Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Analysis of systematic and genetic effects on weight and body measurements and their relationships with canine hip dysplasia in German shepherd dogs

Dammann, Melanie

The objective of the present thesis was to analyze systematic and genetic effects on weight and body measures and their relationships with canine hip dysplasia (CHD) in the German population of German shepherd dogs (GSD). Furthermore currently practiced selection strategies with respect to CHD were evaluated. Finally the diversity within litters with regard to body measures, which are part of the breeding standard, were analyzed. Because dog breeding is always a multitrait selection it was important to know whether there are relevant relationships between the analyzed conformation and health traits, such as CHD, which could be used to improve future breeding success. Breeding standards for dogs usually define the lower and upper limits of body measures that a dog needs to fulfil to get the permission for breeding. Available data included conformation information from 36,028 breeding dogs born between 1992 and 2003 with measurements of withers height (WH), chest height, chest circumference and body weight (BW). Analysis of variance was performed for the systematic effects sex, birth year, month of birth, region, age at licensing, litter size and inbreeding coefficient. Birth year, month of birth, region and age of breeding approval were in most cases significant for the traits analyzed. Inbreeding coefficient was significant as a nonlinear covariate for withers height and chest circumference. The pedigree file used for the genetic analysis consisted of 574,356 registered animals born between 1985 and 2006. The genetic parameters were estimated in linear animal models using the residual maximum likelihood (REML). Uni- and bivariate analyses were performed for both sexes together and separately for males and females. The male dogs had a mean withers height of 64.4 cm and a mean body weight of 36.5 kg. Female dogs had a mean withers height of 59.2 cm and a mean weight of 29.0 kg. Heritability estimates for both sexes together were 0.41 ± 0.01 for withers height and 0.27 ± 0.01 for body weight. For the other traits studied, heritability estimates were lower with values of 0.20 ± 0.01 for chest height and 0.13 ± 0.01 for chest circumference. In the separate analyses for male and female dogs, heritability estimates were higher for females. Additive genetic correlations in the order from 0.91 to 0.98 between corresponding traits in males and females indicated an equal genetic basis of body measures in both sexes. It can therefore be concluded that selection for conformation traits will equally affect both sexes and will not increase sexual dimorphism in dogs. Thus future analyses of body measures could be performed for both sexes together. For the analyses of relationships between WH, Body Mass Index (BMI), i.e. the quotient of BW and squared WH, and CHD, body measures of 31,398 dogs and CHD scores of 105,756 GSD born between 1992 and 2003 were considered. The pedigree contained 141,100 animals, including ancestors for up to four generations and 6,175 base animals. Genetic parameters were estimated bivariately in linear animal models using Gibbs sampling with the program MTGSAM. Distribution of CHD scores in progeny by WH and BMI of their parents indicated that there was no obvious phenotypic correlation between CHD and body measures. Estimated additive genetic heritabilities of the animal were 0.18 ± 0.01 for CHD, 0.49 ± 0.04 for WH and 0.17± 0.02 for BMI. Given the low phenotypic and genetic correlations ranging between -0.07 and 0.07 between CHD on the one hand and WH and BMI on the other hand, it can be concluded that dog breeding with focus on CHD will have a very slight influence on body measures and vice versa. WH and BMI may not be very useful as accessory traits for selection against CHD. In the GSD, selection against CHD is practiced for decades, but mass selection and pedigree breeding value (PBV) based selection for CHD have not yet led to satisfactory improvement of the CHD status in the German population of GSD (Janutta et al. 2008). To find reasons for the slow breeding progress the ability of PBV to predict offspring phenotypes compared with selective breeding based on the CHD phenotype of parents was investigated. Official scores for CHD of 184,489 GSD from birth years 1985 to 2007 were included in the genetic analyses. Pedigree information on up to eight generations was considered, resulting in a relationship matrix of in total 200,853 dogs. Breeding values were predicted under the assumption of a heritability of CHD of 0.20 by Best Linear Unbiased Prediction (BLUP). Proportions of explained phenotypic variance lower than 1% for selection based on parent phenotypes only, and 2 to 3% for selection based on PBV explain the little success in CHD elimination. Therefore, selection using PBV maybe preferable over mass selection but selection response for CHD is limited. In the GSD current means of WH and BW are close to the upper limits defined in their standard. Therefore, the expected selection response for conformation and conformational homogeneity was investigated. Body measurements were available for 36,028 dogs born between 1992 and 2003, 14,416 male and 21,612 female GSD from 26,155 litters. WH and BMI, i.e. the quotient of BW and squared WH, were considered as traits to directly select for certain size and stature. Within litter variance of WH (vWH) and BMI (vBMI) were defined as traits to select for conformation homogeneity of litters with at least two dogs with conformation data. To monitor possible side effects of conformation selection for CHD, CHD scores for all dogs were used. Genetic parameters were estimated multivariately in linear animal models using Gibbs sampling. Heritabilities ranged between 0.19 and 0.34 for all traits with additive genetic correlation of -0.11 between WH and vWH and 0.11 between BMI and vBMI. Breeding values (BV) for WH and BMI were negatively correlated with -0.20 in sires and -0.17 in dams. Expected selection response was studied using relative breeding values (RBV) of parents, assuming exclusion of sires and/or dams with RBV larger than 120, and comparing means of WH, BMI and CHD score between offspring of all and selected parents. Concurrent selection for small WH and vWH was found to most efficiently reduce mean WH in males and females while having little impact on CHD distributions. Multiple trait selection for WH, vWH, BMI and vBMI was hindered by the negative genetic correlations between the traits and tended to interfere with improvement of CHD status. Use of RBV for WH and vWH for conformation selection is therefore recommended to maximize breeding success with regard to conformation and conformational homogeneity in the GSD.

Ziel der vorliegenden Dissertation war es, die systematischen Einflussfaktoren für die bei der Körung erfassten Körpermerkmale beim Deutschen Schäferhund (DSH) und deren Zusammenhang mit der Hüftgelenkdysplasie (HD) zu klären und genetische Parameter zu schätzen. Außerdem wurde die Effizienz der aktuellen Zuchtstrategie gegen HD überprüft, sowie verschiedene Zuchtstrategien im Hinblick auf Exterieurmerkmale und geringe Wurfvarianz derselben beim Deutschen Schäferhund verglichen. Populationsgenetische Analyse von Körpermaßen beim Deutschen Schäferhund Einleitung In der Hundezucht erfordern Rassestandards bestimmte Grenzen bei den Körpermaßen einzuhalten, damit der Hund eine Zuchterlaubnis erhält. Ziel dieser Studie war es deshalb, die Bedeutung systematischer Einflussfaktoren für die bei der Körung erfassten Körpermerkmale beim DSH zu klären und genetische Parameter zu schätzen. Material und Methoden Zur Analyse der Körpermerkmale konnten Informationen zu Widerristhöhe, Brusttiefe, Brustumfang und Körpergewicht von 36.028 gekörten DSH über einen Zeitraum von 10 Jahren (Geburtsjahrgänge 1992-2003) untersucht werden. Für die genetischen Analysen standen die Abstammungsdaten für 547.356 Hunde der Geburtsjahrgänge 1985-2006 zur Verfügung. Die Schätzung genetischer Parameter im linearen Tiermodell erfolgte mittels Residual Maximum Likelihood (REML). Die uni- und bivariaten Analysen wurden zum einen geschlechtsübergreifend und zum anderen, getrennt nach Geschlecht durchgeführt. Ergebnisse und Diskussion Die Heritabilität in der geschlechterübergreifenden Auswertung betrug für das Körpergewicht 0,27 ± 0,01 und für die Widerristhöhe 0,41 ± 0,01. Für die Brusttiefe und den Brustumfang lagen die Heritabilitätsschätzwerte mit Werten von 0,20 ± 0,01 und 0,13 ± 0,01 niedriger. Hündinnen zeigten bei der Analyse getrennt nach Geschlecht für alle Merkmale höhere Heritabilitäten als Rüden. Die genetischen Korrelationen zwischen entsprechenden Merkmalen bei Rüden und Hündinnen waren mit Werten von 0,91 bis 0,98 für alle Merkmale sehr hoch. Damit ist zu erwarten, dass eine Selektion auf Körpermerkmale beide Geschlechter gleichmäßig beeinflusst und den Geschlechtsdimorphismus nicht verstärkt. Zukünftige Analysen von Körpermerkmalen können demzufolge geschlechtsübergreifend durchgeführt werden. Analyse von genetischen, phänotypischen und umweltbedingten Einflüssen auf das Körpergewicht und Körpermerkmale und deren Zusammenhang mit der Hüftgelenkdysplasie beim Deutschen Schäferhund Einleitung Ein Zusammenhang zwischen Körpermaßen, wie Widerristhöhe (WH) und Body Mass Index (BMI), und HD wurde in verschiedenen Studien diskutiert. Ziel der vorliegenden Studie war es zu untersuchen, ob beim DSH ein Zusammenhang zwischen Körpermerkmalen und HD besteht, der zur Selektion gegen HD genutzt werden könnte. Material und Methoden Die ausgewerteten Daten umfassten 105.756 HD-untersuchte zwischen 1992 und 2003 geborene und beim Verein für Deutsche Schäferhunde (SV) e.V. registrierte  Deutsche Schäferhunde. Für 31.398 Hunde lagen Informationen zu den Körpermaßen WH und BMI vor. Für die Schätzung genetischer Parameter wurden Abstammungsinformationen über vier Generationen einbezogen. Damit gingen Verwandtschaftsinformationen zu 141.000 Hunden, darunter 6.175 Basistiere in die Analysen ein. Die Schätzung genetischer Parameter erfolgte unter Berücksichtigung maternal-genetischer Effekte im linearen Tiermodell unter Verwendung von Gibbs Sampling mit dem Programm MTGSAM. Ergebnisse und Diskussion Die geschätzte additiv genetische Heritabilität des Tieres betrug 0.18 ± 0.01 für HD, 0.49 ± 0.04 für WH and 0.17± 0.02 für BMI. Auf Grundlage der niedrigen phänotypischen und genetischen Korrelationen von -0.07 bis 0.07 zwischen HD und BMI und zwischen HD und WH ist zu erwarten, dass die Einbeziehung von WH und BMI als Hilfsmerkmale zur Selektion gegen HD den Zuchtfortschritt in der deutschen Population des DSH nicht steigern würde. Untersuchungen zur Aussagekraft der Vorhersage von Pedigreezuchtwerten für Hüftgelenkdysplasie beim Deutschen Schäferhund Einleitung In der deutschen Population Deutscher Schäferhunde gelten seit den 1960er Jahren Zuchtbestimmungen gegen HD. Die seit 1966 angewendete phänotypische Massenselektion wurde 1999 durch die Einführung von Best Linear Unbiased Prediction (BLUP) Methoden zur Zuchtwertschätzung ergänzt. Hierbei wurden Pedigree-Zuchtwerte (PZW) im linearen Tiermodell unter Berücksichtigung aller Verwandtschaftsbeziehungen geschätzt. Aus früheren Studien ging hervor, dass der Zuchtfortschritt bezogen auf HD, sowohl für die phänotypische Massenselektion als auch für die Zuchtwertschätzung in verschiedenen Hunderassen, auch dem DSH, bislang nicht zufrieden stellend ist (Flückiger et al. 1995; Swenson et al. 1997; Leppänen and Saloniemi 1999; Hamann et al. 2003; Janutta et al. 2008). Deshalb war das Ziel der Studie, zu vergleichen wie zuverlässig Nachkommenphänotypen mit Hilfe von PZW oder auf Basis der Phänotypinformationen der Eltern vorhergesagt werden können. Material und Methoden Für die genetischen Analysen wurden HD-Befunde von 184.489 DSH, die zwischen 1985 und 2007 geboren wurden, berücksichtigt. Die Verwandtschaftsmatrix umfasste 200.853 Hunde aus 8 Generationen mit 12.307 Basistieren. Die Zuchtwerte auf Grundlage einer Heritabilität von 0,20 mittels BLUP unter der Verwendung des Programms PEST, Version 4.2 (Groeneveld 1990). Für die Schätzung der Pedigree-Zuchtwerte wurden die HD-Befunde der Eltern und aller weiteren Verwandten einbezogen, außer des HD-Befundes des Probanden selbst und aller Verwandten aus demselben Geburtsjahr. D.h. für alle Hunde eines jeden Geburtsjahres wurden PZW, unter Verwendung aller verfügbaren HD-Befunde und Pedigreeinformationen bis zum Jahr der Geburt des Probanden, geschätzt. Ergebnisse und Diskussion Der Anteil erklärter phänotypischer Varianz war niedriger als 1%, wenn die Selektion nur auf dem Phänotyp der Eltern, d.h. auf Massenselektion, basierte. Ein sehr niedriger Anteil von 2% bis 3% durch Pedigree-Zuchtwerte erklärter phänotypischer Varianz entspricht dem bislang geringen Selektionserfolg gegen HD. Folglich ist die Selektion gegen HD mit Hilfe von Pedigree-Zuchtwerten der phänotypbasierten Massenselektion vorzuziehen, aber dennoch limitiert. Untersuchungen zur Möglichkeit der Selektion auf Exterieurmerkmale und geringe Wurfvarianz beim Deutschen Schäferhund Einleitung In der Schäferhundzucht haben sich die Körpermaße Widerristhöhe und Körpergewicht bei den gekörten Rüden und Hündinnen den vom Rassestandard vorgegebenen oberen Grenzen angenähert. Um den Anteil der Hunde, die dem Rassestandard entsprechen, künftig zu steigern, wurden verschiedene Zuchtstrategien im Hinblick auf Exterieurmerkmale und geringe Wurfvarianz derselben beim Deutschen Schäferhund verglichen. Material und Methoden Für 31.398 Deutsche Schäferhunde (DSH) aus den Geburtsjahrgängen 1992 bis 2003 lagen Informationen zu den Körpermaßen Widerristhöhe (WH) und Body Mass Index (BMI) vor. Die Definition der Merkmale Wurfvarianz für WH (vWH) und Wurfvarianz für BMI (vBMI) erforderte das Vorliegen von Körpermaßen für mindestens zwei Wurfgeschwister, so dass hierfür Informationen von 17,154 DSH genutzt werden konnten. Die Schätzung genetischer Parameter erfolgte multivariat im linearen Tiermodell mittels Gibbs Sampling, wobei jeweils ein Körpermaß und seine Varianz innerhalb eines Wurfes einbezogen wurden. Unter Berücksichtigung von Abstammungsinformationen über vier Generationen umfasste die  Verwandtschaftsmatrix insgesamt 65.551 Hunde, darunter 12.249 Basistiere. Die Untersuchung des erwarteten Erfolges einer Selektion auf Exterieur bzw. geringe Varianz des Exterieurs innerhalb der Würfe erfolgte anhand der für die Eltern der Hunde mit Exterieurinformationen geschätzten Zuchtwerte. Um eine Verminderung von WH und BMI bzw. eine größere Einheitlichkeit der Würfe in Bezug auf WH und BMI zu erzielen, wurde ein Ausschluss von Eltern mit einem Zuchtwert von über 120 für das entsprechende Merkmal angenommen. Verglichen wurden dann die Verteilungen von WH und BMI unter den Nachkommen der derart selektierten Eltern mit den entsprechenden Verteilungen bei allen Hunden mit bekannten Körpermaßen. Mögliche Nebeneffekte einer solchen Exterieur-Selektion auf das Auftreten der Hüftgelenkdysplasie (HD), gegen die beim DSH bereits selektiert wird, wurden durch  entsprechenden Vergleich der HD-Grad-Verteilungen untersucht. Ergebnisse und Diskussion Die Heritabilitätsschätzwerte lagen für alle untersuchten Merkmale zwischen 0,19 und 0,34 die additiv genetischen Korrelationen betrugen -0,11 zwischen WH und vWH und 0,11 zwischen BMI und vBMI. Die für die Eltern der Informanten geschätzten Zuchtwerte für WH und BMI waren mit -0,20 bei den Väter und -0,17 bei den Müttern negativ korreliert. Bei einer Selektion auf nur eines der beiden untersuchten Körpermaße ist sich demnach kein Zuchtfortschritt in Bezug auf WH und BMI zu erwarten. Die gleichzeitige Reduktion von WH und vWH erfordert ebenso die Berücksichtigung beider Merkmale bei der Auswahl von Elterntieren. Am effizientesten ließ sich die mittlere WH bei Rüden und Hündinnen durch eine gleichzeitige Selektion auf kleine WH und kleine vWH reduzieren. Relevante Auswirkungen auf die HD-Verteilung sind dabei nicht zu erwarten. Im Gegensatz dazu wurde die gleichzeitige Berücksichtigung aller vier in die Untersuchung einbezogenen Merkmale (WH, vWH, BMI, vBMI) durch die negativen genetischen Korrelationen erschwert, und es deutete sich ein eher ungünstiger Effekt auf die HD-Verteilung an. Um einen maximalen Zuchtfortschritt in Bezug auf die im Rassestandard des DSH aufgeführten Exterieurmerkmale zu erzielen und die Einheitlichkeit des Exterieurs innerhalb der Würfe zu erhöhen, empfiehlt sich daher die Einbeziehung von Zuchtwerten für WH und vWH bei der Zuchttierauswahl.

Quote

Citation style:

Dammann, Melanie: Analysis of systematic and genetic effects on weight and body measurements and their relationships with canine hip dysplasia in German shepherd dogs. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export