La preservazione di piccole popolazioni Considerazioni di genetica

La preservazione di piccole popolazioni. Considerazioni di genetica Francesco M. Fusi Associazione Italiana Knabstrupper

I Cromosomi 1 2 3 4 5 La Strada: La posizione del cromosoma I lati della strada: Le due copie di cromosomi I numeri civici: i geni Il tipo di casa che può essere ad un numero civico: gli alleli

La legge di Hardy-Weinberg: Quando una popolazione di animali è ampia abbastanza e può avvenire L’accoppiamento casuale Le frequenze genotipiche non variano tra generazioni Opposto di selezione Associazione Italiana Knabstrupper

Parentela La parentela descrive la porzione di genotipo che due animali hanno in comune Ø I geni in comune determinano la similitudine tra animali Ø Ø Se i geni in comune hanno un effetto diretto sul fenotipo, si parla di effetto di addizione Associazione Italiana Knabstrupper

Parentela additiva (ai. J) PROPORZIONE DI Ø Geni comuni tra due animali Ø Effetti genetici connessi Associazione Italiana Knabstrupper

Parentela l Genitori-Figli: ai. J ½ l Nonni-Nipoti: ai. J ¼ l Fratelli pieni: ai. J ½ l Mezzi Fratelli: ai. J ¼ l Gemelli Identici: ai. J 1 Associazione Italiana Knabstrupper

Inbreeding è la proporzione di geni presenti in stato omozigote secondo le modalità mendeliane di ereditarietà Inbreeding è la produzione di animali da membri strettamente correlati della stessa famiglia Associazione Italiana Knabstrupper

Specie a rischio Per evitare la scomparsa di una specie, c’è la necessità di usare tutti i geni presenti nella popolazione restante, limitando la selezione, usando tutti gli animali per la riproduzione, possibilmente con lo stesso numero di maschi e femmine Ø Ciò non può essere fatto per le specie domestiche, dove c’è la necessità di mettere a fuoco certe caratteristiche, cioè fare selezione Ø Associazione Italiana Knabstrupper

Stud Books APERTO Lo stud-book accetta individui di razze correlate e/o con simili caratteristiche anche se non hanno una genealogia riconosciuta nella razza Associazione Italiana Knabstrupper

Stud Books CHIUSO Lo stud-book accetta solo animali di genealogia conosciuta e registrata della razza stessa Associazione Italiana Knabstrupper

Il Pedigree Ø Un’analisi del pedigree permette di calcolare, sulla base della vicinanza genetica dei genitori, il grado di inbreeding Ø L’uso di alcuni sistemi semplici permette di valutare rapidamente le bloodlines di un animale (per esempio se tutti i figli di un soggetto hanno il nome iniziante con la stessa lettera di un genitore) Associazione Italiana Knabstrupper

Il Coefficiente di Consanguineità: F Ø E’ la probabilità che, scegliendo casualmente un gene in due individui, questo gene sia identico nei due individui Ø Il coefficiente di consanguineità di due individui i and j (Fij) è uguale al coefficiente di consanguineità della progenie di i X j Associazione Italiana Knabstrupper

Il Coefficiente di Consanguineità: F Associazione Italiana Knabstrupper

La valutazione dell’ inbreeding Ø Ci sono due metodi per valutare il coefficiente di imbreeding Il Metodo di Wright Il Metodo Tabulare Ø Entrambi permettono di valutare per ogni animale la percentuale di omozigosi Associazione Italiana Knabstrupper

Inbreeding and Linebreeding The linebreeding è un Metodo di accoppiamento che ha lo scopo di MINIMIZZARE Ø Ø Ø Gli effetti negativi dell’ inbreeding Cercando di ottenere in omozigosi i caratteri desiderati o alcuni geni voluti Evitando i “geni cattivi” Associazione Italiana Knabstrupper

Piccole Popolazioni e inbreeding In una razza con un numero limitato di riproduttori, il coefficiente di consanguineità F varia attraverso le generazioni a seconda del metodo di selezione utilizzato Associazione Italiana Knabstrupper

Piccole Popolazioni e inbreeding Se ci sono accoppiamenti casuali l’aumento di consanguineità (DF) per ogni generazione è 1/(2 N) N è il numero di riproduttori usato ogni generazione Associazione Italiana Knabstrupper

Piccole Popolazioni e inbreeding Associazione Italiana Knabstrupper

Piccole Popolazioni e inbreeding ØL’aumento di consanguineità nella popolazione è inversamente proporzionale al numero di riproduttori effettivi ØIn tutte le popolazioni esiste con il tempo un incremento di consanguineità Associazione Italiana Knabstrupper

Piccole Popolazioni e inbreeding La situazione ideale per MINIMIZZARE l’aumento di consanguineità è: ØAccoppiamento casuale ØNo selezione ØStesso numero di maschi e femmine Associazione Italiana Knabstrupper

Piccole popolazioni e inbreeding Ne E’ il numero effettivo di riproduttori Ne Può modificare il coefficiente di consanguineità F ogni generazione Associazione Italiana Knabstrupper

Piccole popolazioni e inbreeding Modificano Ne Ø Un numero differente di maschi e femmine Ø Il successo riproduttivo( e. g. , la selezione per morfologia o attitudine) Associazione Italiana Knabstrupper

Strategie per ridurre l’inbreeding in piccole popolazioni Ø Ø Rendere massimo il rapporto Ne/N Ridurre al massimo la consanguineità nel parco riproduttori Ø Minimizzare la consanguineità in ogni singolo accoppiamento Ø Modificare l’intervallo tra generazioni In caso di selezione, usare indici complessi di consanguineità e valore genetico Ø Associazione Italiana Knabstrupper

Massimizzare il rapporto Ne/N Il numero di maschi dovrebbe essere il più alto possibile, idealmente simile al numero di femmine. M=F Ø Il numero di monte per ciascun maschio dovrebbe essere simile Ø Associazione Italiana Knabstrupper

Ridurre al massimo la consanguineità nel parco riproduttori I soggetti usati per riproduzione vengono scelti tenendo conto della bassa consanguineità Associazione Italiana Knabstrupper

Minimizzare la consanguineità nel parco riproduttori La formula del calcolo è ¼ f (1) + ½ f (3) + ¼ f (2) f (1), f (2) e f(3) sono la consanguineità media rispettivamente tra maschi, femmine e maschi nei confronti di femmine nella stessa generazione Associazione Italiana Knabstrupper

Minimizzare la consanguineità in ogni accoppiamento ottenuta EVITANDO L’accoppiamento tra animali con stretta consanguineità Associazione Italiana Knabstrupper

Modificare l’intervallo generazionale L’uso di seme congelato permette l’uso di vecchio materiale genetico, riducendo il DF per ogni anno Andare indietro con i geni Associazione Italiana Knabstrupper

Fare selezione sulla base di indici composti genetico-attitudinali Il progresso genetico (DG) Ø È inversamente proporzionale al numero di riproduttori Ø E’ direttamente proporzionale all’incremento di consanguineità Associazione Italiana Knabstrupper

Fare selezione sulla base di indici composti genetico-attitudinali Ø DG e DF devono essere bilanciati Ø La depressione da inbreeding (D) danneggia il progresso genetico DG – (D x DF) Associazione Italiana Knabstrupper

Cosa è una razza? E’ una popolazione di animali che hanno le seguenti caratteristiche: Sono omogenei e hanno in comune gli aspetti che definiscono la razza Ø Possono con costanza generare soggetti con le stesse caratteristiche Ø Associazione Italiana Knabstrupper

Strategie per allevare Ø L’obiettivo è bilanciare l’inbreeding e la corretta selezione Ø La mancanza di selezione garantisce il massimo di differenza genetica Ø La selezione estrema porta alla migliore espressione di alcuni geni desiderati ma deve fare i conti con la depressione da inbreeding Associazione Italiana Knabstrupper

Strategie per allevare INBREEDING L’uso di animali a stretta consanguineità (figlio x madre, padre x figlia, fratelli pieni) Associazione Italiana Knabstrupper

Strategie per allevare LINEBREEDING Un soggetto è accoppiato a parenti non stretti fino alla quinta generazione (consanguineità da ¼ a 1/64 ) Associazione Italiana Knabstrupper

Strategie per allevare OUTBREEDING L’uso di animali omogenei della stessa razza privi di parentela tra loro nelle prime cinque generazioni Associazione Italiana Knabstrupper

Strategie per allevare OUTCROSSING Un animale di una razza differente è usato per l’incrocio Il prodotto risultante è chiamato F 1 Associazione Italiana Knabstrupper

Stud-book aperto Uno stud-book aperto accetta incroci con soggetti di una o diverse altre razze Ø i prodotti sono inseriti nel main book senza alcun limite riproduttivo Ø Associazione Italiana Knabstrupper

Stud-book aperto RISCHI Ø La perdita della razza (non più animali omogenei o che trasmettano le stesse caratteristiche) Ø La trasformazione di una razza in una varietà di un’altra razza Associazione Italiana Knabstrupper

Stud-book aperto VANTAGGI Ø Permette la sopravvivenza di una razza con un numero realmente piccolo di animali, per allargare il genetic pool e evitare l’ inbreeding Associazione Italiana Knabstrupper

Stud-book aperto Ø Dopo generazioni, la razza non è più una razza: è un registro di cavalli Ø La maggior parte dei warmlood europei non appartengono a razze ma registi di cavalli selezionati per le loro performances Ø Se si fosse scelto di mantenere lo stud-book dei knabstrupper aperto, ben presto la razza sarebbe scomparsa, sostituita da un registro di cavalli maculati Associazione Italiana Knabstrupper

Uno stud-book parzialmente chiuso: la scomparsa degli Appaloosa Ø In teoria gli appaloosa hanno uno studbook parzialmente chiuso: possono essere incrociati solo con arabi, purosangue e quarter horses Ø Con tempo, la perdita di controllo degli incroci con il quarter horses ha reso la razza una “varietà colorata di quarter horses” (the vanishing breed) Associazione Italiana Knabstrupper

Uno stud-book chiuso RISCHI Ø Determinare un inbreeding eccessivo Ø Se la popolazione di animali Ne è troppo ridotta, c’è una depressione (riduzione di statura e fertilità, diminuite performances ) Associazione Italiana Knabstrupper

Uno stud-book chiuso VANTAGGI Ø Se il numero Ne è alto, è possibile e più facile ricorrere al linebreeding per l’eccellenza, cioè la selezione di caratteristiche desiderate Associazione Italiana Knabstrupper

Uno stud-book completamente chiuso: la lezione dei Lipizzani ØUna razza ben definita creata a partire da un ampio parco fattrici e pochi stalloni ØLa selezione è stata effettuata a partire da: tipi omogenei colore grigio performance in alta scuola Associazione Italiana Knabstrupper

Uno stud-book completamente chiuso: la lezione dei Lipizzani ØGli stalloni sono chiamati con il nome del padre ØLe fattrici sono chiamate con il nome della madre ØGli stalloni con le migliori performances sono usati per la riproduzione ØOgni stallone ha un numero limitato di fattrici ogni anno (per distribuire con equità i geni) Associazione Italiana Knabstrupper

Uno stud-book chiuso con parziali aperture: The Trakehner Lo stud-book accetta solo ARABI (Shagya) o PUROSANGUE Scelti da una commissione di esperti Ø E’ una razza “reale” Ø La selezione è fatta usando il line-breeding e l’ outbreeding Ø Associazione Italiana Knabstrupper

Uno stud-book chiuso con parziali aperture: The Trakehner Ø Outcrossing occasionali di alta qualità Ø Nessun allevatore oserebbe accoppiare il risultato di tale incrocio con un altro incrocio, o un arabo o un purosangue, ma solo con un Trakehner puro Ø Viene cioè usato il Sistema F 1 -R 1 Associazione Italiana Knabstrupper

Uno stud-book chiuso o aperto? Ø Una razza deve avere caratteristiche la differenziano dalle altre Ø Uno stud-book aperto rende impossibile l’ottenimento di una popolazione di animali omogenei Ø Uno stud-book completamente chiuso ha rischio con il tempo della depressione da inbreeding Associazione Italiana Knabstrupper

La legge di Haldane Ø Gli ibridi tra due razze sono generalmente molto attrattivi Ø Fenotipicamente di solito mostrano il meglio delle due razze di origine (legge del lussureggiamento degli ibridi) Associazione Italiana Knabstrupper

Animali F 1 Ø Gli F 1 sono di solito molto attraenti Ø Ma essi difficilmente possono riprodurre le loro caratteristiche Ø Avranno una serie di figli diversi, non omogenei tra loro Associazione Italiana Knabstrupper

L’incrocio F 1 x F 1 Ø Se un gene è AA in una razza e aa in un’altra razza, gli F 1 saranno tutti Aa Genitori AA aa Gameti A a F 1 Aa Associazione Italiana Knabstrupper

L’incrocio F 1 x F 1 Ø Facendo l’incrocio F 1 x F 1, avremo 25% AA, 25% aa, e 50% Aa F 1 Gameti F 2 Aa Aa A a AA Aa a. A aa Associazione Italiana Knabstrupper

L’incrocio F 1 x F 1 Ø Se estendiamo lo stesso calcolo a tutti i geni presenti nel DNA, otterremo individui, chiamati F 2, molto diversi l’uno dall’altro Associazione Italiana Knabstrupper

L’ incrocio F 1 - purebred Se usiamo il reincrocio F 1 - purebred, otteniamo invece individui, chiamati R 1 Ø R 1 avranno: 75% dei geni della razza di origine 25% di “nuovi geni” Ø mai in omozigosi ma sempre in eterozigosi Associazione Italiana Knabstrupper

Il sistema F 1 -R 1 l E’ possibile ottenere soggetti omogenei, che sanno riprodurre le proprie caratteristiche Associazione Italiana Knabstrupper

Uno stud-book parzialmente chiuso Ø Accetta incroci con altre razze in modo limitato e regolamentato Ø Stette regole per l’utilizzo successivo degli incroci, cioè l’ uso di soggetti F 1, solo per produrre animali R 1 Associazione Italiana Knabstrupper

Quale futuro per i Knabstrupper? Obiettivi: Ø Un cavallo maculato Ø Con una eredità comune Ø Con un buon carattere Ø Con buone performances Associazione Italiana Knabstrupper

Quale futuro per i Knabstrupper? Possibilità Lo stud-book aperto ØPuò rapidamente permettere di ottenere ottimi performers Øma renderebbe la razza una varietà colorata di warmblood, senza le caratteristiche distintive della razza ØE’ sufficiente il colore per definire una razza? Associazione Italiana Knabstrupper

Quale futuro per i Knabstrupper? Possibilità Uno stud-book completamente chiuso Ø Partendo da un numero così basso di animali Ne (non animali N), porterebbe con il tempo ad un eccessivo inbreeding, con la “depressione da inbreeding” Ø Il rischio è avere con il tempo ben colorati soggetti, che sono inutili per la loro brutta morfologia o limitata abilità sportiva. Associazione Italiana Knabstrupper

Quale futuro per i Knabstrupper? Possibilità Uno stud-book parzialmente chiuso con precise regole di selezione Accettazione di cross breedings per Ø un periodo ben stabilito Ø fino all’ottenimento di un numero sufficiente di linee femminili L’uso del sistema F 1 -R 1 per gli incroci Associazione Italiana Knabstrupper

Quale futuro per i Knabstrupper? Possibilità Uno stud-book parzialmente chiuso con precise regole di selezione Quando si ottengono sufficienti linee femminili Chiudere lo stud-book Accettando solo un numero limitato di eccezionali riproduttori per l’incrocio Associazione Italiana Knabstrupper

Knabstrupper Pony of Type I (sport ponies) L’uso di sport ponies per l’approccio all’equitazione dei ragazzi è sempre più diffuso. l La maggior parte degli stud-books di warmblood europei stanno creando sezioni per gli sport ponies (135 -148 cm) l Associazione Italiana Knabstrupper

Knabstrupper Pony of Type I (sport ponies) l Dal 1986 solo sei pony stallions di tipo I sono stati approvati con performance test (KNN 101, KNN 104, KNN 114, KNN 124, KNN 152 and KNN 159), e nove hanno ottenuto una approvazione temporanea. Associazione Italiana Knabstrupper

Knabstrupper Pony of Type I (sport ponies) l Il numero di pony di tipo I è decisamente troppo basso permettere un programma di selezione Associazione Italiana Knabstrupper

Strategie per allargare il pool genetico nei type I pony - Promuovere l’accoppiamento di fattrici knabstrupper basse con pony type I, II and III l - Usare piccoli stalloni da utilizzare su fattrici pony (anche selezionare stalloni alti 149 -155 cm, da giudicare e approvare solo per la produzione di pony) l Associazione Italiana Knabstrupper

Grazie