Leistungs- und Anpassungsvermögen


Aufklärung der genetischen und physiologischen Grundlagen des Leistungs- und Anpassungsvermögens der Nutztiere - wichtige Voraussetzung für die nachhaltige Erzeugung von Nahrungsmitteln tierischer Herkunft unter sich ändernden Produktions- und Klimabedingungen.

Neben der weiteren züchterischen Verbesserung der quantitativen und qualitativen Eigenschaften, der verbesserten Ausschöpfung der Leistungsveranlagung und der Zucht von Tieren mit optimaler Eignung für bestimmte Produktionssysteme kommt der Optimierung wettbewerbsfähiger standort- und bedarfsspezialisierter Produktionsverfahren Bedeutung zu.

In diesem Programmbereich sollen grundlegende Erkenntnisse zur Regulation des Stoffansatzes und -umsatzes gewonnen werden. Von besonderem Interesse ist dabei die genetisch und physiologisch determinierte Regulation des Protein- und Energiestoffwechsels, da Protein- und Energieumsatz von zentraler Bedeutung für Muskelwachstum, Adipogenese und Laktation sowie die resultierende Produktqualität sind.

Für die Aufklärung der physiologischen und genetischen Grundlagen der Regulation von Muskelwachstum, Adipogenese und Laktation ist die Identifizierung von maßgeblichen physiologischen Regelkreisen sowie von Genomregionen und Genen mit Einfluss auf diese Merkmalskomplexe erforderlich. Dieses wird ergänzt durch die Analyse der Interaktion zwischen diesen Genomregionen sowie der entsprechenden Genprodukte. Dazu sollen bio-mathematische, bio-informatische und molekularbiologische Ansätze zur umfassenden Analyse funktioneller Netzwerke von Genen und Proteinen in ihrer Bedeutung für die Merkmalsausprägung integriert werden.

Ziel dieses Forschungsschwerpunktes ist es, neue Erkenntnisse über grundlegende Prozesse der Vererbung und der Ausprägung tierischer Leistungen zu erarbeiten. Für die Merkmalsausprägung sind dabei additive und nicht-additive genetische Effekte von Bedeutung.

Eine Rolle spielen auch epigenetische Phänomene, die als von der Nukleinsäuresequenz unabhängige Mechanismen Einfluss auf die Regulation von Genen haben und die Weitergabe dieses Zustandes von Zelle zu Zelle ermöglichen.

Vor dem Hintergrund zu erwartender veränderter Klima- und Umweltbedingungen stellt die Untersuchung des Adaptationsvermögens der Nutztiere in Abhängigkeit von ihrem genetischen Hintergrund einen weiteren Schwerpunkt dieses Programmbereiches dar.

Das Ziel besteht darin, ontogenetische, physiologische und ethologische Stresskomponenten in ihrer Wechselwirkung mit leistungsabhängiger Regulation zu untersuchen und Indikatoren auf verschiedenen biologischen Ebenen herauszuarbeiten, die verlässliche Informationen über das Anpassungsvermögen, den Belastungsstatus und das Wohlbefinden eines Tieres geben.

Schwerpunkte

Biologische Grundlagen von Wachstum und Laktation

Für die Aufklärung der physiologischen und genetischen Grundlagen der Regulation von Muskelwachstum, Adipogenese und Laktation ist die Identifizierung von maßgeblichen physiologischen Regelkreisen sowie von Genomregionen und Genen mit Einfluss auf diese Merkmalskomplexe erforderlich.

Dazu sollen einerseits die Mechanismen und die Variabilität der physiologischen Regulation von Stoffansatz und Stoffumsatz charakterisiert werden. Diese werden maßgeblich von Prozessen des Nährstoff- und Energiestoffwechsels beeinflusst.

Um die genetische Variabilität der Regulation von Muskelwachstum, Adipogenese und Laktation zu verstehen, müssen zudem Struktur und Funktion merkmalsassoziierter Genomregionen innerhalb der Nutztierspezies aufgeklärt werden. Dieses wird ergänzt durch die Analyse der Interaktion zwischen diesen Genomregionen sowie daraus resultierenden Genprodukten und trägt damit zur Erweiterung der Erkenntnisse zum biologischen System „Nutztier“ bei.

Schließlich erweitert die Identifizierung von genetischen und nutritiven Faktoren, die Wachstumsmuster und Stoffwechseltyp beeinflussen, die Möglichkeiten, definierte Produktqualitäten zu erzeugen.

Bedeutung komplexer Vererbungsmechanismen bei der Ausprägung von Leistung und Adaptationsvermögen

Ziel dieses Forschungsschwerpunktes ist es, neue Erkenntnisse über grundlegende Prozesse der Vererbung und Ausprägung tierischer Leistungen zu erarbeiten und einen Beitrag zum Erhalt der biologischen Variabilität unter den Bedingungen der künstlichen Selektion zu leisten.

Biologische Vielfalt war und ist die Voraussetzung für die natürliche, aber auch künstliche Auslese und macht die Veränderung von Arten und deren Anpassung an die jeweiligen Umweltbedingungen erst möglich.

Für nahezu alle ökonomisch bedeutenden und züchterisch beeinflussbaren Merkmale gilt, dass die genetische Steuerung über mehrere Loci erfolgt, teilweise unter Beteiligung von Phänomenen, die von der klassischen Vererbungstheorie abweichen. Dementsprechend sind Majorgene beim Nutztier selten. Für die Merkmalsausprägung sind dabei additive und nicht-additive genetische Effekte von Bedeutung.

Kartierungsprojekte bei Nutztieren zeigen, dass nach wie vor auch in Hochleistungspopulationen in vielen Genomregionen unterschiedliche Genvarianten für Leistungsmerkmale vorhanden sind. Außerdem ist die phänotypische Auswirkung vieler Mutationen vom jeweiligen genetischen Hintergrund abhängig. Eine Rolle spielen auch epigenetische Phänomene, die als von der Nukleinsäuresequenz unabhängige Mechanismen Einfluss auf die Regulation/Expression von Genen haben und die Weitergabe dieses Zustandes von Zelle zu Zelle ermöglichen.

Die Identifizierung von merkmalsbeeinflussenden Genombereichen und eng gekoppelten Markern und deren Nutzung in der Selektion bei gleichzeitig weitgehendem Erhalt der biologischen Vielfalt bedarf der Entwicklung geeigneter genetisch-statistischer Verfahren und Modelle. Die Bedeutung von DNA-Sequenzvariationen, epigenetischen Effekten, Gen-Gen- und Gen-Umwelt-Interaktionen ist bei der Entwicklung solcher Modelle zu berücksichtigen und ihr Beitrag zur Merkmalsausprägung zu schätzen.

Schließlich kann die Untersuchung von  Expressionsprofilen zur Definition neuer phänotypischer Merkmale führen und dadurch Aufschluss über die Ko-Regulation von Genen und ihrer funktionellen Vernetzung geben.