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Sequenzierung und Mutationsdetektion im equinen FSHB-Gen

Sequenzierung und Mutationsdetektion im equinen FSHB-Gen
Über dieses Buch
  • Art: Projektarbeit
  • Autor: Jeanette Bierwolf
  • Abgabedatum: Mai 2005
  • Umfang: 50 Seiten
  • Dateigröße: 416,7 KB
  • Note: 1,3
  • Institution / Hochschule: Humboldt-Universität zu Berlin Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-9630-2
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-9630-2 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-9630-2 CD
  • Sprache: Deutsch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Bierwolf, Jeanette Mai 2005: Sequenzierung und Mutationsdetektion im equinen FSHB-Gen, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: Fruchtbarkeit, Fertilitätsstörung, Hormon, Züchtung, Molekularbiologie

Projektarbeit von Jeanette Bierwolf

Problemstellung:

Die Reproduktionsleistung zählt wegen ihrer geringen Heritabilität zu den züchterisch schwer beeinflussbaren Eigenschaften. Beim Pferd steht wegen der sportlichen Nutzung die Reproduktionsleistung außerdem im Hintergrund. Deshalb wurde die genetische Veranlagung für das Merkmal Reproduktion bei dieser Tierart in der Vergangenheit vernachlässigt.

Das follikelstimulierende Hormon (FSH) wird bei verschiedenen Tierarten als eines der Kandidatengene für die Fruchtbarkeit diskutiert, weil es eine entscheidende Rolle bezüglich der Entwicklung und Regulierung der gonadalen Funktion einnimmt.

FSH besteht aus zwei Untereinheiten, die jeweils von einem separaten Gen kodiert werden, wobei die beta-Einheit (FSHB) als Träger der biologischen Eigenschaften gilt. Bisher detektierte Polymorphismen in den FSH-Untereinheiten anderer Spezies belegen den großen Einfluss dieses Hormons und gaben Anlass für eine Sequenzierung des Genes, das für das FSHB beim Pferd kodiert.

Im Rahmen des Projektes wurde das FSHB-Gen bei 5 Pferden verschiedener Rassen sequenziert. Dabei konnte ein großer Teil des kodierenden Abschnittes des Gens entschlüsselt werden. Durch die nun bekannte Länge des 2. Introns konnte eine Übersicht über den molekulargenetischen Aufbau der equinen beta-Untereinheit angefertigt werden.

Weiterhin gelang im Rahmen der Sequenzanalyse die Identifizierung von 8 Einzelbasenaustauschen. Als besonders interessant zeigte sich hierbei ein möglicherweise vorhandener Polymorphismus im 3. Exon, der zu einer Änderung der Aminosäuresequenz führen würde.

Die Signifikanz der identifizierten strukturellen Variationen im Hinblick auf das Merkmal Reproduktionsleistung beim Pferd sollte das Ziel zukünftiger Untersuchungen sein. Bei Bestätigung derselben sollte ermittelt werden, ob der Nachweis der Polymorphismen über einen RFLP möglich wäre. In der Zukunft könnte dann eventuell ein DNA-Test Auskunft über die zu erwartenden genetisch bedingten Fruchtbarkeitsleistungen geben.

Die vorliegende Projektarbeit, die einen Arbeitsumfang von 12 Monaten umfasste, wurde während des Hauptstudiums im Studiengang Agrarwissenschaften mit Fachrichtung Nutztierwissenschaften angefertigt. Die praktischen Arbeiten wurden im Rahmen der projektbezogenen studentischen Mitarbeit im Zentrallabor für Molekulargenetische Analytik des Fachgebietes Züchtungsbiologie und Molekulare Tierzüchtung der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät (Humboldt-Universität zu Berlin) durchgeführt.

Die Arbeit soll vor allem Molekular- und Reproduktionsbiologen ansprechen, die sich mit der Analyse von Kandidatengenen für die Fruchtbarkeit beim Pferd und anderen Nutz- oder Haustieren beschäftigen, da die Wirkung von FSH weitgehend speziesunabhängig ist. Darüber hinaus soll sich die Arbeit an Agrarwissenschaftler der Fachrichtung Tierzüchtung wenden, die sich mit dem molekulargenetischen Hintergrund von Fertilität/Fertilitätsstörungen bei Nutztieren befassen.

Inhaltsverzeichnis:

1. Einleitung 1
2. Literaturbetrachtung 2
2.1 Das follikelstimulierende Hormon 2
2.1.1 Funktion und Wirkungsmechanismus des FSH 2
2.1.2 Aufbau des follikelstimulierenden Hormon 4
2.1.2.1 Die equine alpha-Einheit (FSHA) 4
2.1.2.2 Die equine beta-Einheit (FSHB) 5
2.1.3 Genetischer Kenntnisstand bei anderen Arten 7
2.1.3.1 Mensch 7
2.1.3.2 Schwein 8
2.1.3.3 Maus 9
2.1.3.4 Schaf und Rind 9
2.2 Fruchtbarkeit beim Pferd 10
2.2.1 Fruchtbarkeit der Stute 11
2.2.2 Fruchtbarkeit beim Hengst 12
3. Material und Methode 15
3.1 Tiere und Datenmaterial 15
3.2 Molekulargenetische Methoden 15
3.2.1 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) 15
3.2.2 Gelelektrophoretische Auftrennung 17
3.2.3 Gel-Schnitt 18
3.2.4 Reinigung des PCR-Produktes (nicht für Gelfragmente) 19
3.2.5 Bestimmung der DNA-Konzentration 19
3.2.6 Sequenzier-PCR 19
3.2.7 Aufreinigung des Sequenzier-PCR-Produktes 20
3.2.8 Sequenzierung 21
4. Ergebnisse der Sequenzanalyse 22
5. Diskussion 33
6. Ausblick 36
7. Zusammenfassung 37
8. Anhang 38
8.1 Literaturverzeichnis 38
8.2 Internetquellen 42
8.3 Abbildungsverzeichnis 43
8.4 Tabellenverzeichnis 43

Automatisiert erstellter Textauszug:

Für die Einschätzung der Fertilität der Stute eignen sich unter anderem folgende Parameter: Zeitpunkt der Geschlechtsreife, Trächtigkeitsrate, Abfohlrate, Rastzeit, Güstzeit, Zwischenfohlzeit, Bedeckungsindex, Rosseindex, Nutzungsdauer. Aber auch andere Merkmale wie Geburtsverlauf und Muttereigenschaften sollten miteinbezogen werden. Stuten sind saisonal polyöstrisch. Während der Wintermonate November bis Januar zeigen die meisten Stuten eine Zyklusruhe (Anöstrus). In den Monaten Februar bis April kommt es häufig zu unregelmäßigen Rossen und unklaren Brunstsymptomen. In der eigentlichen Decksaison von Mai bis September sind die Rossesymptome meist deutlich ausgeprägt (RAPPOLD, 2002). Die Länge der Rosse beträgt durchschnittlich 3 bis 7 Tage, wobei die Ovulation bei 64 % der Stuten einen Tag vor Brunstende erfolgt (PAUL, BUURMAN-PAUL, 1991). Nicht alle Stuten zeigen deutliche Rossesymptome. Der mittlere zeitliche Abstand zwischen den Ovulationen liegt in der Paarungssaison bei 21 Tagen. Die Belegung sollte möglichst nahe dem Ovulationszeitpunkt erfolgen (48 Stunden vor bis 6 Stunden nach der Ovulation). Der Trächtigkeitsdauer von 336 bis 342 Tagen schließt sich die Geburt von in der Regel einem Fohlen an. Doppelovulationen und Zwillingsträchtigkeiten stellen im Gegensatz zu anderen Nutztieren kein Ziel in der Pferdezucht dar, da sie häufig mit Aborten oder der Geburt eines [...]

Durch die Einführung der KB konnte die Fruchtbarkeitslage in der Pferdezucht deutlich verbessert werden. Unter anderem ist hier die Verringerung oder sogar die Vermeidung der Übertragung von Genitalinfektionen und Deckseuchen zu nennen, welche die Fertilität der Stute entscheidend beeinflussen. Da diese durch Viren, Bakterien, Pilze oder Protozoen hervorgerufenen Krankheiten beim Hengst meist symptomlos verlaufen, gestaltet sich ein Erkennen und frühzeitiges Behandeln dieser Infektionen in der Praxis oft schwierig. In den letzten Jahren gewinnt die Nutzung des Embryotransfer auch in der Pferdezucht zunehmend an Bedeutung. Eine stärkere Vermehrung sehr guter Stuten und eine Verkürzung des Generationsintervalls sind hierbei nur einige Vorteile. Mit zunehmendem Alter sinkt die Befruchtungs- und Abfohlrate kontinuierlich. Bei der Stute fällt die Abnahme der Fruchtbarkeit dabei deutlicher aus. DOHMS (2002) ermittelte in der Population des Hannoverschen Warmbluts ein Absinken der Befruchtungsraten von 0,75 % je Stutenjahr und 0,22 % je Hengstjahr. [...]

Die Steuerung und Regulation der Fortpflanzung unterliegt dem Zusammenspiel von Nervensystem und Hormonsystem. Die Fruchtbarkeit gehört zu den polygen beeinflußten quantitativen Merkmalen. Die Heritabilität wird in der Literatur mit < 0,1 angegeben, woraus sich eine große Umweltlabilität und eine erschwerte züchterische Bearbeitung dieses Merkmals ableiten läßt. Auf umweltbedingte Einflüsse, hier sind zum Beispiel das Zuchtmanagement, Fütterungs- und Haltungsbedingungen, Krankheitsvorsorge und – Behandlung sowie die Anpassung der Umwelt an die natürlichen Bedürfnisse des Pferdes zu nennen (Licht, Luft, Temperatur, soziale Kontakte), soll aufgrund der Fülle an erhältlicher Literatur nicht weiter eingegangen werden. Oft kombinieren sich bei eingeschränkter Fertilität mehrere dieser Einflüsse zu einem Störungskomplex. Das Pferd weist unter den Nutztieren eine eher niedrige Fortpflanzungsrate auf. DOHMS (2002) ermittelte beim Hannoverschen Warmblut eine Befruchtungsrate von 79 % der gedeckten Stuten, die Abfohlrate lag bei 70 %. KÜPFER (1999) gibt den Belegungserfolg mit 65 bis 75 % in Bezug auf die gesamte Decksaison an. Die Geschlechtsreife des Pferdes tritt im Alter von 12 bis 18 Monaten ein, wobei eine Zuchtnutzung erst ab dem 3. Lebensjahr erfolgen sollte. Die Zuchtreife wird von vielen exogenen Faktoren beeinflußt, wie z. B. der Rasse und den Fütterungs- und Haltungsbedingungen. Aber auch endogene Faktoren spielen eine Rolle. Hier ist zum Beispiel die Produktion der gonadotropen Hormone zu nennen. Für die Befruchtung eignen sich neben der natürlichen Bedeckung im Herdenverband und dem Sprung aus der Hand auch biotechnologische Methoden wie die künstliche Besamung (KB). Die KB wird heute als Routineverfahren angewendet. Ihr Anteil in der deutschen Reitpferdezucht liegt bei etwa 70 %. Die Übertragung von Frischsperma liegt mit 68 % deutlich über der Nutzung von Tiefgefriersperma, die mit 2 % angegeben wird (Deutsche Reiterliche Vereinigung), da das Sperma vieler Hengste nicht für die Tiefgefrierkonservierung geeignet ist. Lediglich beim Englischen Vollblut ist die KB bis heute nicht zugelassen. [...]

Arbeit zitieren:
Bierwolf, Jeanette Mai 2005: Sequenzierung und Mutationsdetektion im equinen FSHB-Gen, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
Fruchtbarkeit, Fertilitätsstörung, Hormon, Züchtung, Molekularbiologie

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