Versuchsplanung für genomgestützte Auswertungen unter Berücksichtigung der theoretischen Kovarianz zwischen SNPs

• Antragstellerin: Dr. Dörte Wittenburg
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320694892

In der Tierzucht werden molekulare Daten (z.B. Einzelnukleotidpolymorphismen; SNPs) als erklärende Variablen in ein statistisches Modell aufgenommen, um eine verbesserte genom-basierte Auswertung der Merkmalsausprägung beim Nutztier zu erreichen. Wichtig für die Tierzucht ist, dass dies zu präziser geschätzten Zuchtwerten von Tieren ohne bisherige eigene Leistung führt. Außerdem ermöglicht die SNP-basierte Auswertung die Aufklärung der genetischen Architektur von Merkmalsausprägungen - nicht nur die Position auf dem Genom sondern auch die Größe eines Effektes sind relevante Parameter. Besonders bei den heutzutage verfügbaren hochdimensionalen SNP-Daten kann ein einzelnes Basenpaar auf dem Genom als ursächliche Variante lokalisiert werden. Das Problem bei den hochdimensionalen SNP-Daten ist allerdings, dass die Präzision von geschätzten Effekten nur durch zeitaufwendige Schätzverfahren approximiert werden kann und keine analytische Formel existiert. Weil die Präzision der Effektschätzung auch den Test auf Signifikanz beeinflusst, ist die zuverlässige Identifikation von ursächlichen Varianten erschwert. Ein Ziel des Projektes ist es, den Standardfehler von SNP-Effektschätzungen und die Güte des Signifikanztestes theoretisch abzuleiten. Insbesondere wird die Konstellation, dass mehr SNPs als Individuen existieren, untersucht. Die theoretischen Betrachtungen werden anhand von simulierten und auch realen Daten, die öffentlich verfügbar sind, validiert. Bei der Planung neuer Experimente sollte eine hinreichende Güte beim Testen von SNP-Effekten angestrebt werden. In einem zweiten Abschnitt des Projekts wird deshalb untersucht, wie ein Mindeststichprobenumfang für eine genetische Auswertung in einer speziellen Zielpopulation berechnet werden kann. Diese Zielpopulation kann eine gemischte Population bestehend aus Halb- und/oder Vollgeschwisterfamilien sein. Weil genotypische Daten von Tieren aus der Zielpopulation für gewöhnlich nicht verfügbar sind, wird die theoretische Verteilung der SNP-Genotypen anhand der elterlichen Genominformationen abgeleitet. Die Kriterien für ein optimales Versuchsdesign werden herausgearbeitet, wobei merkmalsspezifische Parameter, die der Experimentator vorzugeben hat, und populationsspezifische Parameter, die für die Berechnung der theoretischen Verteilung der SNP-Genotypen gebraucht werden, einbezogen werden. Das endgültige Ziel des Projektes ist, Versuchspläne zur Aufklärung der genetischen Architektur von ausgewählten Merkmalen zur Verfügung zur stellen. Die praktische Anwendbarkeit steht dabei im Vordergrund.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen