Züchtung und Genetik in der Aquakultur

In Abgrenzung zur einfachen (Auf-)Zucht und Haltung versteht man unter Züchtung die kontrollierte Vermehrung mit dem Ziel, bestimmte, gewünschte genetische Eigenschaften einzelner Individuen in der betreffenden Zuchtgruppe zu verstärken oder ungewünschte zu unterdrücken. Durch die systematische Auswahl der zu vermehrenden Elterntiere sollen bei deren Nachkommen die auf Erbinformation basierenden Eigenschaften verstärkt und/oder unterdrückt werden. Voraussetzung für eine erfolgreiche Züchtung ist, dass die jeweilige Eigenschaft in der Zuchtpopulation variiert und dass diese Variation zumindest teilweise auf genetischen Ursachen beruht, d. h. erblich ist. Diese artspezifische Erbinformation wird nicht mit gentechnischen Methoden manipuliert, es handelt sich deshalb nie um GMO (gentechnisch modifizierte Organismen).

Seit der Etablierung erster effizienter Zuchtprogramme für landwirtschaftliche Nutztiere in den 1930er-Jahren wurden in einer Reihe von Leistungseigenschaften beachtliche Steigerungen erreicht. So nahm z. B. die Zahl der pro Huhn und Jahr gelegten Eier von ca. 120 in den 1940er-Jahren auf mehr als 320 Mitte der 1980er-Jahre zu. Die mittlere Milchproduktion pro Kuh und Laktationsperiode (305 Tage) erhöhte sich von ca. 2000 kg im Jahr 1945 auf über 5000 kg im Jahr 1980 und die mittlere tägliche Gewichtszunahme in der Schweinemast stieg von ca. 450 g um das Jahr 1960 auf 800 g in den 1980er Jahren.

tl_files/data_site/REDAKTIONSDATEN/Fotos/Themenbereiche/Genetik Zuchtlinien/Domestikation/500 Domestikation mit Text.pngIm Gegensatz zu landlebenden Nutztieren sind kommerzielle Zuchtprogramme in der Aquakultur jedoch auf wenige Arten beschränkt. Für viele, insbesondere marine Arten basiert die Produktion ungeachtet ständig wachsender Mengen häufig auf dem Fang wilder Elterntiere und/oder deren Brut. Dabei besitzen aquatische Arten einige Vorteile für die Durchführung von Zuchtprogrammen:

• Die hohe Fruchtbarkeit (insbesondere die hohen Eizahlen), im Vergleich zu landlebenden Nutztieren und die daraus resultierenden hohen Nachkommenzahlen ermöglichen hohe Selektionsintensitäten.

• Die meist externe Befruchtung kann künstlich gesteuert werden, erlaubt eine hohe Flexibilität in den Paarungsschemata und bietet relativ einfache Möglichkeiten zur Erzeugung steriler, triploider Individuen, die dazu beitragen, ökologische Auswirkungen auf Wildbestände zu reduzieren; so wird verhindert, dass sich Wild- und Zuchtfisch miteinander fortpflanzen und eine genetische Veränderung der Bestände das ökologische Gleichgewicht beeinträchtigt (Escapees)

• Die Erzeugung und Haltung der Zuchttiere ist kostengünstiger als bei landlebenden Nutztieren.

Dem stehen allerdings auch einige Nachteile gegenüber, die zumindest teilweise für den Mangel an Zuchtprogrammen mitverantwortlich sind:

• Logistische Probleme bei den notwendigen Leistungsprüfungen und - vergleichen verteuern die Zuchtprogramme.

• Bei den meisten Aquakulturarten besitzt das einzelne Individuum einen nur geringen ökonomischen Wert, wodurch die Entwicklung systematischer Zuchtprogramme unattraktiv erscheinen mag.

• In geschlossenen Populationen kann die hohe Fruchtbarkeit schnell zu Inzuchtdepressionen führen, wenn keine speziellen Vorkehrungen getroffen werden.

Ein generelles Zuchtziel für aquatische Arten zu formulieren ist unmöglich, da es sowohl von der jeweiligen Art als auch von den Haltungssystemen (Teich, Durchflussanlage, geschlossener Kreislauf usw.) abhängig ist. Dennoch dürfte sich für die Aquakultur in den meisten Fällen das folgende Ranking von Merkmalen entsprechend ihrer wirtschaftlichen Bedeutung ergeben:

1. Wachstumsrate

2. Futterverwertung

3. Krankheitsresistenz

4. Produktqualität

5. Alter bei Eintritt der Geschlechtsreife (nicht für alle Arten zutreffend)

Für den Spezialfall Sea-Ranching sind zwei Merkmale von herausragender Bedeutung:

1. Rückkehrhäufigkeit

2. Wachstumsrate

Zahlreiche Studien zeigen für alle genannten Merkmale eine genetische Basis, so dass es prinzipiell möglich sein sollte, eine züchterische Verbesserung zu erzielen. Ob dies auch sinnvoll und ökonomisch rentabel ist, muss im Einzelfall unter Berücksichtigung der konkreten Rahmenbedingungen entschieden werden.

Als klassische Zuchtverfahren kommen, wie bei anderen landwirtschaftlichen Nutztieren auch, die Auslese und Kreuzung in Frage. Während bei der Auslesezüchtung innerhalb einer geschlossenen Population die geeignetsten Individuen oder Familien für die Vermehrung ausgewählt werden, zielt die Kreuzungszüchtung entweder auf die Kombination positiver Eigenschaften zweier oder mehrerer Populationen (z. B. schnelles Wachstum der Population A mit hoher Krankheitsresistenz der Population B) oder die Nutzung von Heterosis-Effekten (die Leistung der Kreuzungs-Nachkommen ist höher als die durchschnittliche Leistung der Eltern) ab. Dabei können neueste molekular-genetische Techniken, wie z. B. die Identifizierung und Charakterisierung von Kandidatengenen (Gene, die Assoziationen zu den interessierenden Eigenschaften aufweisen), die Erstellung von Genom-Karten oder die Sequenzierung ganzer Genome dazu beitragen, die Effizienz von Zuchtprogrammen wesentlich zu erhöhen.

Informationen zu laufenden Zuchtprogrammen in der Aquakultur sind nur schwer zu ermitteln und stellen darüber hinaus nur Momentaufnahmen dar. So berichtete Neira (2010) über die Ergebnisse einer Umfrage in Entwicklungsländern (außer Chile). Demnach gab es insgesamt 41 Zuchtprogramme (34 mit Fischen, 6 mit Krebsen, 1 mit Abalone). Unter den züchterisch bearbeiteten Fischen dominierten verschiedene Tilapia-Arten mit insgesamt 26 Zuchtprogrammen, gefolgt vom Karpfen mit 4 Zuchtprogrammen. Geografisch gesehen wurden die meisten Zuchtprogramme (28) in Asien durchgeführt, Lateinamerika folgte mit 7 und Afrika mit 6. Eine analoge Statistik für die entwickelten Industrieländer lieferten Rye et al. (2010). Demnach gab es in Nordamerika und Chile, Europa und Ozeanien insgesamt 62 Zuchtprogramme, die auf Familien-Selektion basierten. Die meisten (32) befassten sich mit Salmoniden, allen voran mit dem Atlantischen Lachs und der Regenbogenforelle mit jeweils 13 Zuchtprogrammen.

          Art     Anzahl der Zuchtprogramme Produktionsvolumen 2012 in t (FAO)
Tilapia (Tilapia spec.) 26 3.197.330 
Atlantischer Lachs (Salmo salar) 13 2.066.560 
Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) 13  855.982 
Silberlachs (Oncorhynchus kisutch) 171.681 
Karpfen (Cyprinus carpio) 3.791.912 




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Interessant ist die Tatsache, dass nahezu 100% der gegenwärtigen Welt-Aquakulturproduktion an Atlantischem Lachs auf Beständen basiert, die einer systematischen Züchtung unterzogen werden. Demnach dürften zur Zeit wenig mehr als 100 verschiedene Zuchtprogramme weltweit existieren.
EU-weit wird daher u. a. im Rahmen des Diversify-Projekts die Eignung verschiedener Arten für die kommerzielle Zucht evaluiert. In Deutschland existieren zurzeit noch keine kommerziell betriebenen Zuchtprogramme. Der Entwurf des Nationalen Strategieplans Aquakultur vom 30.01.2014 sieht jedoch als eine Maßnahme zur Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit die Auflegung neuer Zuchtprogramme für wirtschaftlich wichtige Aquakulturarten sowie von Forschungsvorhaben an etablierten Zuchtlinien vor.


Zitierte Literatur:

Duarte, C. M., Marba, N., Holmer, M., 2007. Rapid Domestication of Marine Species. Science 316, 382 - 383

Gjedrem, T., 2005. Selection and Breeding Programs in Aquaculture. Springer Verlag Dordrecht, Berlin, Heidelberg, New York.

Neira, R., 2010. Breeding in aquaculture species: genetic improvement programs in developing countries. Proceedings of the 9th World Congress on Genetics Applied to Lifestock Production. Leipzig, Germany, 1-6 August 2010.

Rye, M., Gjerde, B., Gjedrem, T., 2010. Genetic improvement programs for aquaculture species in developed countries. Proceedings of the 9th World Congress on Genetics Applied to Lifestock Production. Leipzig, Germany, 1-6 August 2010.

 

Links:


Nationaler Strategieplan Aquakultur für Deutschland