht signifikant) erscheint bei der sehr geringen durchschnittlichen Wurfgröße von 3,3 Nachkommen als relativ hoch. Dabei sollte jedoch nach


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PIRCHNER (1979) und BUSH (1987) berücksichtigt werden, daß lediglich zwischen der Heterosis eines Merkmals und der Anzahl heterozygoter Loci, die dieses Merkmal ausprägen, eine enge Korrelation zu erwarten ist. Auch ZHANG et al. (1994) und CHARCOSSET et al. (1991) schlußfolgerten anhand von RFLP-Analysen, daß eine nur geringe Korrelation zwischen der Heterosis und der Heterozygotie aller Loci, jedoch eine starke Korrelation zwischen der Heterosis und der Heterozygotie spezifischer Loci besteht. Der Einfluß der wenigen für Fruchtbarkeits-Heterosis relevant erkannten Bereiche auf den Gesamtheterozygotiegrad des Genoms ist sehr gering, so daß es nur zu geringen Abweichungen in den Leistungsgruppen kam.

5.9. Schlußfolgerungen und Ausblick

Die im Fachbereich Züchtungsbiologie und Molekulare Tierzüchtung der Humboldt-Universität durchgeführten Experimente zur Heterosisforschung sind in mehrere Phasen gegliedert (BRUNSCH et al., 1995). Die erste Phase beinhaltete die Ermittlung der Höhe der Heterosiseffekte für Wurfgröße verschiedener Inzuchtlinienkreuzungen. Als Ergebnis dieser ersten Projektphase wurde die Kreuzungsvariante C57BL/6J x Balb/cJ mit der höchsten Heterosis für Wurfgröße ausgewählt. Im Promotionsvorhaben, als zweite Projektphase, wird auf das Auffinden von Chromosomenregionen mit Relevanz für Heterosis des Merkmals Wurfgröße orientiert. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Dissertation lassen sich folgende Schlußfolgerungen ziehen:


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