Mating System Dr.Wuttigrai Boonkum Department of Animal Science Faculty of Agriculture, KKU

Mating System Mating system หรือ ระบบการผสมพันธุ์สัตว์ หมายถึง :: กระบวนการหรือวิธีการเลือกคู่ผสมพันธุ์ของสัตว์โดยมีการตัด สินใจที่ชัดเจน :: วัตถุประสงค์ของการวางระบบการผสมพันธุ์สัตว์ คือ 1.) เพื่อรักษาความเป็นธรรมชาติดั้งเดิม (uniform, wild animal) 2.) เพื่อสร้างสัตว์สายพันธุ์ใหม่ (New Animal, ล่อ liger) 3.) เพื่อรักษาความเป็นพันธุ์แท้ (Pure breed, native animal) 4.) เพื่อเพิ่มระดับเลือดของพันธุ์ (Up grading) 5.) เพื่อหลีกเลี่ยงเลือดชิด (Avoidable Inbreeding) 6.) เพื่อต้องการความดีเด่นเหนือพ่อแม่ (Heterosis)

Mating System Mating System Non-random mating Random mating Inbreeding Outbreeding Selfing Sibling Sire-offspring Linebreeding Outcrossing Linecrossing Grading Up Species crossing Crossbreeding Synthetic crossing 2-Breed crossing 3-Breed crossing Sequence crossing Backcross 2-Breed Rotational crossing 3-Breed Rotational crossing

Random mating vs Non-random mating คือ การผสมพันธุ์ที่สัตว์ทั้งตัวผู้และตัวเมียมีโอกาส ผสมพันธุ์กับสัตว์ตัวใดก็ได้ โดยเป็นไปอย่างสุ่ม Non - random mating คือ การผสมพันธุ์ที่สัตว์ทั้งตัวผู้และตัวเมียไม่มีโอกาส ผสมพันธุ์กับสัตว์ตัวใดก็ได้ อาจเกิดจากหลาย สาเหตุ เช่น

Non - random mating มีคนเข้าไปจัดการ เช่น การผสมเทียม การคัดเลือก มีคนเข้าไปจัดการ เช่น การผสมเทียม การคัดเลือก โรคระบาด

Non - random mating การเลือกคู่ผสมพันธุ์ (positive assortive mating)

Non - random mating การเลือกคู่ผสมพันธุ์ (negative assortive mating)

Non - random mating เกิดขึ้นโดยบังเอิญ (by chance)

Non - random mating Non – random mating สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่คือ Inbreeding Outbreeding

Inbreeding ข้อดี ข้อเสีย หรือ ยีนที่ผิดปกติต่างๆ  เพิ่มความเหมือนทางพันธุกรรม (homozygous) ข้อเสีย  เกิดความเสื่อมของลักษณะ (Inbreeding depression) หมายถึง เพิ่มโอกาสของการแสดงลักษณะด้อยที่ควบคุมด้วยยีนมรณะ หรือ ยีนที่ผิดปกติต่างๆ

Inbreeding Inbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ อะมีบา Selfing หรือ Self-fertilization Cloning Sibling Sire – offspring Linebreeding Human cloning Fullsib Halfsib Dolly sheep

Inbreeding Inbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ Sire – offspring Linebreeding Sire-daughter mating (frozen semen) Dam Line1 Line2 Daughter Grand Daughter Great-Grand Daughter

Outbreeding ไม่เป็นเครือญาติกัน ไม่มีบรรพบุรุษร่วมกัน ข้อดี ข้อเสีย  เพิ่มความแตกต่างทางพันธุกรรม (heterozygous)  สร้างสัตว์ที่มีลักษณะดีเด่นเหนือกว่าพ่อแม่ (heterosis or hybrid vigor) ข้อเสีย  พันธุกรรมดั้งเดิมสูญหายไป (genetic loss; AA, aa)

Outbreeding Outbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ Unknown > 4 ancestor Outcrossing Crossbreeding** Linecrossing Grading up Species cross (hybridization) Seedstock breeders or Pure breed

Outbreeding Outbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ InBreedLine1 InBreedLine2 Outcrossing Crossbreeding Linecrossing Grading up Species cross (hybridization) เป็นระบบการผสมพันธุ์แบบเพิ่มเลือดชิดภายในสาย จากนั้นจะนำแต่ละสายมาผสมพันธุ์กันเพื่อเป็นการ เพิ่ม heterosis เป็นระบบที่ดัดแปลงมาจากการผสมพันธุ์ข้าวโพด ใช้หลักการของ G = A + D + I เข้ามาเกี่ยวข้อง

Outbreeding Outbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ A: Sire 100% B: Dam 100% Outcrossing Crossbreeding Linecrossing Grading up Species cross (hybridization) A: Sire 100% A: 50%B: 50% A: Sire 100% A: 75%B: 25% เป็นระบบการผสมพันธุ์เพื่อเพิ่มระดับสายเลือด สัตว์ลูกผสมจะมีระดับเลือดเพิ่มมากขึ้น จนกลายเป็นพันธุ์แท้ได้ ใช้พ่อพันธุ์เข้าผสมเลือด 100% ในแต่ละชั่วรุ่น

Outbreeding Outbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ Outcrossing Crossbreeding Linecrossing Grading up Species cross (hybridization) ass horse mule เป็นระบบการผสมพันธุ์สัตว์ต่าง species กัน สัตว์แต่ละ species จะผสมพันธุ์กันได้ต้องมีจำนวนโครโมโซมเท่ากัน มีสรีรวิทยาใกล้เคียงกัน จะได้สัตว์ลูกผสมสายพันธุ์ใหม่ แต่จะเป็นหมันไม่สามารถสืบพันธุ์ต่อได้

Outbreeding Outbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ Outcrossing Crossbreeding** Linecrossing Grading up Species cross (hybridization) เป็นระบบการผสมพันธุ์ที่นิยมมากระบบหนึ่ง เป็นระบบที่เหมาะสำหรับสร้างสัตว์ที่มีความดีเด่นกว่าพ่อแม่ เป็นระบบที่ต้องมีสัตว์อย่างน้อย 2 สายพันธุ์เข้ามาเกี่ยวข้อง หากต้องการพันธุกรรมของสัตว์พันธุ์ใดมากที่สุด ในลูกรุ่นสุดท้าย ควรจัดสัตว์พันธุ์นั้นเป็นสายพ่อพันธุ์ ควรพิจารณาถึง maternal effect และใช้เพศผู้เป็นน้ำเชื้อดีกว่า เพราะจัดการง่าย

Outbreeding Crossbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ 2-way crossing or 2-breed crossing 3-way crossing or 3-breed crossing Backcross Criss crossing or 2-breed rotational crossing 3-breed rotational crossing เป็นระบบการผสมพันธุ์ที่ใช้สัตว์ 2 สายพันธุ์มาผสมกัน เป็นระบบการผสมพันธุ์สำหรับใช้ผลิตสัตว์ที่มีความดีเด่นเหนือพ่อแม่

Outbreeding Crossbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ A B 2-way crossing or 2-breed crossing 3-way crossing or 3-breed crossing Backcross Criss crossing or 2-breed rotational crossing 3-breed rotational crossing C AB ABC เป็นระบบการผสมพันธุ์ที่ใช้สัตว์ 3 สายพันธุ์มาผสมกัน เป็นระบบการผสมพันธุ์สำหรับใช้ผลิตสัตว์ที่มีความดีเด่นเหนือพ่อแม่

Outbreeding Crossbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ A B 2-way crossing or 2-breed crossing 3-way crossing or 3-breed crossing Backcross Criss crossing or 2-breed rotational crossing 3-breed rotational crossing A AB ¾ A ½ B เป็นระบบการผสมพันธุ์ที่ใช้ลูกผสมชั่วแรกเพศเมีย ผสมกลับไปยังพ่อพันธุ์ตัวเดิม ใช้ผลิตสัตว์เพื่อขุนขายเป็นการค้า

Outbreeding Crossbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ A B 2-way crossing or 2-breed crossing 3-way crossing or 3-breed crossing Backcross Criss crossing or 2-breed rotational crossing 3-breed rotational crossing A ½ A ½ B B ¾ A ½ B เป็นระบบการผสมข้ามสลับระหว่างสัตว์ 2 สายพันธุ์ 3/8 A 5/8 B สลับพ่อพันธุ์ทั้ง 2 สายพันธุ์

Outbreeding Crossbreeding สามารถแบ่งเป็นระบบการผสมพันธุ์ย่อยได้ดังนี้ A B 2-way crossing or 2-breed crossing 3-way crossing or 3-breed crossing Backcross Criss crossing or 2-breed rotational crossing 3-breed rotational crossing C ½ A ½ B A ¼A¼B½C เป็นระบบการผสมข้ามสลับระหว่างสัตว์ 3 สายพันธุ์ ABC สลับพ่อพันธุ์ทั้ง 3 สายพันธุ์

Orther mating system ให้ความสำคัญที่ของสัตว์สายพันธุ์สุดท้าย A B Terminal crossing Synthetic crossing or Composite crossing A B ½ A ½ B ½ A ½ B C AB ABC ½ A ½ B

Inbreeding & Relationship evaluation Inbreeding coefficient หรือ อัตราเลือดชิด (F) คือ ค่าความน่าจะเป็นที่ยีนที่ได้รับมาจากพ่อจะเหมือนกันหรือคล้ายคลึงกับยีน ที่ได้รับมาจากแม่... สัตว์จะมีอัตราเลือดชิดได้ โดยมีการผสมพันธุ์ระหว่างพ่อแม่ที่มีความสัมพันธ์ ทางสายเลือด ซึ่งเรียกว่ามี “อัตราความสัมพันธ์ระหว่างเครือญาติ” (R) วิธีการคำนวณสามารถทำได้ 2 วิธี ได้แก่ 1.) การวิเคราะห์เส้นทาง (path analysis) 2.) การวิเคราะห์ตารางความสัมพันธ์ (tabular method)

Inbreeding & Relationship evaluation 1.) ความสัมพันธ์ทางสายเลือด ความสัมพันธ์ทางสายเลือด นิยมวิเคราะห์ในรูปของ “ค่าสัมประสิทธิ์ความ สัมพันธ์” (relationship coefficient) สามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้

Inbreeding & Relationship evaluation ค่าที่ได้จะอยู่ระหว่าง 0 1 (พื้นฐานมาจากค่าสหสัมพันธ์) หาก X และ Y ไม่มีอัตราเลือดชิด เราต้องเปลี่ยนสูตรการคำนวณเป็น ค่าความสัมพันธ์ทางสายเลือดมีชื่อเรียกอื่นๆ เช่น ความสัมพันธ์ระหว่างเครือญาติ ความสัมพันธ์ทางพันธุกรรม Numerator relationship Additive generic relationship

Inbreeding & Relationship evaluation 2.) อัตราเลือดชิด จะเกิดขึ้นเมื่อสัตว์นั้นเกิดมาจากพ่อแม่ที่มีความสัมพันธ์ทางสายเลือดกัน พ่อแม่มีความสัมพันธ์ทางสายเลือดมาก อัตราเลือดชิดจะยิ่งสูง ดังสมการ เมื่อ เป็นความแปรปรวนร่วมระหว่างพ่อกับแม่ของสัตว์ที่ประ เมินอัตราเลือดชิด

Inbreeding & Relationship evaluation ID SIRE DAM A B C D E F - 3.) การวิเคราะห์เส้นทาง มีขั้นตอนดังนี้ 3.1 แปลงพันธุ์ประวัติ เป็นแผนภาพลูกศร 3.2 กำหนดคู่สัตว์ที่ต้องการหาความสัมพันธ์ สมมุติ D และ E Path1 A B C D E Path2 A B C D E F Path3

Inbreeding & Relationship evaluation 3.) การวิเคราะห์เส้นทาง มีขั้นตอนดังนี้ 3.3 คำนวณเลือดชิดของบรรพบุรุษร่วม จากโจทย์ A, B และ C เป็น บรรพบุรุษร่วมของสัตว์ D และ E จะเห็นว่าสัตว์ A และ B เป็นพ่อลูกกัน มีความสัมพันธ์ ½ ดังนั้น C มีเลือด ชิดเท่ากับ A B C D E F

Inbreeding & Relationship evaluation 3.) การวิเคราะห์เส้นทาง มีขั้นตอนดังนี้ 3.4 นับจำนวนลูกศรในแต่ละเส้นทาง แต่ละลูกศรมีค่าเท่ากับ ½ แทนค่า ในสูตร ได้ผลดังนี้ เส้นทาง1/ n2/ ค่าเลือดชิดบรรพบุรุษร่วม ( ) 1 D-B-A-C-E 4 2 D-B-C-E 3 D-C-E 1/สัตว์ที่ขีดเส้นใต้เป็นบรรพบุรุษร่วมในเส้นทาง 2/จำนวนลูกศรในแต่ละเส้นทาง

Inbreeding & Relationship evaluation 3.) การวิเคราะห์เส้นทาง มีขั้นตอนดังนี้ 3.4 นับจำนวนลูกศรในแต่ละเส้นทาง แต่ละลูกศรมีค่าเท่ากับ ½ แทนค่า ในสูตร ได้ผลดังนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างสัตว์ D และ E รวมทั้งอัตราเลือดชิดของ C มีค่าดังนี้

FD?

Inbreeding ของสัตว์ D สัตว์ E ไม่มีเลือดชิดเนื่องจากไม่มีหมายเลขแม่ จึงไม่สามารถหาความสัมพันธ์ระหว่างพ่อและแม่ได้ ส่วนสัตว์ D พบว่าเกิดจากพ่อ C และแม่ B ซึ่งมีความสัมพันธ์กันได้ผ่าน 2 เส้นทาง ได้แก่ A B C D E F B C A ½ + ¼ ดังนั้นอัตราเลือดชิดของ D มีค่า

Inbreeding & Relationship evaluation 4.) การวิเคราะห์ตารางความแปรปรวน (tabular method) มีข้อดีกว่าแผนภาพลูกศร คือ เป็นวิธีการที่สามารถวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของสัตว์ได้ทุกตัวพร้อมกัน ไม่ต้องสร้างแผนภาพลูกศรซึ่งอาจผิดพลาดได้ง่าย มีขั้นตอนดังนี้ 4.1 สร้างตารางความสัมพันธ์ของสัตว์ทุกตัว (เรียงลำดับ ก่อน-หลัง) 4.2 ลงหมายเลขพ่อแม่ของสัตว์แต่ละตัวไว้ที่หัวของตาราง 4.3 คำนวณความแปรปรวน และความแปรปรวนร่วม ของสัตว์ทุกตัว ดังตัวอย่าง

Inbreeding & Relationship evaluation 4.) การวิเคราะห์ตารางความแปรปรวน (tabular method)

Inbreeding & Relationship evaluation 4.) การวิเคราะห์ตารางความแปรปรวน (tabular method)

Inbreeding & Relationship evaluation 4.) การวิเคราะห์ตารางความแปรปรวน (tabular method)

Inbreeding & Relationship evaluation 4.) การวิเคราะห์ตารางความแปรปรวน (tabular method) ความสัมพันธ์ระหว่างสัตว์ D และ E และอัตราเลือดชิด C มีค่าดังนี้

Heterosis Heterosis หรือ Hybrid vigor เป็นอิทธิพลหนึ่งที่ส่งผลต่อการแสดงออกของสัตว์ โดยเฉพาะระบบ crossbreeding โดยความหมาย: “การที่สัตว์ลูกผสมมีความสามารถในการแสดงออกที่ดีเด่นกว่าพ่อแม่” P = G + E Dominance gene effect G = BV + GCV Epistatic gene effect Additive gene effect

Heterosis Crossbreeding system Merit of components ต้องการความดีเด่นอะไร จากสัตว์พันธุ์อะไร Heterosis ระดับ heterosis ที่จะได้มากน้อยแค่ไหน Breed complementary ผสมพันธุ์สัตว์เพื่อเสริมความดีเด่นซึ่งกันและกันหรือไม่ Replacement การหาสัตว์ทดแทนฝูงยากหรือง่าย Accuracy ความแม่นยำในการคัดเลือก

ปริมาณ heterosis ในรุ่นลูกสูง Gene combination value (GCV) GCV จัดเป็น non – additive gene effect (ไม่ใช่อิทธิพลที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม แต่ในการประมาณค่าทางพันธุกรรมหากมีค่านี้สูงจะทำให้ค่าประมาณทาง พันธุกรรมมีความแปรปรวนสูง (high genetic diversity) การเลือกจับคู่ผสมพันธุ์ระหว่างสัตว์ รวมทั้งการพิจารณาว่าสัตว์พันธุ์ใดควรจะเป็นพ่อหรือแม่จะส่งผลกระทบต่อ ปริมาณ heterosis ในรุ่นลูกสูง สามารถหาได้จาก GCV = G – BV หมายเหตุ: การจะคิด GCV ได้จะต้องทราบจำนวนยีน ค่าอิทธิพลที่ควบคุมแน่นอน ในความเป็นจริงจะทำได้ยากมาก

XX, Xx, xx เป็น Genotype รูปแบบใดๆก็ได้ Additive gene effect (BV) Heterosis XX, Xx, xx เป็น Genotype รูปแบบใดๆก็ได้ Genotype effects Genotype Effect ความหมาย XX Xx xx +80 +50 -40 ยีนตำแหน่งใดเป็น homozygous dominant จะให้น้ำหนักเพิ่ม 80 กรัม ยีนตำแหน่งใดเป็น heterozygous จะให้น้ำหนักเพิ่ม 50 กรัม ยีนตำแหน่งใดเป็น homozygous recessive จะให้น้ำหนักลด 40 กรัม Additive gene effects Allele Effect ความหมาย X x +40 -20 ทุกๆ dominant allele จะให้น้ำหนักเพิ่ม 40 กรัม ทุกๆ recessive allele จะให้น้ำหนักลด 20 กรัม Genotype Genotype effect (G) Additive gene effect (BV) GCV=G-BV Sire AABbccDDEeff 2(80) + 2(50) + 2(-40) =180 6(40) + 6(-20) = 120 60 Dam AabbCCddEEff 2(80)+1(50)+3(-40) = 90 5(40) + 7(-20) = 60 30 Off1 AABbCcDdEEff 2(80)+3(50)+1(-40) = 270 7(40) + 5(-20) = 180 90 Off2 AabbCcDdEeff 4(50)+2(-40) = 120 4(40) + 8(-20) = 0 120

Heterosis Heterosis value (HV) คำนวณได้จากความแตกต่างระหว่างค่า average phenotype ของลูกกับค่าเฉลี่ยพ่อแม่ เมื่อ HV = heterosis value หรือ hybrid vigor value, = phenotype of Sire = phenotype of Dam = phenotype of Offspring mean

Heterosis หากกำหนดให้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมมีค่าเท่ากับ 100 กรัม เท่ากันทุกตัว เนื่องจากเลี้ยงอยู่ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน จาก P= G+E ดังนั้น phenotype ของ พ่อ แม่ และเฉลี่ยลูกจะมีค่า Genotype Phenotype =G+E Sire 180 280 Dam 90 190 Off mean 210 310 ดังนั้น กรัม

Heterosis ค่า HV ดังกล่าวหากเทียบเป็นสัดส่วนกับค่าเฉลี่ยพ่อแม่จะเรียกว่า %heterosis ซึ่งจะได้ว่า จากตัวอย่างค่า %heterosis มีค่าเท่ากับ

Heterosis การประเมิน Breed heterosis ใช้ในกรณีที่มีการผสมข้ามพันธุ์ของสัตว์ ตั้งแต่ 2 สายพันธุ์ขึ้นไป เพื่อประเมินหาความแตกต่างของยีนโดยรวมในสัตว์ทั้งสองสายพันธุ์ นิยมประเมินในรูปของ retain heterosis (RH) มีสูตรในการคำนวณดังนี้ เป็นระดับเลือดพันธุ์ A ในพ่อ และ เป็นระดับเลือด A ในแม่ เป็นระดับเลือดพันธุ์ B ในพ่อ และ เป็นระดับเลือด B ในแม่ เป็นระดับเลือดพันธุ์ C ในพ่อ และ เป็นระดับเลือด C ในแม่

Heterosis หากผสมพันธุ์สัตว์พันธุ์แท้ A เข้ากับสัตว์พันธุ์แท้ B ได้ลูกผสม F1 เป็น จะได้ว่า %RH ในรุ่น F1 มีค่าเท่ากับ

Heterosis แต่เมื่อผสมพันธุ์สัตว์รุ่น F1 เข้าด้วยกัน จะได้ %RH ในรุ่น F2 ดังนี้

Heterosis การเกิด Heterosis value Parent x Parent F1 x F1 F2 x F2 100 X 50 X X X X X Inter se mating Inter se mating Inter se mating

Heterosis การเกิด Heterosis value Parent x Parent F1 x F1 F2 x F2 A:sire 100% B:dam 100% Parent x Parent F1 x F1 F2 x F2 F3 x F3 F1:Inter se mating ½ A ½ B ½ A ½ B F2:Inter se mating Inter se mating ½ A ½ B ½ A ½ B Inter se mating

สวัสดี