Managing Genetic Variation to Conserve Genetic Diversity in Goats and Sheep

Abstract

Domestic goat and sheep populations maintained for many generations with small numbers of male and female parents, or declining in total numbers, not only endure accumulated genetic drift but also a steady rise in inbreeding, which can be directly attributed to dispersive forces of evolutionary significance that influence gene frequency. Increasing effective population size shows theoretical promise in lessening the impact on erosion of biodiversity from genetic drift. For example, doubling the effective numbers of parents which increases effective population size reduces rate of inbreeding by nearly one-half in many of the scenarios in the present study. Similarly, equalizing the number of male and female parents can decrease the variance among progeny of each parent, which in turn increases effective population size. The recurring erosion of domestic goat and sheep diversity has contributed to decreased fecundity, reduced fitness and poor adaptability, all known to influence efficiency of production. The potential loss in performance of livestock and poultry following many generations of accumulated genetic drift, which often goes unnoticed, can be predicted for specific populations from precise estimates of their mean value, additive genetic variance and heritability along with their effective number of male and female parents. For example, when the effective population size decreases from 200 to 40, the potential reduction in mean performance for economically important traits of goat and sheep populations following 20 generations of accumulated genetic drift will nearly double. In contrast, increasing effective population size from 200 to 600 will have the potential reduction in mean performance. The accumulation of favourable mutations could imply an effective population size of 100 or more, which is equal to a rise in rate of inbreeding of 0.5% or less, may be acceptable in sustaining genetic response to artificial selection in commercial breeding populations. The application of quantitative genetic principles related to inbreeding and genetic drift make it possible to safeguard against erosion of genetic diversity in endangered breeds, populations and landraces while lessening the impact from potential loss in their performance. Conservation of domestic animal diversity can be achieved by managing the erosion of genetic variation based on breeding strategies which promote the mating of sires to all dams, in either ‘random bred’ or ‘balanced pedigreed’ breeding structure for populations of endangered domestic goats and sheep. Obviously, the in-situ and ex-situ conservation of live animals, along with cryogenic preservation of their gametes, stem cells, somatic cells, blood and gonads will be complementary to conservation breeding.

Küçük sayıda erkek ve dişi ebeveynlerle birçok generasyon sürdürülen ya da toplam sayı azalışı gösteren populasyonlar sadece birikimli genetik drift etkisine maruz kalmaz aynı zamanda düzenli bir şekilde yükselen akrabalı yetiştirmeye maruz kalır. Bu durum ise gen frekansını etkileyen evrimsel anlamlı dağıtıcı kuvvetlerin sonucudur. Artan etkili populasyon büyüklüğü genetik driftten ötürü biyoçeşitlilik erezyonunu azaltma konusunda teorik bir beklenti yaratmaktadır. Söz gelimi bu çalışmada sonuçları benzeştirme senaryoları ile etkili ebeveyn sayısını iki katına çıkarmanın etkili populasyon büyüklüğünü azalttığı akrabalı yetiştirme hızını ise neredeyse yarı yarıya yavaşlattığı gösterilmiştir. Benzer şekilde erkek ve dişi sayısını eşitlemenin her ebeveynin dölleri arasındaki varyasyonu azalttığı neticede etkili populasyon büyüklüğünü arttırdığı gösterilmiştir. Evcil koyun ve keçi çeşitliliğinde meydana gelen erozyon verime etkili olan azalan fekundite, uyum ve zayıf adaptasyon olgusuna katkıda bulunmaktadır. Eklemeli genetik dirift sonucu birçok generasyonun ardından evcil çiftlik hayvan ve kanatlılardaki potansiyel verim düşmesi çoğunlukla fark edilemeyebilir. Ancak bu değerler bazı özel populasyonlarda etkili erkek ve dişi ebeveyn sayısı ile birlikte kalıtım derecesi, eklemeli genetik varyans ve bunların isabetli ortalama tahminlerinden belirlenebilir. Söz gelimi etkili populasyon büyüklüğü 200 den 40 a düştüğünde koyun ve keçi populasyonlarında 20 generasyon eklemeli genetik drift ardından ekonomik bakımdan önemli özellikler için ortalama verimdeki potansiyel azalma iki misline yakın olacaktır. Buna karşılık etkili populasyon büyüklüğü 200 den 600 e çıkınca, ortalama verimdeki potansiyel azalma yarı yarıya olacaktır. Ticari üretim populasyonlarında arzu edilen mutasyonlardaki birikim etkili populasyon büyüklüğünü 100 veya daha fazla kılıp böylece akrabalı yetiştirme hızını % 0,5 ya da daha az yaptığında yapay seleksiyon sürdürülebilir, makul genetik ilerlemeye yol açabilecektir. Akrabalı yetiştirme ve genetik dirifte ilişkin kantitatif genetik prensiplerin uygulanması nesli tükenme tehlikesindeki ırklarda populasyonlarda ve karasal ırklarda verim bakımından potansiyel düşme etkisinin azalmasına karşın genetik çeşitliliğin erozyonuna karşı korunmasını mümkün kılar. Belirlenmiş erkek ve dişi eşleştirmenin ister tesadüfi ister soy kütüğüne kayıtlı evcil hayvan çeşitliliğinin korunması süreci belirli bir yetiştirme stratejisine dayalı yürütülmesi halinde nesli tükenmekte olan populasyonlarda genetik varyasyonun erozyonunda kontrol sağlanabilir. Açık bir şekilde canlı hayvanların in-situ ve ex-situ korunması ve bununla beraber bunların gametlerinin, kök hücrelerinin, somatik hücrelerinin, kan ve gonadlarının dondurularak muhafazası ile koruma amaçlı programlara tamamlayıcılık sağlayacaktır.