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Doctoral Thesis
2016
Phenotypic and genetic analysis of meat production traits in German Merinoland purebred and crossbred lambs
Phenotypic and genetic analysis of meat production traits in German Merinoland purebred and crossbred lambs
Abstract (English)
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.
Abstract (German)
Die übergeordneten Ziele der vorliegenden Dissertation waren verschiedene Fleisch- und Fleischqualitätsmerkmale inklusive verzweigtkettiger Fettsäuren und deren Korrelation zu sensorischen Merkmalen zu untersuchen und DNA-basierte und quantitative genetische Analysen zu Wachstums-, Schlachtkörper und Fleischqualitätsmerkmalen anhand eines Datensets mit rund 1600 Lämmern durchzuführen. Bei den Lämmern handelte es sich um Merinoland (ML) Lämmer und Lämmer fünf verschiedener Kreuzungen von Fleischschafrassen mit ML Mutterschafen. Die Kreuzungen wurden wie folgt bezeichnet: CH (Charollais × ML), IF (Ile de France × ML), SK (Deutsches Schwarzköpfiges Fleischschaf × ML), SU (Suffolk × ML) und TX (Texel × ML).
In Kapitel eins wurden Wachstumskurven, tägliche Zunahmen und Futterverwertung von ML und den fünf ML-Kreuzungen mittels gemischt-linearer Modelle untersucht. Ein lineares und ein Gompertz-Modell wurden angepasst und die Qualität der Anpassung beurteilt. Zwischen den Kreuzungen, Geschlechtern und Geburtstypen wurden Unterschiede in den Modellparametern festgestellt. Gemäß dem Bestimmtheitsmaß und der mittleren quadratischen Abweichung, lieferte das Gompertz-Modell die bessere Anpassung im Vergleich zum linearen Modell. Zusätzlich wurde die Futterverwertung und die tägliche Zunahme betrachtet, wobei nur die Kreuzungen IF und TX verglichen mit den reinrassigen ML eine signifikante Überlegenheit zeigten. Aus praktischen Gründen kann das gebräuchliche Merkmal tägliche Zunahme zur Verwendung für Züchtungszwecke empfohlen werden, obwohl das Umgestalten der Form der Wachstumskurve reizvoll ist, da z.B. geringere Erhaltungskosten für eine Herde möglich wären.
In Kapitel zwei wurde Lammfleisch und –fett der Kreuzungen und ML auf Konzentrationen von drei verzweigtkettigen Fettsäuren (4-Me8:0, 4-ET8:0 und 4-Me9:0) und deren Korrelationen zu sensorischen Abnormitäten untersucht. Unterschiede zwischen den Kreuzungen und den Geschlechtern wurden ermittelt, es konnten aber keine Korrelationen zu sensorischen Merkmalen festgestellt werden.
In den Kapiteln drei bis fünf wurden der genetische Hintergrund und genetische Parameter untersucht sowie eine chromosomenweite Assoziationsstudie mit imputierten SNP Panels durchgeführt. Darüber hinaus wurden die Möglichkeiten diskutiert, ob die Implementierung dieser Daten zur Verbesserung von Zuchtprogrammen beitragen könnte. Das Kapitel drei stellt genetische Parameter von Wachstums-, Schlachtkörper-, und Fleischqualitätsmerkmalen bei ML Reinzucht- und Kreuzungslämmern in den Fokus. Dazu wurde eine Serie von Analysen für zwölf Merkmale durchgeführt und Heritabilitäten sowie genetische Korrelationen mittels verallgemeinerten linearen gemischten Modellen geschätzt. Es wurden einige signifikante Korrelationen und gering bis moderat erbliche Heritabilitäten gefunden, welche darauf hinweisen, dass Selektion auf diese Merkmale möglich ist. In Kapitel vier wurde eine Assoziationskartierung mit zwei verschiedenen Modellen durchgeführt, wobei die SNP-Effekte über alle Kreuzungen hinweg bzw. für jede Kreuzung einzeln geschätzt wurden. Bei den untersuchten Merkmalen handelte es sich um verschiedene Wachstums-, Schlachtkörper- und Fleischqualitätsmerkmale. Im Zuge der Analysen wurden mehrere schwach signifikante SNPs entdeckt. In Kapitel fünf wurden Lämmer anhand ausgewählter Chromosomen mittels eines SNP-Panel sehr geringer Dichte genotypisiert und mittels Illumina Ovine 50k SNP BeadChip-Genotypen ihrer Vatertiere und ML-Reinzuchttieren imputiert. Diese wurden zuvor in eine Haplotypenbibliothek einbezogen. Ferner wurde eine chromosomenweite Assoziationsanalyse für Fleischqualitäts-, Schlachtkörper- und Wachstumsmerkmale durchgeführt, hierbei wurden gemischte lineare Modelle genutzt, die für jeden SNP separat angepasst wurden. Es konnten mehrere signifikante Assoziationen ausfindig gemacht werden, so z.B. für die Merkmale Schulterbreite und Kotelettfläche, welche anschließend in Hinsicht auf Berichte aus der Literatur aber auch auf ihren praktischen Nutzen hin diskutiert wurden.
Die Thesis endet mit einer allgemeinen Diskussion.
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Faculty of Agricultural Sciences
Institute
Institute of Animal Science
Examination date
2016-10-20
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English
Publisher
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Classification (DDC)
630 Agriculture