การคัดเลือกและ การประมาณพันธุศาสตร์ปริมาณ โดย อ.วุฒิไกร บุญคุ้ม ภาควิชาสัตวศาสตร์ คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น

หลักการคัดเลือกพันธุ์สัตว์ Principle of Selection ผู้ชายคนไหนที่คุณอยากได้เป็นแฟน ? ผู้ชายคนไหนที่คุณชอบ ?

การคัดเลือก คือ การที่สัตว์บางตัวมีโอกาสมีชีวิตรอดเพื่อสืบพันธุ์และถ่ายทอดพันธุกรรมไปยังรุ่นต่อๆไป ในขณะที่สัตว์บางตัวจะถูกคัดทิ้ง (culling)

การคัดเลือกแบ่งเป็น 2 รูปแบบ ปรับตัวให้เข้ากับธรรมชาติ ปรับตัวเข้ากับธรรมชาติไม่ได้ ก็ไม่สามารถมีชีวิตรอดได้ 1) Natural Selection Charles Robert Darwin

ตัวอย่างสัตว์ที่ปรับตัวในสภาพธรรมชาติได้ยาก

Natural selection ยังรวมถึงทฤษฏี used and disused Use and disuse Jean-Baptiste Lamarck

2. Artificial selection

การประมาณค่าพารามิเตอร์ทางพันธุกรรมและแนวโน้มทางพันธุกรรมของสมรรถนะการเจริญเติบโตและผลผลิตไข่ในไก่พื้นเมืองไทย (ประดู่หางดำ) วุฒิไกร บุญคุ้ม, มนต์ชัย ดวงจินดา, บัญญัติ เหล่าไพบูลย์ และเทวินทร์ วงษ์พระลับ ภาควิชาสัตวศาสตร์ คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น

คุณสมบัติของไก่ประดู่หางดำ ความสำคัญและที่มางานวิจัยไก่ประดู่หางดำ คุณสมบัติของไก่ประดู่หางดำ รสชาติดี ราคาเมื่อขายสูงกว่าไก่เนื้อ คอเลสเตอรอลต่ำ กรดยูริกต่ำ ไตรกลีเซอไรด์ต่ำ อาชีพเสริมของเกษตรกร เชิงการค้าระดับอุตสาหกรรม

ความสำคัญและที่มางานวิจัยไก่ประดู่หางดำ การเจริญเติบโตช้า ผลผลิตไข่ต่ำ การปรับปรุงพันธุกรรม

วัตถุประสงค์ เพื่อประมาณค่าพารามิเตอร์ทางพันธุกรรมและวิเคราะห์แนวโน้มทางพันธุกรรมเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการปรับปรุงพันธุ์ไก่พื้นเมืองประดู่หางดำของลักษณะสมรรถนะการเจริญเติบโตและปริมาณผลผลิตไข่

Genetic Parameter Estimation วิธีการศึกษา Growth trait = นน.ตัว เมื่ออายุ 16 สัปดาห์ Carcass trait = ความยาวรอบอก Egg trait = ผลผลิตไข่เมื่ออายุ 300 วัน G1-G4 4,283 บันทึก Selection Index I = 1EBV1 + 2EBV2 + 3EBV3 Genetic Parameter Estimation Multi-trait BLUP h2, rG G1 G2 G SELECTION G3

ผลการทดลอง Avg 88 g/head Avg 1.5 egg/head Avg 200 g/head Avg 66 g/head

ผลการทดลอง ตารางแสดงความแปรปรวนของลักษณะปรากฏ (phenotypic variance, Vp), ความแปรปรวนทางพันธุกรรม (genetic variance) ค่าอัตราพันธุกรรรม (h2), ความคลาดเคลื่อน (SE) ค่าสหสัมพันธ์ทางพันธุกรรม (rg) และค่าสหสัมพันธ์ของลักษณะปรากฏของลักษณะที่คัดเลือกในไก่ประดู่หางดำ ประดู่หางดำ ลักษณะ Vp Va h2 SE. BW BR EGG น้ำหนักตัวที่อายุ 16 สัปดาห์ 50.12 21.44 0.43 0.02 - 0.95 0.10 ความกว้างอก 2.64 0.80 0.30 0.03 0.90 0.08 จำนวนไข่รวมที่อายุ 300 วัน 390.8 99.79 0.26 0.04 0.06 rg rp

สรุป การปรับปรุงพันธุกรรมไก่ประดู่หางดำใน ลักษณะสมรรถนะการเจริญเติบโตและผลผลิตไข่ สามารถทำได้ มีความสัมพันธ์ในเชิงพันธุกรรมต่ำหรือมีอิสระต่อ กันดังนั้นในการคัดเลือกควรพิจารณาแยก

หลักพื้นฐานของการคัดเลือกพันธุ์สัตว์ Selection Natural selection Artificial selection (เรียนในวิชานี้) Et + Ep P = G + E A + D + I EBV (estimated breeding value) Selection response

พันธุศาสตร์ปริมาณ เป็นวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับยีนที่ควบคุมลักษณะที่เป็นเชิงตัวเลขบอก ปริมาณซึ่งอาจได้จากการชั่ง ตวง หรือวัดจากสัตว์ ใช้ความรู้ทางด้านพันธุศาสตร์ คณิตศาสตร์ เข้ามาช่วยในการ วิเคราะห์

วัตถุประสงค์ของหัวข้อนี้ ทราบความแตกต่างระหว่างลักษณะคุณภาพ และลักษณะปริมาณ พร้อมทั้งสามารถยกตัวอย่างประกอบได้ เข้าใจความหมายของค่าอัตราพันธุกรรม สามารถประเมินค่าอัตราพันธุกรรมด้วยวิธีการต่างๆได้ ทราบถึงประโยชน์ของค่าอัตราพันธุกรรม เข้าใจความหมายของค่าอัตราซ้ำและวิธีการประเมิน ทราบถึงประโยชน์ของค่าอัตราซ้ำ

ความแตกต่างระหว่างลักษณะคุณภาพและ ลักษณะปริมาณ (Qualitative Traits) ลักษณะปริมาณ (Quantitative Traits) ข้อมูลมีลักษณะไม่ต่อเนื่อง (discrete) ใช้สายตาในการประเมิน วิเคราะห์ข้อมูลในรูปของสัดส่วน, เปอร์เซ็นต์, ความถี่ของประชากร มักควบคุมด้วยยีนน้อยคู่ สภาพแวดล้อมมักไม่ค่อยมีผลกระทบ มักเป็นลักษณะที่ไม่เกี่ยวข้องกับทางเศรษฐกิจ วิชาที่เกี่ยวข้อง: Population Genetics เช่น การมีเขา, สีขน, เพศ, ลักษณะมรณะ ข้อมูลมักมีลักษณะต่อเนื่อง (continuous) ต้องใช้เครื่องมือในการชั่ง ตวง หรือวัด วิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้ตัวสถิติ เช่นค่าเฉลี่ย, ความแปรปรวน, สหสัมพันธ์ มักควบคุมด้วยยีนหลายคู่ สภาพแวดล้อมมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงลักษณะได้มาก เป็นลักษณะเศรษฐกิจเป็นส่วนใหญ่ วิชาที่เกี่ยวข้อง: Statistical Genetics, Quantitative Genetics, Biometrics เช่น นน.แรกเกิด, นน.หย่านม, ADG, FCR, ความสูง, รอบอก, ปริมาณน้ำนม

การจัดแบ่งแหล่งความแปรปรวนของลักษณะ เชิงปริมาณ โดยทั่วไปแล้วลักษณะปรากฏของสัตว์หรือลักษณะที่สัตว์ แสดงออกนั้นถูกควบคุมด้วยอิทธิพลหลัก 2 ประการ ได้แก่ อิทธิพลเนื่องจากพันธุกรรมและอิทธิพลเนื่องจาก สภาพแวดล้อมที่กระทบต่อตัวสัตว์ ลักษณะปรากฏ = พันธุกรรม + สภาพแวดล้อม Phenotype = Genotype + Environment P = G + E

การจัดแบ่งแหล่งความแปรปรวนของลักษณะ เชิงปริมาณ ในทางพันธุศาสตร์ปริมาณ ค่าของอิทธิพลดังกล่าวสามารถอาศัยหลัก ทางคณิตศาสตร์ประเมินในรูปของความแปรปรวน (variance) ได้ เป็น VP = VG + VE + COVGE และกำหนดอิทธพลของ G และ E เกิดขึ้นอย่างอิสระต่อกัน นั่นคือ กำหนดให้ COVGE = 0  VP = VG + VE

การจัดแบ่งแหล่งความแปรปรวนของลักษณะ เชิงปริมาณ VP = VG + VE VA + VD + VI อิทธิพลเนื่องจากพันธุกรรมนั้นสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งจาก : VA= อิทธิพลของยีนสะสม (additive effect) VD= อิทธิพลเนื่องจากการข่มกันของยีนในตำแหน่งเดียวกัน (dominant effect) VI = อิทธิพลเนื่องจากการข่มกันระหว่างยีนต่างตำแหน่ง (epistasis effect)

Additive genes effect; A VA= อิทธิพลของยีนสะสม (additive effect) หมายถึงอิทธิพลเนื่องจากยีน ที่มีการถ่ายทอดจากบรรพบุรุษและสะสมต่อเนื่องกันลงมายังรุ่นลูกหลาน

Dominant genes effect; D VD= อิทธิพลเนื่องจากการข่มกันของยีนในตำแหน่งเดียวกัน (dominant effect) A A A a a a B b

Epistasis genes effect; I VI = อิทธิพลเนื่องจากการข่มกันระหว่างยีนต่างตำแหน่ง (epistasis effect) A B A a b a b B

การจัดแบ่งแหล่งความแปรปรวนของลักษณะ เชิงปริมาณ VP = VG + VE VEt + VEp VA + VD + VI

Temporary environments effect; Et เป็นสภาพแวดล้อมที่ส่งผลกระทบต่อลักษณะที่ปรากฏ (phenotype) แบบชั่วคราว เช่น อุณหภูมิสภาพแวดล้อม สูตรอาหารที่ใช้เลี้ยงสัตว์ การเปลี่ยนแปลงสถานที่เลี้ยงสัตว์

Permanent environments effect; Ep เป็นสภาพแวดล้อมที่ส่งผลกระทบต่อลักษณะที่ปรากฏ (phenotype) แบบถาวร เช่น สัตว์เกิดอุบัติเหตุจนไม่สามารถรักษาให้กลับมาเป็นปกติได้ ยืน เดิน ไม่ได้ สัตว์ติดโรคจนไม่สามารถให้ผลผลิตได้ เช่น โรคเต้านมอักเสบ รกค้าง

ค่าอัตราพันธุกรรม (heritability, h2) พันธุกรรมต่อลักษณะปรากฏดังนั้น .... h2 = h2 =

ค่าอัตราพันธุกรรม (heritability, h2) ค่าอัตราพันธุกรรมเป็นค่าที่ช่วยให้ทราบว่าการถ่ายทอดลักษณะของ สัตว์นั้น จะขึ้นอยู่กับอิทธิพลใดมากกว่าระหว่างพันธุกรรมหรือ สภาพแวดล้อม VG VE VG VE 20% 80% 90% 10% Vp Vp

ค่าอัตราพันธุกรรม (heritability, h2) h2 = = 0.20 : h2 = = 0.90  ถ้า h2 มีค่าต่ำ ลักษณะปรากฏนั้นขึ้นกับ สภาพแวดล้อม h2 มีค่าสูง ลักษณะปรากฏนั้นขึ้นกับ พันธุกรรม

ค่าอัตราพันธุกรรม (heritability, h2) ในการศึกษาพันธุศาสตร์ปริมาณเบื้องต้นจะกำหนดให้ VD และ VI มีค่า เป็น 0 ดังนั้นการประเมินค่าอัตราพันธุกรรมจึงคิดเป็นความแปรปรวน เนื่องจากยีนบวกสะสม เพียงอย่างเดียว ดังสมการ

คุณสมบัติของค่าอัตราพันธุกรรม 1. ค่าอัตราพันธุกรรมจะสามารถจำแนกได้ 2 แบบ ดังนี้ Broad sense heritability Narrow sense heritability Broad sense heritability เป็นค่าพันธุกรรมในแนวกว้าง โดยประเมินจากอิทธิพลของพันธุกรรมทั้งหมด Narrow sense heritability เป็นพันธุกรรมในแนวแคบ โดยประเมินเฉพาะอิทธิพลทางพันธุกรรมแบบบวกสะสม

คุณสมบัติของค่าอัตราพันธุกรรม 2. ค่าอัตราพันธุกรรมเป็นค่าประเมินเพื่อใช้เฉพาะฟาร์มใดฟาร์มหนึ่ง เท่านั้น หรือเฉพาะฝูงสัตว์ ดังนั้นจึงไม่สามารถเปรียบเทียบค่าอัตรา พันธุกรรมที่ประเมินได้กับฝูงสัตว์ฝูงอื่นได้ เว้นแต่ฝูงสัตว์ที่นำมาเปรียบเทียบค่าอัตราพันธุกรรมจะมีลักษณะสภาพ ภูมิอากาศ ลักษณะการจัดการ ใกล้เคียงกันมาก

คุณสมบัติของค่าอัตราพันธุกรรม 3. การที่ค่าอัตราพันธุกรรมของลักษณะใดๆ ในสัตว์แต่ละฝูงมีค่าต่างกัน ไม่ได้หมายความว่าฝูงสัตว์ที่มีค่าอัตราพันธุกรรมที่สูงจะมีพันธุกรรมที่ ดีกว่า อาจเป็นเพราะค่าอัตราพันธุกรรมที่สูงเป็นผลมาจากการได้รับอิทธิพล เนื่องจากสภาพแวดล้อมต่ำก็ได้

คุณสมบัติของค่าอัตราพันธุกรรม 4. ค่าอัตราพันธุกรรมที่ประเมินได้ในแต่ละลักษณะสามารถจัดเป็น 3 กลุ่ม ได้ดังนี้ ค่าอัตราพันธุกรรมต่ำ h2 < 0.2 ค่าอัตราพันธุกรรมปานกลาง 0.2 < h2 < 0.4 ค่าอัตราพันธุกรรมสูง 0.4 < h2

ตัวอย่างของค่าอัตราพันธุกรรม ลักษณะทางการผลิต ตัวอย่าง h2 ลักษณะทางการสืบพันธุ์และสมบูรณ์พันธุ์ น.น.แรกเกิด, จำนวนลูกต่อครอก, อัตราการฟักออกของไข่, อัตราการผสมติด ต่ำ ความต้านทานโรค และความทนร้อน โรคเต้านมอักเสบ, โรคไข้เห็บ, ลักษณะการทนร้อน การเจริญเติบโต/การให้นม น.น.เพิ่มต่อวัน, FCR, ปริมาณการให้นม ปานกลาง ลักษณะทางคุณภาพ %ซาก, พื้นที่หน้าตัดเนื้อสัน. ความหนามันสันหลัง, คุณภาพไข่, %ไขมันนม สูง

สวัสดี