A kurzus leírása

A tantárgy keretében hangsúlyt kapnak a mendeli, az immuno-, a klinikai (öröklődő betegségek), a populáció- és a molekuláris genetikai, továbbá a biotechnológiai és gén/genom megőrzési ismeretek. Szintetizáljuk a tenyészérték meghatározással, a szelekcióval, a nemesítéssel, és a párosítási eljárásokkal kapcsolatos tudnivalókat is a klasszikus Mendeli, a populáció- és a molekuláris genetika legújabb kutatási eredményei alapján.

Tantárgyfelelős oktató:
Dr. Gáspárdy András, PhD,

Előadók:
Prof. Dr. Zöldág László, PhD, DSc, Doc. Dr. habil. Gáspárdy András, PhD, M.Á. Dr. Maróti-Agóts Ákos PhD habil. , Dr. Zenke Petra PhD habil.

 

 

---

Előadások tematikája

Előadás

1.      Bevezetés. Állatfajok háziasítása és evolúciós következményei.

2.      Háziasításnak azt a folyamatot nevezzük, amelynek során az ember tevékenysége révén megszelídíti és a használatnak megfelelően nemzedékek során átalakítja, hasznosítja a vadállatokat (mikroevolúció; szelekció, mutáció). A háziállatok – az ember közelében, emberi gondoskodással, tenyésztéssel élő állatok, amelyek genetikai, morfológiai és viselkedésbeli tulajdonságaikban eltérnek a vad ősöktől.

3.      Az öröklődés mendeli, cito- és molekuláris genetikai alapjai.

4.      Az örökléstan története, a Mendelt megelőző örökléselméletek, Mendel munkássága és a genetikai kiemelkedő személyiségei Mendel után. Örökléstani alapfogalmak megvilágítása háziállatfajok jellemző tulajdonságain bemutatott példáin keresztül. Citogenetikai alapfogalmak (pl. genotípus, paratípus, meiózis, mitózis), genomstruktúrálódás (kariotípus) és kromoszóma-rendellenességek. Molekuláris genetikai alapfogalmak (gén, allél, lokusz, genomika, epigenetika, mutáció).

5.      Mendeli kivételek (expresszivitás, penetrancia, allélpolimorfizmus, immunogenetika, epigenetika, pleiotrópia, rekombináció és letális génmutációk).

6.      Háziállatok öröklődő alkati hibái, klinikai genetika, diagnózis, megelőzés, hajlam. Epigenetika

7.      Mendeli kivételek (kapcsoltság, ivarhoz kötött, XL, ZL és egyszülős öröklés és monogének, nagyhatású gének, episztázis).

8.      Biotechnológia az állattenyésztésben (AI, ET, MOET, embriómanipulációk, embrió-produkció).

9.      Az állattenyésztésben alkalmazott jelentősebb mesterséges reprodukciós technikák (ART): a mesterséges termékenyítés története, célja, fontosabb lépései; sperma kezelési technikák (hígítás, méylfagyasztás, vitrifikáció); embriótranszfer házi- és vadon élő veszélyeztetett állatfajokban, embriótranszfer lépései; in vitro embrió-előállítás (IVP) lépései és alkalmazása. A kimérizmus jelentőssége különböző állatfajokban.

10.   Biotechnológia az állattenyésztésben (klónozás, GMO, transzgenezis, genom szerkesztés).

11.   Kvalitatív populációgenetika: többalakúság, gén- és genotípus-gyakoriság, haplotípus.

12.   A Mendeli tulajdonságok jellemzése és meghatározása. Feltételek a genetikai egyensúlyhoz, melyek a Hardy-Weinberg szabály alkalmazásával ellenőrizhető. A gén- és genotípus-gyakoriság számítás jelentősége különböző tulajdonságokra háziállat fajokban.

13.   Chi2-próba alkalmazása a Hardy-Weinberg arányok ellenőrzésére. A génikus változatosság statisztikája (mintaszám, megfigyelt allélszám, hatékony allélszám) és módszerek az állomány teljes leírására.

14.   Kvantitatív populációgenetika: értékmérő tulajdonságok, öröklődhetőség, ismételhetőség, korreláció, regresszió.

15.   A kvantitatív populációgenetika az állományok mennyiségi tulajdonságait jellemzi a fenotípusos értékek és a genomiális értékek alapján. Vizsgálja a mennyiségi tulajdonságokra ható környezeti tényezőket, és kimutatja az időbeli változásokat. Az elsődleges (primer) értékmérő tulajdonság  az adott különleges hasznosítás érdekében figyelembe vett képesség, a másodlagos (szekunder) minden más képesség, ami az elsődleges képesség megvalósítását segíti a hasznosítási iránytól függetlenül.

16.   Tenyészérték fogalma és becslése.

17.   Egy állat tenyészértéke – az egyéni genetikai értékének eltérése a referenciapopuláció átlagos genetikai értékétől. Az egyedi tenyészérték változó; a referenciapopuláció vagy a párosított partnerek genetikai értékének megfelelően változik. A genomszintű információk segítségével a tenyésztők pontosan meghatározzák a közvetlen genomi becsült tenyészértéket (dGV). Ha a rendszeren belül rendelkezésre állnak genomikai információk, akkor egy állat hivatalos kombinált tenyészértéke (gBV) a klasszikus tenyészértékből (BV) a saját és/vagy rokonteljesítményen alapulva és a közvetlen genomiális értékből (dGV) áll össze.

18.   Tenyészkiválasztás (módszerek, típusok, formák, szelekciós index, MAS, hatékonyság).

19.   A mesterséges tenyészkiválasztás során az ember céltudatosan hagy meg tenyészállatokat, amelyek párosításával megváltoztatja a termelő utódállomány genetikai összetételét (termelőképességét, küllemét, szaporodását, alkalmazkodó-képességét). Az index szelekció a leghatékonyabb tenyészkiválasztás egyidőben több tulajdonságra. A több tulajdonságból képzett egyetlen index-érték szerint végrehajtott kiválasztás eredményezi a legnagyobb gazdasági hasznot.

20.   Pároztatási módok és tenyésztési eljárások: fajtatiszta tenyésztés, keresztezés, heterózis.

21.   A párosítási terv alapján a hím és nőstény egyedek a pároztatási módok valamelyike szerint szaporodnak egymással. A tenyészcélnak (a homozigozitás növelése vagy csökkentése) megfelelően a párosított egyedek közötti rokonság mértéke alapján alkalmazzuk a különféle tenyésztési eljárásokat.

22.   Genetikai változatosság megőrzése, veszélyeztetett háziállatfajták.

23.   A géntartalékok megőrzésére kijelölt állatpopulációt elszigetelten tartjuk, genetikai változást okozó emberi beavatkozástól mentesen. In vivo a megőrzés, ha élő állatokról van szó természetes környezetben és in vitro a megőrzés, ha a mintát, például mélyhűtötten tároljuk. In vivo változata kültenyésztéssel, az átlagosnál távolabbi rokonok egymással történő párosításával valósul meg. Cél az eredeti tulajdonságok és genetikai változatosság, valamint a környezethez való alkalmazkodás megőrzése.

24.   Állati termék előállítás technológiája, a típus fogalma, a küllemi bírálat alapjai.

Gyakorlatok tematikája

1.      Életút, élettartam, életkor-meghatározás.

2.      A háziállatok életét életszakaszok (növekedés, feljődés), kitüntetett időpontok (maturáció, tenyészérettség, első ellés, használatba vétel), továbbá élettartam jellemzik a szakosított főbb hasznosítási irányok és az egyed feladata (tenyészállat, haszonállat) szerint. Az életkorral a termelő- és szaporodóképesség változik. Az életkor becslésére a fogzás, mint genetikailag meghatározott tulajdonság, valamint a fogazaton észlelhető életkorral járó változások felhasználhatók.

3.      Egyedi megjelölés, ENÁR ügyintézés, azonosítás, törzskönyvezés, élelmiszerlánc.

4.      A téma az alábbi területeket érinti: háziállat-tenyésztés szervezése (tenyésztőszervezetek, törzskönyvezés, termelés-ellenőrzés, adatnyilvántartás), egyedi megjelölés a háziállat-tenyésztésben (kötelező, választható, valamint tartós és ideiglenes). Továbbá, az egyedazonosítás (biológiai jegyek, genetikai markerek és mesterséges azonosító alapján), a nyomon követhetőség jelentősége az élelmiszerlánc biztonságban. Országos Állattenyésztési Adatbázis: a Nemzeti Élelmiszerlánc-biztonsági Hivatal által működtetett, az állattenyésztéssel, a tenyésztőkkel, a tartókkal és a tulajdonosokkal kapcsolatos adatok nyilvántartására szolgáló adatbázis. Tenyészet Információs rendszer és Fajok Egységes Nyilvánratrási rendszerei.

5.      Biológiai minták gyűjtése, származás- és egyedazonosság ellenőrzése, DNS-polimorfizmusok (mikroszatellita, SNP).

6.      A biológiai minták gyűjtése során mérlegelendő szempotok, mintagyűjtési módszerek, a minták csomagolása és tárolása. Különböző DNS vizsgálatokhoz alkalmas mintatípusok, a vizsgálandó genetikai szakaszok tulajdonságai. Genetikai vizsgálómódszerek lépései a származás- és egyedazonosság ellenőrzésére (pl. restrikciós endonukleázokkal). DNS-polimorfizmusok (mikroszatellita és SNP) kimutatása PCR, elektroforézis és szekvenálási technikákkal.

7.      Öröklődő betegségek molekuláris diagnózisa.

8.      Autoszomális és X-hez kötött öröklés az állattenyésztési gyakorlatban.

9.      Igazságügyi állatgenetika.

10.   Állatok érintettsége bűnügyekben, úgymint humán vonatkozások (állattámadások, gazdasági károkozás), állati jogok (állatok bántalmazása), „csendes szemtanúk”, környezet elleni bűncselekmények (vadvilági károkozás), nemzetközi együttműködések. A helyszíni vizsgálatok körülményrendszerének és az igazságügyi DNS vizsgálatok feltételrendszerének bemutatása. Genetikai markerek a DNS-profil felállításához és a faji szintű azonosításhoz („DNS-barcoding”). Állati-termék összetétel eredetének vizsgálata genetikai módszerekkel.

11.   Gyakorlati biotechnológia: mesterséges termékenyítés (MT) embrióátültetés (MOET) embriómanipulálás (EMT) és klónozás.

12.   A mesterséges reprodukciós tecnikák alkalmazásával növelhető a tenyész- és termelő állatok előállításának hatékonysága és a módszerek további előnyei is bemutatásra kerülnek, úgymint a fertőzések és sérülések elkerülése, illetve a spermavizsgálat lehetősége. A sikeres alkalmazáshoz szükséges alapvető megfigyelések (pl. ivarzás), eszközök és módszerek (pl. ultrahang, detektorok és bioszenzorok, tesztek) és az alapvető lépések bemutatása a különböző állatfajokon.

13.   Transzgenezis, genom szerkesztés, géntérképezés, QTL-vizsgálat, genomi vizsgálatok.

14.   Gén- és genotípus-gyakoriság számítás.

15.   Gyakorlati példák a gén- és genotípus gyakoriság számítására egyensúlyi és nem-egyensúlyban lévő helyzetben, tesi- és ivari kromoszómákhoz kötött köztes, illetve elnyomó öröklésmenet esetén, különböző állatfajokban. A Hardy-Weinberg szabály alkalmazása és stasztikai próba Chi-négyzet teszttel a várt- és megfigyelt gyakoriságok közötti eltérés vizsgálatára, valamint az állományok jellemzésére. A kapott eredmények felhasználhatók a terheltség allélját hordozók arányának becslésére, illetve többek között az állományokban bekövetkező változások ellenőrzésére.

16.   Bioinformatika, genomika, proteomika.

17.   Tenyészérték számítása.

18.   A tenyészértékbecslés gyakorlati megközelítésével, meghatározásának módszereivel foglalkozik, az alábbi témaköröket érintve: elő-korrekció, korrekció (több hatásra egyidejűleg, iterációval: matematikai vagy számítási eljárás megismétlése egy korábbi futtatás eredményére alapozva, jellemzően a probléma megoldását célzó egymás utáni közelítések megszerzésének eszközeként), öröklődhetőség, rokonsági fok, genetikai trend. Hangsúlyozza a matematikai módszer felhasználását közvetlen (nemesítő munka) és közvetett (egyéb kutatás) vonatkozásban.

19.   Genetikai előrehaladás (szelekciós válasz) számítása.

20.   A szelekciós válasz (R, siker, előrehaladás) a megszületett utódok átlagos genetikai értéke és az alappopuláció genetikai értéke közötti különbség. Számításakor felhasználásra kerül a szelekciós differenciál és a nemzedékköz.

21.   Pedigrévizsgálat, rokonsági fok és beltenyésztettségi együttható számítása.

22.   A pedigré vizsgálat fontos része a fajta múltbeli rokonsági szerkezetének megismeréséhez, ugyanakkor nélkülözhetetlen támpontot ad a jövőbeli célok eléréséhez. Ennek keretében meghatározásra került a rokonsági fok, a klasszikus értelemben vett beltenyésztettségi együttható (Write-féle koefficiens) és F-statisztika, valamint korszerűbb populációs paraméterek, mint pl. az allapító ősök tényleges létszáma ff) és az alapító ősök genom egyenérték hatékony létszáma (fg) is. Továbbá, a molekuláris homozigozitás (beleértve a ROH-t).

23.   Háziállatok testméretének felvétele élő állaton és állatfényképen (VATEM), geometriai morfometria.

Értékelés leírása

Tananyag: Állatorvosi genetika és állattenyésztéstan c. tankönyv (szerk. Zöldág László) 2012. új, átdolgozott kiadás.

Az első félév végén az állatgenetika témaköréből számítógépes vizsga teljesítendő (felelős oktató  Dr. Gáspárdy András egyetemi docens)

 

 

Vizsga információk

Vizsgadátumok a NEPTUN rendszerben