KOTIELÄINJALOSTUKSEN TIEDOTE No 93 Itä-, länsi- ja pohjoissuomenkarjan populaatiorakenne biokemiallisen ja polymorfismin ja rungon mittojen perusteella Juha Kantanen Helsingin Yliopisto Kotieläinten jalostustieteen laitos Helsinki 1991 Julkaisija: Kotieläinten jalostustieteen laitos, Helsingin Yliopisto, Viikki Kotieläinjalostuslaitos, Maatalouden Tutkimuskeskus, Jokioinen Itä-, länsi- ja pohjoissuomenkarjan populaatiorakenne biokemiallisen polymorfismin ja rungon mittojen perusteella Juha Kantanen kotieläinten jalostustieteen pro gradu-työ 1991 ISBN 951-45-6005-1 ISSN 0356-1429 Helsinki 1991 Yliopistopaino Tiivistelmä Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, mitkä veriryhmäjärjestel- mien alleelit ja proteiinivariantit ovat ominaisia Suomen alkuperäi- sille nautaroduille, itä-, länsi- ja pohjoissuomenkarjalle (ISK, LSK ja PSK). Verityypitysaineiston perusteella arvioitiin rotujen geneet- tinen tasapainotila, heterotsygotia-aste ja rotujen väliset geneetti- set etäisyydet. Lisäksi tarkasteltiin ISK-, LSK- ja PSK-lehmien rungon ja raajojen mittoja. Tutkimusaineisto koostui kolmesta osasta. Veriryhmien ja -proteiinien tutkimusaineisto saatiin veri- tyypitysmäärityksistä, jotka tehtiin 418 eläimen verestä Ok. Suo- men Keinosiemennyskeskuksen veriryhmälaboratoriossa. Verinäyt- teet analysoitiin hemolyyttistä testiä käyttäen. Seerumiproteiinit määritettiin yksi- tai kaksisuuntaisella elektroforeesimenetelmällä. Rungon mittausaineistoa varten mitattiin 208 ISK-, LSK- ja PSK- lehmää. Aineistosta laskettiin 11 rungon mitan keskiarvot, ha- jonnat ja vaihtelukertoimet. Kiinteiden tekijöiden mallilla arvioi- tiin rodun, maantieteellisen alueen, tiineyskuukauden, poildmaker- ran ja karjantarkkailuun kuulumisen vaikutusta mittojen vaihte- luun. Suomenkarjan karjantarkkailun tiedot vuosilta 1988-89 saa- tiin Maatalouden Laskentakeskuksesta. Tutkimusaineiston tarkkai- luun kuuluvia lehmiä voitiin pitää lähes edustavana otoksena koko sk-tarkkailuaineistosta vuoden 1989 tietojen osalta. LSK oli las- kettujen 7 lokuksen perusteella geneettisessä tasapainotilassa. ISK ei ollut yhden eikä PSK kahden lokuksen osalta tasapainossa. Eri lokusten heterotsygotia-asteiden perusteella arvioituna ISK oli ge- neettisesti muuntelevin rotu. Sen heterotsygotia-aste oli korkeampi kuin muiden rotujen, koska se oli osittain jakautunut geneettisesti erilaisiin sukulinjoihin. Vähiten muuntelua ilmeni PSK:ssa. ISK:n, LSK:n ja PSK:n väliset geneettiset etäisyydet vaihtelivat arvioin- tiin käytetyn lokusryhmän mukaan. Kahden veriryhmä- ja viiden proteiinijärjestelmän perusteella LSK:n ja PSK:n välinen etäisyys oli pienempi kuin LSK:n ja ISK:n. ISK:n ja PSK:n välinen etäisyys oli suurin arvioiduista. ISK:n, LSK:n ja PSK:n väliset etäisyydet olivat lähes yhtä suuria tai suurempia kuin ayrshiren ja friisiläi- sen välinen. Veriryhmä- ja proteiinijärjestelmien perusteella ISK, LSK ja PSK olivat kolme eri rotua. LS-varianssianalyysin mukaan LSK oli puhtaista roduista rungon mitoiltaan suurin ja PSK pie- nin. Etelä-Suomen alkuperäisrotujen lehmät olivat kookkaimpia ja Pohjois-Suomen pienimpiä. Alueelliset erot johtuvat mahdolli- sesti Pohjois-Suomen ympäristöolosuhteista, jotka ovat karjankas- vatukselle epäedullisemmat. Tiineyskuukaudella, poildmakerralla ja karjantarklcailuun kuulumisella oli tilastollisesti erittäin merkit- sevä (p < 0.001) vaikutus useimpien rungon mittojen vaihteluun. Sisällys 1 2 Johdanto Veren biokemiallinen polymorfismi 2.1 Naudan veriryhmäjärjestelmät 2.2 Eräitä naudan veren proteiineja 1 3 3 4 3 Naudan geneettinen muuntelu 6 3.1 Geneettisen muuntelun muodostuminen 6 3.2 Rotujen fylogenetiikka 7 3.3 Populaation homotsygotian ja geneettisen tasapainon ar- viointi 7 4 Geneettisen muuntelun väheneminen rotujen välisesti 9 5 Geneettisen muuntelun väheneminen rotujen sisäisesti 10 5.1 Sukusiitoksen vaikutus 10 5.2 Geneettisen ajautumisen vaikutus 12 5.3 Valinnan vaikutus 14 6 Muuntelun säilyminen pienessä populaatiossa 16 6.1 Elävien eläinten säilytys 16 6.1.1 Esimerkkej ä p aritusj ärjestelmistä 17 6.1.2 Esimerkki j alostusohj elmasta 18 6.2 Alkioiden pakastus 19 6.3 Munasolujen ja siittiöiden paka.stus 20 6.4 DNA:n säilytys 21 7 Itä-, länsi- ja pohjoissuomenkarja esimerkkipopulaatioina 22 7.1 Tilastotietoa suomenkarjasta 22 7.2 Suomenkarjan geneettisiä erityispiirteitä 23 8 Tutkimusaineisto ja tutkimusmenetelmät 26 8.1 Tutkimusaineisto 26 8.1.1 Tutkitut rodut, eläinten polveutuminen ja maantie- teellinen sijainti 26 8.1.2 Veriryhmätutkimustiedoston sisältö 29 8.1.3 Rungon mittaustiedoston sisältö 29 8.2 Verityypitysaineiston tutkimusmenetelmät 30 8.2.1 Suljettujen järjestelmien alleelifrekvenssien laskemi- nen ja geneettisen tasapainotilan arviointi 32 8.2.2 Muiden veriryhmäjärjestelmien fenotyyppi- ja allee- lifrekvenssien laskeminen 32 8.2.3 Heterotsygotia-asteen ja geneettisen etäisyyden ar- viointi 33 8.3 Rungon mittausaineiston tutkimusmenetelmät 34 8.3.1 Mittauskohdat 34 8.3.2 Aineiston käsittely 35 8.4 Karjantarkkailutulosten aineisto 37 9 Veriryhmätutkim.usten tulokset 38 9.1 Suljettujen järjestelmien alleelifrekvenssit 38 9.1.1 F- ja R'-veriryhmäjärjestelmät 38 9.1.2 Postalbumiini (Pa) 38 9.1.3 Transferriini (Tf) 38 9.1.4 Post-transferriini 1 ja 2 (Ptf 1 ja Ptf 2) 39 9.1.5 al-proteaasi inhibiittori (Pi-2) 40 9.2 Geneettinen tasapainotila suljettujen järjestelmien perus- teella 40 9.3 Avoimet järjestelmät 41 9.3.1 J-, L-, M-, T'- ja Z-veriryhmäjärjestelmien alleeli- frekvenssit 41 9.3.2 B-veriryhmäjärjestelmä 42 9.3.3 C-, A- ja S-veriryhmäjärjestelmät 46 9.4 Eläinten väliset alueelliset erot 48 9.5 Isolaation (eristyneisyyden) vaikutus ISK-rodussa 49 9.6 Eri rotujen geneettinen muuntelu 50 9.7 Eri rotujen geneettinen etäisyys 50 10 Rungon mittojen tulokset 55 10.1 Rungon mittojen keskiarvot, hajonnat ja vaihtelukertoimet 55 10.2 Tutkittujen tekijöiden vaikutus rungon mittojen vaihteluun 57 10.2.1 Alueen vaikutus 57 10.2.2 Rodun vaikutus 57 10.2.3 Muiden tekijöiden vaikutuksia 59 10.2.4 Isän syntymävuoden vaikutus LSK-aineistossa . 60 10.2.5 ISK-sonnien vaikutus 61 10.2.6 PSK:n emälinjojen vaikutus 66 10.3 Rungon mittojen väliset fenotyyppiset korrelaatiot . . . 66 11 11 Maidontuotanto-ominaisuuksien keskiarvot, hajonnat ja vaihtelukertoimet 69 12 Tutkimustulosten tarkastelua ja johtopäätökset 71 Kirjallisuus 75 Liitt eet 83 Liite 1. Tutkittujen eläinten maantieteellinen sijainti 83 Liite 2. Mittauskohdat 84 Liite 3 . Ay- ja fr-eläinten alleelifrekvenssit (% ) 85 Taulukot 1 Lisääntyvien naaraiden ja urosten lukumäärä vaikuttaa te- holliseen populaatiokokoon 11 2 Heterotsygotian menetys (%) alkuperäisestä heterotsygo- tiasta 1, 5, 10 ja 50 sukupolven kuluttua eri h2- ja Ne- arvoilla ( S CHijLER ja HERREND Ö RFER 1984) 14 3 Pakastettavien alkioiden määrä, kun tuotetaan alkionsiir- roin 25 fertiiliä hiehoa (BREm 1988) 20 4 Karjantarkkailuun kuuluneiden suomenkarjan lehmien osuus (%) kaikista tarkkailuun kuuluneista lehmistä neljän maa- talouskeskuksen (maanviljelysseuran) alueella (ANoN. 1949, 1953, 1961, 1967, 1972, 1976, 1981, 1986) 22 5 Suomenkarjan (Sk) määrän muutokset (ANON 1972, 1974, 1976, 1978, 1981, 1986, 1988b, 1989 ja 1990) 24 6 Tuotantotietoja suomenkarjasta (Sk) ja kaikista Suomen tarkkailulehmistä (Ty) (ANON. 1962, 1967, 1972, 1976, 1981, 1986, HELANDER 1990. Suullinen tiedonanto.) . . . . 24 7 Tutkimuksen eläinten rotu- ja sukupuolijakauma 27 8 Puhdasrotuisten eläinten polveutuminen. Rungon mittaus- aineistossa on ilmoitettu ainoastaan lehmien isät 28 9 Testatut veriryhmätekijät 31 10 F- ja R'-veriryhmä- ja proteiinjärjestelmien alleelifrekvens- sit (%) roturyhmittäin ja frekvenssieroj en tilastollinen mer- kitsevyys 39 11 Geneettisen tasapainon toteaminen 40 12 J-, L-, M-, T'- ja Z-järjestelmien alleelifrekvenssien arviot (%) ja frekvenssien keskivirheet 42 13 Fnotyyppien perusteella lasketut B-tekijäfrekvenssit (%) 44 111 14 B-alleeliryhmien frekvenssit (%) roduittain 45 15 C-veriryhmätekijöiden frekvenssit (%) 47 16 A-veriryhmän fenotyyppien frekvenssit (%) roduittain . 47 17 A-veriryhmän alleeleiden frekvenssit (%) 48 18 Eri rotujen S-veriryhmän fenotyyppien frekvenssit (%) . 48 19 Alleelifrekvenssit (%) al- ja a2-alueilla 49 20 Isolaation (eristyneisyyden) vaikutus alleelifrekvensseihin (%) ISK-ro dussa 52 21 Rotujen heterotsygotia-aste (h ja H) (%) 53 22 Rotujen väliset geneettiset etäisyydet kolmea eri lokusryh- mää käyttäen. 53 23 ISK-, LSK- ja PSK-lehmien rungon mittojen keskiarvot (senttimetreissä), hajonnat ja vaihtelukertoimet 55 24 Rungon mittojen pienimmät ja suurimmat arvot (sentti- metrejä) 56 25 Alueen vaikutus rungon mittoihin. Luvut ovat poikkeamia LS-yleiskeskiarvoista 58 26 Rodun vaikutus rungon mittojen vaihteluun. Luvut ovat poikkeamia LS-yleiskeskiarvoista 60 27 Tiineyden vaikutus rinnan ympärykseen ja leveyteen. Lu- vut ovat poikkeamia LS-yleiskeskiarvoista. 61 28 Poikimakerran vaikutus rungon mittoihin. Luvut ovat poik- keamia LS-yleiskeskiarvoista. 62 29 Karjantarkkailuun kuulumisen vaikutus. Luvut ovat poik- keamia LS-yleiskeskiarvoista. 63 30 ISK-sonnien vaikutus rungon mittoihin. Luvut ovat poik- keamia ISK-aineiston LS-yleiskeskiarvoista. 64 31 Isolaation (eristyneisyyden) vaikutus ISK:n rungon mittoi- hin. Luvut ovat poikkeamia ISK:n omien sonnien tyttärien LS-yleiskeskiarvoista 65 32 Emälinjan vaikutus lehmien rungon mittojen vaihteluun PSK-aineistossa 67 33 Rungon mittojen väliset fenotyyppiset korrelaatiot . . . . 68 34 Tarkkailutulosten keskiarvot, hajonnat ja vaihtelukertoimet 70 35 Karj antarkkailutulosten vaihteluvälit 70 36 Eläinten jakauma (%) poikimakertojen mukaan 70 iv Kuvat 1 ISK:n, LSK:n ja PSK:n sekä LSK:n, ay:n ja fr:n välisiä geneettisiä etäisyyksiä kuvaavat dendrogrammit (lokusryh- mät 1, 2 ja 3) 54 1 Johdanto Kotieläimistä on kehitetty erilaisia rotuja. Rodulla tarkoitetaan samaan lajiin kuuluvaa eläinryhmää, jonka yksilöt poikkeavat rotuominaisuuksil- taan muista saman lajin eläinryhmistä. Sopeutuminen paikalliseen ympä- ristöön vaikutti rotuominaisuuksien syntyyn. Suurin osa jäljellä olevista nautaroduista poikkeaa alkuperäisestä, kesystä naudasta sekä luonteel- taan että tuotanto-ominaisuuksiltaan. Kesyjen eläinten perimä sisältää valtaosaltaan sellaisia geeniyhdistelmiä, jotka ovat luonnonolosuhteissa epäedullisia. Näitä geeniyhdistelmiä on toisaalta tarvittu ihmisen har- joittamassa kotieläintuotannossa. Kesy nauta (Bos -1cturns) polveutuu 1600-luvulla sukupuuttoon kuol- leesta alkunaudasta (Bos -taurus prirnigenius). Täten naudan geeniaines on ainoastaan kesytetyissä nautaroduissa. Kotieläinlajia voidaan pitää geneettisesti eli perinnöllisesti monimuo- toisena, jos lajista on olemassa useita erityyppisiä rotuja. Rotujen välisiä geneettisiä eroja voidaan tarkastella veriryhmäalleeleiden ja eri proteiinien varianttien frekvenssien, rakenteellisten ominaisuuksien ja tuotantokyvyn perusteella. Ihminen on kaventanut kotieläinlajien geneettistä muuntelua hävittämällä kotieläinrotuja. Monet paikalliset rodut ovat lisäksi vaarassa kuolla sukupuuttoon. Pienen, uhanalaisen rodun geneettinen monimuotoisuus kapenee muun muassa sukusiitoksen vuoksi. Uhanalainen rotu tarvitsee säilytysohjel- man, jotta rodun geneettisiä erityisominaisuuksia ei menetetä. Säilytys- ohjelman perustaksi tarvitaan tutkimusta muun muassa rodun populaa- tiorakenteesta ja ominaisuuksista. Maamme alkuperäinen nautarotu, suomenkarja, jakaantuu itä-, länsi- ja pohjoissuomenkarjaan. Kielitieteen avulla on voitu päätellä, että esi- isillämme oli jo pari tuhatta vuotta sitten vaaleapäisiä kyyttöjä ja yksi- värisiä sarvipäitä, joista itä- ja länsisuomenkarja polveutuvat (VILKUNA 1976). Yksi varhaisimmista Pohjois-Skandinavian karjaa kuvaavista kir- joituksista on vuodelta 1296. Lapin karjaa luonnehdittiin sarvettomaksi ja väriltään vaaleaksi tai vaaleankeltaiseksi (PELTOVUOMA 1916). Vuonna 1989 suomenkarjaa oli 9 800 lehmää (ANON 1990). Suurin osa suomen- karjasta kuuluu länsisuomenkarjaan, sillä itä- ja pohjoissuomenkarjaa on jäljellä enää muutamia kymmeniä yksilöitä. Tutkimuksen kirjallisuusosan perusteella selvitetään, miten naudan veriryhnaiä ja veren proteiinijärjestelmiä voidaan hyödyntää tutkittaessa nautarotujen sukulaissuhteita ja homotsygotia-astetta. Lisäksi tarkastel- laan geneettistä muuntelua supistavia tekijöitä ja menetelmiä, joilla voi- daan säilyttää uhanalaisia rotuja ja niiden geeniainesta. Tutkimusaineiston perusteella selvitetään, mitkä veriryhmäjärjestel- mien alleelit ja proteiinivariantit ovat tyypillisiä itä-, länsi- ja pohjois- suomenkarjalle. Veritutkimusten perusteella arvioidaan näiden rotujen välisiä geneettisiä etäisyyksiä. Myös näiden rotujen tuotanto- ja raken- neominaisuuksia tarkastellaan. 2 2 Veren biokemiallinen polymorfismi Veriryhmäjärjestelmät sekä punasolujen ja seerumin proteiinit ovat po- lymorfisia järjestelmiä. Polymorfismilla tarkoitetaan sitä, että populaa- tiossa esiintyy samanaikaisesti useita fenotyyppejä tai geenejä. Vähälu- kuisimman muodon esiintymistaajuus eli frekvenssi on niin suuri, että se ei johdu pelkästään toistuvista mutaatioista. Lokus on polymorfinen eli muunteleva, kun yleisimmän alleelin taajuus ei ylitä 0.99:ä. (FALCONER 1981). 2.1 Naudan veriryhmäjärjestelmät Naudan veriryhmätutkimuksissa edistyttiin 1940-luvulla, kun FERGUSON (1941), FERGUSON ym. (1942) ja STORMONT (1950) löysivät naudan ve- restä 40 erilaista veriryhmätekijää (faktoria) eli antigeenia. Tekijät saivat tunnuksikseen kirjaimet siten, että ensimmäisenä löydettyä veriryhmäte- kijää alettiin kutsua A:ksi, toisena havaittua B:ksi ja niin edelleen. Yksilön veriryhmän määrävät veren punasolujen pintaan sijoittuneet glykoproteiinit, jotka antavat puna,soluille niille tyypillisen pintarakenteen eli antigeeniominaisuuden. Veren seerumi sisältää vasta-ainetta eli agglu- tiinia eli antibodia sitä antigeenia vastaan, jota yksilöllä ei ole. Seerumilla tarkoitetaan veren soluväliainetta eli plasmaa, josta on poistettu fibri- nogeeni. Esimerkikisi A-veriryhmään kuuluvalla ihmisellä on seerumissa anti-B:tä. Vasta-aine aiheuttaa vierastyyppisten punasolujen sakkautu- misen eli agglutinaation (NErmANN-SoRENSEN 1958). Naudalta on löydetty yli 50 erilaista veriryhmätekijää (LARSEN ym. 1974). Uusien veriryhmätekijöiden löytyminen on mahdollista. Kunkin veriryhmätekijän periytymiseen vaikuttavat multippelit alleelit eli saman geenin useat muodot, jotka periytyvät kodominantisti. Kodominantit al- leelit tuottavat heterotsygootissa kumpikin oman geenitnotteensa (SORSA ym. 1979). Naudan veriryhmätekijät muodostavat 11 veriryhmäjärjestel- mää (A, B, C, F, J, L, M, S, Z, R' ja T'). Kunkin järjestelmän tekijöiden geenit sijaitsevat samassa kytkentäryhmässä. Nämä geenit ovat auto- somaalisia eli sijaitsevat muissa kuin sukupuolikromosomeissa. B-veriryhmäjärjestelmä sisältää eniten veriryhmätekijöitä. Veriryh- mälaboratorion polveutumistarkistuksissa määritetään 24 B-tekijää. B- tekijöitä koodaavan DNA-osan pituus on 0.7 senttimorgania. Osa gee- neistä sijaitsee kromosomissa peräkkäin geeniryhm änä (GRoscLAUDE ym. 1979). Tämän takia yksilön fenotyypissä havaitaan tekijöiden muodosta- raja yhdistelmiä, jotka periytyvät vanhemmalta jälkeläiselle yhtenä ko- konaisuutena (RUITERKAMP ym. 1977). Kromosomin sisäinen rekombi- 3 naatio luo uusia tekijäyhdistelmiä, ja tätä geenien kytkennän purkautu- misen yleisyyttä käytetään geenien välimatkan mittana. GROSCLAUDEri ym. (1979) mukaan eri roduilla B-veriryhmätekijöiden geenikartta on sa- manlainen, koska kesyn naudan (Bos taurus) rodut polveutuvat samasta alkunaudasta. Nautaroduilla on havaittu enimmillään 200 erilaista teki- jäyhdistelmää, joista ainoastaan noin 20:n yhdistelmän frekvenssi ylittää yhden prosentin. C-veriryhmäjärjestelmä on geneettisiltä ominaisuuksiltaan B-järjestel- män kaltainen. Myös C-tekijät muodostavat yhdistelmiä, jotka periytyvät vanhemmalta jälkeläiselle yhtenä yksikkönä (GE--n's.IN ym. 1981). A-, B-, C-, J-, L-, M-, S-, Z- ja T'-veriryhmäjärjestelmiä kutsutaan avoimiksi järjestelmiksi. Näissä järjestelmissä yksilön genotyyppiä ei yleen- sä saada selville tarkastelemalla pelkästään yksilön fenotyyppiä, vaan ge- notyypin määrittämiseksi on tunnettava vanhempien tai jälkeläisten ve- riryhmät. Suljetuissa järjestelmissä, joita ovat muun muassa F- ja - veriryhmäjärjestelmät sekä useat veren polymorfiset proteiinit, genotyy- pit voidaan todeta suoraan fenotyypistä (LARSEN ym. 1974). Avoimessa järjestelmässä on dominanssi periytyminen ja suljetussa järjestelmässä ko- dominanssi. 2.2 Eräitä naudan veren proteiineja Veriryhmien lisäksi verestä tutkittavia polymorfisia järjestelmiä ovat eri- laiset proteiinit. Näitä ovat muun muassa seerumialbumiini, postalbu- miini, transferriini, posttransferriini ja entsyymit. Näistä proteiineista esiintyy erilaisia proteiinityyppejä eli variantteja, jotka poikkeavat toisis- taan aminohappokoostumukseltaan. Kunkin variantin esiintymistä sääte- lee yksi geeni. Eri proteiinivariantit ovat alunperin syntyneet mutaatioista siten, että proteiinin polypeptidiketjussa on aminohappoja korvautunut toisilla ami- nohapoilla (LusE 1970). Mutaatiot ovat yleensä olleet neutraaleja eivätkä ole vaikuttaneet proteiinin fysiologisiin toimintoihin (CREIGHTON 1984). Albumiinit luokitellaan yhtenäisiin proteiineihin, joiden hydrolyysis- sä saadaan ainoastaan aminohappoja (EREAmA 1974). Postalbumiini on saanut nimensä sen mukaan, miten se sijaitsee elektroforeesigeelissä al- bumiinin nähden. Postalbumiinin nauhat havaitaan geelissä albumiinin alapuolella. Seerumin postalbumiini osallistuu tyroksiinin kuljetukseen (CREIGHTON 1984). Tavallisimmat naudan postalbumiinin genotyypit ovat FF (=AA), FS (=AB) ja SS (=BB). 'Transferriini luokitellaan glykoproteiineihin. Se sisältää proteiinien 4 lisäksi muun muassa runsaasti mannoosia (EREAmA 1978). Transferriini- molekyylistä voidaan havaita kaksi puoliskoa, jotka ovat koostumuksel- taan samanlaisia. On Mahdollista, että transferriinigeenissä on tapahtu- nut duplikaatio evoluution aikana (MAEDA ym. 1980). Transferriini osal- listuu raudan kuljetukseen ja varastointiin seerumissa (EREAmA 1978). Elektroforeesigeelissä voidaan havaita kaksi proteiiniryhmää posttrans- ferriinin alueella. Posttransferriini 1 (Ptf 1) sijaitsee transferriinin ala- puolella ja posttransferriini 2 (Ptf 2) on puolestaan Ptf 1:n alla. Ptf 1:n variantteja voidaan merkitä A:lla ja B:llä ja Ptf 2:n variantteja F:llä ja S:llä (GAENE ym. 1977). Useissa tutkimuksissa on pyritty löytämään veren biokemiallisen poly- morfismin yhteyksiä kvantitatiivisiin tuotanto-ominaisuuksiin (muun muas- sa ASHTON 1960, NEIMANN-SORENSEN ROBERTSON 1961 ja KUSHNER ym. 1973). Kvantitatiiviseen ominaisuuteen vaikuttavat useat geenit ja ympäristötekij ät. 5 3 Naudan geneettinen muuntelu 3.1 Geneettisen muuntelun muodostuminen Geneettiseen muunteluun vaikuttavien tekijöiden suhteellisesta merkityk- sestä on esitetty kaksi teoriaa: selektionistinen ja neutralistinen teoria. Selektionismin mukaan ne alleeleiden taajuudet, joita esimerkiksi elektro- foreesissa voidaan todeta, ovat seurausta luonnonvalinnan vaikutuksesta alleeleiden taajuuksiin. Mutaatiot tuottavat erilaisia alleeleita. Uudet al- leelit voivat olla edullisia tiettyinä genotyyppien yhdistelminä. Tällöin nii- den frekvenssi kasvaa ja syntyy polymorfismi. Luonnonvalinta voi suosia heterotsygootteja, mikä ilmenee heteroosina muun muassa hedelmällisyy- dessä et asapainoUava valinla). Neutralismin mukaan geneettinen ajau- tuma eli alleelifrekvenssien satunnainen vaihtelu sukupolvittain vaikuttaa alleeleiden runsaussuhteisiin enemmän kuM tasapainottava valinta. Neut- ralismissa on korostettu, että valtaosa elektroforeettisesta muuntelusta on valinnan kannalta merkityksetöntä (LOKKI ym. 1986). Uutta muunte- lua syntyy myös meioosissa. Meioosi tuottaa uusia geeniyhdistelmiä sekä kromosomien vapaan yhdistymisen että kytkeytyneiden geenien välisen geenienvaihdunnan kautta. BRAENDin. (1981) mukaan kotieläinten veriryhrnien ja proteiinipoly- morfismin tutkimusten perusteella voidaan olettaa, että luonnonvalinta on vaikuttanut mutaation kautta syntyneiden alleeleiden taajuuksiin. Ympä- ristöolosuhteiden mukaan eri veriryhmätekijöiden ja proteiinivarianttien yleisyys vaihtelee. BRAEND (1981) toteaa, että jos polymorfismi on synty- nyt valinnan kautta lajien ja rotujen kehityksen alkuaikoina, on geneetti- nen ajautuma mahdollistanut polymorfismin olemassaolon evoluution ai- kana. KIDD ja CAVALLI-SFORZA (1974) tutkivat geneettisen ajautuman vaikutusta Norjan alkuperäisrotuj en ja näistä polveutuneen islanninkarjan geneettiseen erilaistumiseen. Aineistona oli kahdeksan veriryhmäjärjestel- män alleelifrekvenssit. Norjan alkuperäisrotujen ja islanninkarjan allee- lifrekvenssierot kunkin lokuksen osalta olivat samansuuruisia. Lokusten alleelifrekvenssien muuntelu oli niin ikään yhtäsuurta. Näiden havainto- jen vuoksi tutkijat pitivät geneettistä ajautumaa valintaa tärkeämpänä tekijänä kyseessä olevien rotujen välisten geneettisten erojen synnyssä. Valinta — tasapainottavaa valintaa lukuunottamatta — vaikuttaa eri lo- kuksiin eri tavoin. MANWELLiil ja BAKERin (1976) hypoteesin mukaan eri proteiiniva- riantit olisivat voineet syntyä siten, että geneettisesti läheiset eläinlajit olisivat sulautuneet yhdeksi lajiksi. MANWELLin ja BAKERIM (1976) mu- kaan kaksi läheistä lajia, joista toisella oli hemoglobiinin HbA-variantti 6 ja toisella HbB-variantti, ovat pariutuessaan muodostaneet nykyisen ke- syii lampaan ( Ovies. aries). Lämmasrodut', joilla libA-variantti on selvästi yleisempi kuin Hb -variantti, ovat sopeutuneet 'erityisesti Vuoristoalueille. Vastaavasti 11bB . Variantti on yleinen alankoseuttijen lammaåroduilla. Vil- lillä,, iranilaisella lainpaalla on ainoastaan HbB-variantti, joten se 'voi 'olla läheinen laji kesyn lampaan esi-isälle. Rotujen fylpgenetiikka 'Fylögnetiikassa tutkitaan suvun kehitystä. VeriryhMäalleeleiden ja eri proteiinien yazianttien frekvenssit muo- ' 'döstavat tärkeimmän ja harhattömimman aineiston populaatioiden välis- ten geneettisten etäisyyksien ja rotujen evoluution tarkastelussa , (KIDD ja PIRCiINER 1971). Erityisesti proteiinit soveltuvat tutkimuksiin hy- vin, koska proteiinien on todettu olevan neutraaleja valinnan vaikutuk- sille (YAmAiAiti ja MAHHYAmA.1974). Myös morfologisia erityispiirteitä, kufen kallon muotoa, nupoutta ja sarvellisuutta, voidaan käyttää apuna rotujen luokitteluåsa (JOHANSSON 1953).• - Natitarotujen fylogeneettisiä sukupuita ovat laatineet muun muassa KIDD ja PIRCHNER (1971) Itävallan roduista, KIDD ym. (1980) muun muassa Espanjan ja Portugalin paikallisroduistaja A$TOLFI ym. (1983) Italian alkuperäisroduista: BAKER ja MANWELL (1980) tutkivat usean - nautarodun-pröteiinipölyniorfismia. ,Polymorfismista saatujen alleeli- freknssien perusteella tutkijat i-nu6dostivat. roturyhmiä ja laativat nau- dan fylogeneettisen sukupuun. 3.3 Populaation homotsygotian ja geneettisen tasapainon ar- viointi Populaation geneettistä muuntelua voidaan arvioida polymorfisten lokus- ten ja kunkin lokuksen alleeleiden lukumäärän sekä näiden alleeleiden frekvenssien perusteella. Alleelisen monimuotoisuuden perusteella las- ketaan populaation homotsygotia-aste. Populaation keskimääräinen ho- motsygotia-aste on kunkin lokuksen geenifrekvenssien neliöiden summa, joka jaetaan lokusten lukumäärällä (RENDEL 1967). Nautarotujen homo- tsygotia-asteita on laskettu erityisesti B-veriryhmäjärjestelmän perusteella, koska monimutkainen B-järjestelmä sisältää useita alleeleita. Vuonna 1972 häviämisuhanalaisen Unkarin harmaarodun homotsygo- tia-aste, joka arvioitiin B-veriryhmäjärjestelmän perusteella, oli 11.5 pro- senttia. Vuonna 1982 homotsygotia-aste oli kohonnut 13.6 prosenttiin (B0D6 1984). 7 Veriryhmä- ja proteiinipolymorfismin lisäksi populaation geneettisestä muuntelusta voidaan saada selvyyttää, jos tarkastellaan myös muita kva- litatiivisia ominaisuuksia. Bornin (1989) mukaan esimerkiksi karvapeit- teen väri soveltuu tähän tarkasteluun. Jos uhanalaisen rodun yksilöt ovat karvapeitteen väritykseltään samanlaisia, on muuntelu vähäistä karvan väriin vaikuttavissa lokuksissa ja mahdollisesti myös muissa lokuksissa. Populaatiossa, jossa pariutuminen on satunnaista, ei eri genotyyppien suhteellisissa määrissä tapahdu muutoksia siirryttäessä sukupolvesta toi- seen. Tämän vuoksi myös alleeleiden taajuudet säilyvät jatkuvasti sa- moina, ellei mikään evoluutiovoima (mutaatio, valinta, migraatio, satun- naisaj autuma ja isolaatio) vaikuta. Tämä alleelisuhteiden tasapainolaki eli Hardyn ja Weinbergin laki, jonka ensimmäisinä totesivat englantilainen G. Hardy ja saksalainen W. Weinberg vuonna 1908, on populaatiogene- tiikan ja evoluutioteorian perusta (FALcoNER 1981). Populaation geneettinen tasapaino voidaan arvioida kodominantisti periytyvistä järjestelmistä, joissa fenotyyppien lukumäärä on suurempi kuin alleeleiden lukumäärä. Naudan F- ja R'-järjestelmät sekä polymorfi- set proteiinit soveltuvat tasapainotilan laskentaan (NEIMANN-SORENSEN 1958). BRAEND ym. (1962) arvioivat islanninkarjan geneettistä tasapainoti- laa transferriinivarianttien ja Z-veriryhmäjärjestelmän avulla. Islannin- karja oli tasapainotilassa. LARSEN ym. (1974) tutkivat jerseyrodun F-, transferriini- ja kaseiinijärjestelmiä. Tutkimuksen mukaan myös jersey oli tasapainotilassa. 8 4 Geneettisen muuntelun väheneminen rotujen väli- sesti Kotieläinaineksen geneettinen muuntelu voi vähetä sekä rotujen välisesti että rotujen sisäisesti. Muuntelun vähenemisellä tarkoitetaan tapahtuma- sarjaa, jossa ryhmä keskenään lisääntyviä yksilöitä saavuttaa täydellisen homotsygotian ilman mutaation ja migraation vaikutusta. Populaatio me- nettää kykynsä muuttua geneettisesti eli sopeutua (LoKKI ym. 1986). Rotujen välisesti tai kotieläinlajin sisäisesti geneettinen monimuotoi- suus vähenee, kun primitiiviset ja parannetut paikalliset rodut harvinais- tuvat ja lopulta häviävät (KOMITEAMIETINTÖ 1983). Rotu on häviämisuhanalainen, jos rodun yksilömäärä on niin pieni, että rodun tehokas jalostustyö ei ole mahdollista ja rodun uhkana on su- kusiitos (MAIJALA 1986). Kun kotieläinpopulaation lisääntyvien naaraiden lukumäärä on yli 10000, on populaatio BoDön (1989) mukaan normaalissa tilassa. Popu- laatio voi tällöin lisääntyä siten, että populaatiossa ei ilmene geenikatoa. Jos vanhempaispopulaatio valitaan ankarasti, voi populaation monimuo- toisuus vähetä. Kun lisääntyviä naaraita on 5 000— 10 000 yksilöä, on populaation tila epävarma. Vähenevän yksilömäärän vuoksi esimerkiksi sukusiitoksen mahdollisesti aiheuttamat ongelmat lisääntyvät populaa- tiossa. Jos populaatiossa on vain 1 000-5 000 naarasta, on populaatio haavoittuvassa tilassa. BODÖN (1989) mukaan populaatio on uhanalai- nen, jos naaraita on 100-1000. Populaation sukusiitosaste kasvaa, ja populaatio on vaarassa kuolla sukupuuttoon. Kun naaraita on jäljellä alle 100 yksilöä, on populaatio erittäin lähellä häviämistä (kriittinen tila). Jos populaatio halutaan pelastaa, on populaation kokoa lisättävä. Vuonna 1984 Euroopassa oli 241 uhanalaista rotua, joista nautaro- tuja 81 (MAIJALA ym. 1984). Useita rotuja on hävinnyt. Norjassa oli 1900-luvun alussa 33 nautaxotua, mutta nykyään on enää jäljellä 10. Lä- hes kaikki Norjan lehmät kuuluvat NRF-rotuun. Isossa-Britanniassa on 1900-luvulla kuollut kuusi nautarotua sukupuuttoon. Nämä rodut olivat alderney, caithness,.castlemartin, irish dun, sheeted somerset ja suffolk dun (ALDERSON 1981). Itä- ja erityisesti pohjoissuomenkarja olivat häviä- mässä, mutta nykyisin näillä roduilla, ei ole vaaraa kuolla sukupuuttoon. Alkuperäisrotujen kuollessa sukupuuttoon menetetään tuhansien vuo- sien aikana kehittynyttä geeniainesta. Geneettisesti poikkeuksellisen ro- dun tai linjan häviäminen on vahingollisempaa kuin sellaisen, jolla on poikkeuksellisen tiheässä eri populaatioissa yleisesti esiintyviä geenejä (OR.ozco 1964). 9 5 Geneettisen muuntelun väheneminen rotujen sisäi- sesti Sekä häviämisuhanalaisten rotujen että valtarotujen geneettinen muun- telu voi supistua. 5.1 Sukusiitoksen vaikutus Sukusiitosaste (F) mittaa samasta alkuperästä, käytännössä vanhempien yhteiseltä esi-isältä, olevien saman lokuksen identtisten geenien osuutta kunkin yksilön genotyypistä. Sukusiitosaste lasketaan kaavalla (FALCONER 1981) : F = E [(1)' (1+ 2 ni=sukupolvien lukumäärä yksilön isästä yhteisen esi- . vanhemman kautta yksilön emään. Fi=yhteisen kantavanhemman sukusiitosaste. Sukusiitosasteen nousu tapahtuu sukupolvittain (t = sukupolvi) seu- raavasti (FALCONER 1981): 1 1 Ft = — + (1 - )rt-i 2N, 2N, Useiden rotujen sukusiitosaste kasvaa noin 0.5 prosenttiyksikköä su- kupolven aikana (DALTON 1981), mikä vastaa 0.1-0.2 prosenttiyksikön nousua sukusiitosasteeseen vuosittain. N, on tehollinen populaatiokoko. Ne on usein paljon pienempi kuin lisääntyvien yksilöiden lukumäärä. Tehollinen populaatiokoko lasketaan populaatioiden urosten (N,7,) ja naaraiden (N f ) lukumäärän perusteella kaavalla (FALCONER 1981): - (N, + N f ) Kaavan avulla voidaan laskea tehollinen populaatiokoko, jos sukupol- vet eivät ole päällekkäisiä. Nautakarj alla tehollisen populaatiokoon tulisi olla vähimmilläänkin 10-50 (MAIJALA 1974) (Taulukko 1). Kun teholli- nen populaatiokoko on 6.67, kasvaa sukusiitosaste yhden sukupolven ai- kana noin 7.5 prosenttia. 4N,, N f 10 Taulukko 1: Lisääntyvien naaraiden ja urosten lukumäärä vaikuttaa te- holliseen populaatiokokoon. M/1\l' 10 50 100 200 1 500 1000 2000 5000 2 6.67 7.69 7.84 7.92 7.97 7.98 7.99 8.00 5 13.33 18.18 19.05 19.51 19.80 19.90 19.95 19.98 10 10.00 33.33 36.36 38.10 39.22 39.60 39.80 39.92 20 26.67 57.14 66.67 72.73 76.92 78.43 79.21 79.68 50 33.33 100.00 133.33 160 181.82 190.48 195.12 198.02 100 36.36 133.33 200.00 266.67 333.33 363.64 380.95 398.41 200 38.10 160.00 266.67 400.00 571.43 666.67 727.27 769.23 N=lisääntyvien naaraiden lukumäärä M=lisääntyvien urosten lukumäärä Häviämisuhanalaisen Unkarin harmaarodun lehmien sukusiitosaste oli 0.47 prosenttia vuonna 1972 ja 1.60 prosenttia vuonna 1982 (B0D6 1984). Rodun sukusiitosaste ei siten ollut korkea. O'HUIGIN (1982) on laskenut harvinaisen kerrykarjan sukusiitosasteet vuodesta 1879 vuoteen 1978. Sa- dan vuoden aikana populaation sukusiitosaste kohosi nollasta 11.98 pro- senttiin. Korkein sukusiitosaste, 14.02 prosenttia, mitattiin vuonna 1977. Vuonna 1978 kerrykarjan lehmien sukusiitosaste oli 13.3 prosenttia ja son- nien 10.21 prosenttia. Pienten, uhanalaisten populaatioiden sukusiito- saste on yleensä korkeampi kuin valtarotujen. Sukusiitosaste (F) kuvaa sukusiitetyn populaation heterotsygotian vä- henemistä suhteessa siihen heterotsygotiaan, mikä esiintyy satunnaisesti pariutuvassa populaatiossa. Jos sukulaiset pariutuvat, yhteensulautuvat geneettisesti samankaltaiset sukusolut. Populaatio saattaa eriytyä lin- joihin sukusiitoksen vuoksi. Linjojen sisäinen heterotsygotia vähenee. Koska linjat ovat geneettisesti erilaisia, kasvaa heterotsygotia linjojen vä- lillä (FALCONER 1981). Hyödylliset, resessiiviset alleelit voivat hävitä lopullisesti tai voivat olla joissakin linjoissa erittäin yleisiä sukusiitoksen ja homotsygotian lisään- tymisen vuoksi. On mahdollista, että uhanalaisten rotujen harvinaiset alleelit ovat tulevaisuuden kotieläinjalostuksessa tarpeellisia. Toisaalta sukusiitos kasvattaa todennäköisyyttä, että myös haitalliset, resessiiviset alleelit ilmenevät yksilön fenotyypissä (CRow 1986). Kun populaation tai populaation linjan yksilöt ovat keskenään sukua, toistuvat eri yksilöiden genotyypeissä samat veriryhmäjärjestelmien allee- 11 lit ja proteiinien variantit. Unkarin harmaarodun B-veriryhmäjärjestel- mässä havaittiin 29 veriryhmätekijäyhdistelmää eläimillä, jotka eivät ol- leet sukusiitettyjä. Sukusiitetyiltä löytyi näitä 21 ja voimakkaasti sukusii- tetyiltä 14 (Fåi.s 1984). Sukusiitoksen aiheuttama sukusiitostaantuma voidaan todeta koti- eläinten alentuneina tuotoksina, heikentyneenä hedelmällisyytenä ja li- sääntyneenä poikaskuolleisuutena (HuDsoN ja VAN VLECK 1984). Su- kusiitoksen vaikutukset ilmenevät hitaasti. Usein on vaikea havaita su- kusiitostaantumaa esimerkiksi lehmien tiinehtymisessä, koska muun muassa lääkityksellä voidaan lisätä eläinten hedelmällisyyttä. Unkarin harmaaro- tua tutkittaessa havaittiin, että sukusiitosasteen ja lehmien lisääntymis- kyvyn välinen yhteys, korrelaatiokerroin, oli 0.134 (BOD ö 1989). Samansuuruisen sukusiitosasteen vaikutus vaihtelee populaatioittain. Sukusiitos ilmenee niin ikään erilaisena sukusiitostaantumana sukusiite- tyn populaation eri sukulinjoissa. Kotieläimet yleensä kestävät sukusii- tosta paremmin kuin villieläimet, koska esimerkiksi rotujen muodostuk- sessa on käytetty sukusiitosta. Tällöin ne eläimet, joiden fenotyypissä haitalliset, resessiiviset geenit ovat esiintyneet, ovat karsiutuneet pois hei- kon elinvoimaisuuden vuoksi (O'HuioiN 1982). Heterotsygotian, harvinaisten alleeleiden ja rodun elinvoimaisuuden säilymiseksi pienten kotieläinpopulaatioiden sukusiitosaste tulisi pitää mah- dollisimman alhaisena. 5.2 Geneettisen ajautumisen vaikutus Alleelitaajuuden q satunnaista vaihtelua pienessä kotieläinpopulaatiossa kutsutaan geneettiseksi ajautumiseksi tai satunnaisajautumiseksi. Mi- graation, mutaation ja valinnan puuttuessa geenifrekvenssien muutok- seen vaikuttaa satunnaisajautuma. Perättäisissä sukupolvissa q:n arvo voi muuttua ilman, että taajuus hakeutuu kohden mitään tiettyä arvoa. On mahdollista, että tarkasteltava alleeli sattumalta häviää (q = 0) tai alleeli fiksoituu (q = 1). Nämä tilanteet ovat "kuolleita pisteitä", koska niissä populaation muuntelu loppuu. Tällöin satunnaisajautuma on pro- sessina palautumaton (LoKKI ym. 1986). Lienee mahdotonta, että useita veriryhmätekijöitä sisältävissä järjes- telmissä (B- ja C-järjestelmät) jokin alleeli fiksoituisi eli tarkasteltavassa populaatiossa ei muita alleeleita enää olisi. Sitä vastoin häviämisuhan- alaisesta populaatiosta voi kadota jokin harvinainen alleeli sattuman tai sukusiitoksen vuoksi. Eläimet, joilla on harvinainen alleeli, voivat kuolla. Vanhempaispopulaation gameetit eivät välttämättä sisällä tarkasteltavaa 12 alleelia. Jos populaation alleelitaajuuksien kehitystä ei ole seurattu usei- den sukupolvien ajan, ja taajuusarviot (q = 0 tai q = 1) perustuvat vain yhden sukupolven havaintoihin tai vain otokseen siitä, ei voida var- muudella todeta, onko tapahtunut satunnaisajautumisen vuoksi alleelin fiksoituminen tai häviö. Geneettisen ajautuman aiheuttama varianssi (Vd ) sukupolvesta toi- seen on Vd = ;22-. Kaavassa o-92 on additiivinen, geneettinen varianssi, joka lasketaan tarkasteltavan ominaisuuden heritabiliteetin perusteella kaa- valla (ScHiiLER ja HERRENDÖRFER 1984): 2 h2 = 0" 9 0. 2 0-2 + 0-2 — o- =ympäristön aiheuttama varianssi cr2=fenotyyppinen varianssi Kaavassa ei ole huomioitu dominanssia eikä epistasiaa. SCHftER ja HERRENDÖRFER (1984) ovat arvioineet heterotsygotian prosentuaalisen menetyksen sukupolvessa kaavalla: 2 Vd C h2 L1 = = — — o-2 N o-2 N, e p Muuntelun supistuminen on suoraan verrannollinen heritabiliteettiin ja kääntäen verrannollinen teholliseen populaatiokokoon (Taulukko 2). Kvantitatiivisen ominaisuuden muuntelu vähenee sitä voimakkaammin, mitä korkeampi ominaisuuden heritabiliteetti on, ja mitä pienempi te- hollinen populaatiokoko on. Siten hedelmällisyyteen vaikuttavien gee- nien alleelinen muuntelu supistuu maidon valkuaispitoisuuteen vaikutta- vaa muuntelua hitaammin, koska hedelmällisyysominaisuuksien heritabi- liteetti on 0.01-0.1 ja valkuaispitoisuuden 0.5. Niin sanottu perustajanvaikutus eli "pullonkaula"-vaikutus (founder effect) on pienessä populaatiossa satunnaisajautuman ja valinnan aiheut- tama tapahtumasarja (FALCONER 1981). Populaation koko voi vähetä erittäin nopeasti esimerkiksi ympäristön saastumisen (villieläimet) tai al- kuperäisrodun vaihdon (kotieläimet) vuoksi. On epätodennäköistä, että populaation uudelleen perustavien yksilöiden genomi sisältäisi kaiken al- kuperäisestä muuntelusta. Kun populaation koko romahtaa, menetetään samalla harvinaisia geenejä ja geeniyhdistelmiä. SIRKKOMAAn (1983) mu- kaan alkuperäisen populaation muuntelun häviö oli sitä pienempi, mitä 13 Taulukko 2: Heterotsygotian menetys (%) alkuperäisestä heterotsygo- tiasta 1, 5, 10 ja 50 sukupolven kuluttua eri h2- ja Ne-arvoilla (ScHiiLER ja HERREND ÖRFER 1984) t 1 5 h2 0.1 0.3 0.5 0.1 0.3 0.5 Ne 10 0.010 0.030 0.050 0.045 0.135 0.225 50 0.002 0.006 0.010 0.010 0.029 0.049 100 0.001 0.003 0.005 0.005 0.015 0.025 1 000 - - - - 0.002 0.002 t 10 50 h2 0.1 0.3 0.5 0.1 0.3 0.5 10 0.080 0.241 0.401 0.185 0.554 0.923 50 0.019 0.057 0.096 0.079 0.237 0.395 100 0.010 0.020 0.049 0.044 0.133 0.222 1 000 0.001 0.003 0.005 0.005 0.015 0.025 t = sukupolvi h2 = heritabiliteetti Ne = tehollinen populaatiokoko enemmän perustajayksilöitä oli. Muuntelu hävisi nopeasti, jos uroksia oli vain muutama. Muuntelu, joka arvioitiin alleeleiden lukumäärän pe- rusteella, väheni voimakkaammin viiden alleelin lokuksessa kuin kahden alleelin lokuksessa. Muuntelun supistuminen oli vähäistä, jos lokuksen alleeleiden frekvenssit olivat yhtäsuuria. Päinvastaisia tuloksia saatiin, kun tutkitiin banaani- ja huonekärpäs- populaatioiden geneettistä muuntelua. Tutkitut populaatiot lähes kuoli- vat sukupuuttoon. Havaittiin, että joissakin populaatioissa geneettinen muuntelu kasvoi. Monien harvinaisten, resessiivisten ja joskus myös hai- tallisten alleeleiden frekvenssit olivat kasvaneet, ja uusia geeniyhdistelmiä muodostui (LEwiN 1990). 5.3 Valinnan vaikutus Jalostusvalinnalla on yleensä geneettistä muuntelua supistava vaikutus (MAIJALA 1 9 8 1). LERNERin. ja DoNALDin (1966) mukaan edistyminen valinnassa johtaa aina geneettisen muuntelun supistumiseen jalostuslin- ja.ssa. 14 YOUNG (1966) tutki, kuinka kauan ominaisuuksien additiivinen, ge- neettinen muuntelu säilyi 1000:n yksilön kuvitellussa populaatiossa. Muun- telu hävisi sitä nopeammin, mitä ankarammin seuraavan jälkeläispolven vanhemmat valittiin, ja mitä korkeampi valinnan kohteena olevan omi- naisuuden heritabiliteetti oli. Uusien geeniyhdistelmien syntymistoden- näköisyydellä oli vähäinen merkitys muuntelun häviämisnopeuteen. YAMADAn (1981) mukaan on todennäköisempää, että geeni häviää satunnaisajautuman vuoksi kuin valinnan takia. Geenin häviö on sitä todennäköisempää valinnan takia, mitä alhaisempi geenin taajuus on ja mitä pienempi tehollinen populaatiokoko on. Elimistön proteiinivarianttien ja erityisesti monimutkaisten veriryh- mäjärjestelmien alleeleiden taajuuksien perusteella voidaan päätellä va- linnan seurauksia. Tehokkaasti jalostetuilla roduilla on yleensä vähem- män muun muassa B-järjestelmän alleeliryhmiä kuin alkuperäis- tai pa- rannetuilla maatiaisroduilla, jos alkuperäisrotua ei ole sukusiitetty (REN- DEL 1967). Pitkälle jalostetuista tanskan punaisesta, Ruotsin punakir- javasta ja Hollannin friisiläisestä havaittiin 24, 23 ja 42 B-alleeliryhmää (NEIMANN-SORENSEN 1958, RENDEL 1958, Bouw 1960). Länsisuomen- karjalla eri B-alleeliryhmiä oli 79 ja simmentalrodulla 100 ja vähän ja- lostetulla Puolan punaisella rodulla 132 (MAIJALA ja LINDSTRÖM 1966, BUSCHMANN 1962, RAPACZ ym. 1965). 15 6 Muuntelun säilyminen pienessä populaatiossa HICKMANiri (1979) mukaan ei ole varmaa keinoa säilyttää populaatio ge- neettisesti samankaltaisena useiden sukupolvien ajan muun muassa ge- neettisen ajautuman ja valinnan vuoksi. Häviämisuhanalaisia nautarotuja ja näiden geeniainesta voidaan kuitenkin säilyttää diploidissa muodossa puhtaina rotuina, geenipoolina ja pakastettuina tsygootteina. Geenipoo- lilla tarkoitetaan usean rodun risteytystä. Siittiöiden ja munasolujen pa- kastus ovat haploideja geenien säilytysmenetelmiä. Alkioiden ja sperman pakastukseen sekä yleensäkin eri rotujen ja eläin- kantojen säilytykseen on SMITH (1984) esittänyt kolme periaatetta: Mieluummin säilytetään muutamia alkioita, yksilöitä ja spermaeriä useista eri eläinkannoista kuin paljon yksilöitä muutamasta eläin- kannasta. Säilytetään geeniainekseltaan ja fenotyypiltään mahdollisimman eri- laisia kantoja. Ei risteytetä rotuja geenipooliksi, vaan pyritään pitämään ne puh- dasrotuisina. Samalla säilytetään rodulle ominaiset geenit ja gee- niyhdistelmät . 6.1 Elävien eläinten säilytys Elävän säilytyspopulaation koosta on olemassa useita mielipiteitä. Po- pulaation kokoon vaikuttavat taloudellisten, tieteellisten ja kulttuurihis- toriallisten säilytysperusteiden toteutuminen. Sukusiitoksen, satunnais- aj autuman ja homotsygotian kasvun ehkäisy on niin ikään huomioitava. Eräiden arvioiden mukaan tarpeellinen määrä geneettistä muuntelua säi- lyisi populaatiossa, jossa tehollinen koko on vähintään 500 (KomiTEA- MIETINTÖ 1983). LAcYn (1987) mukaan 500 yksilön populaatio on niin sanotussa satunnaisajatuman ja mutaationopeuden välisessä tasapaino- tilassa. Tehollinen populaatiokoko on yli 500 esimerkiksi silloin, kun li- sääntyviä naaraita on 500 ja uroksia 200. Sukusiitosaste kasvaa tällöin 0.09 prosenttia yhden sukupolven aikana (Taulukko 1). Häviämisuhan- alaisen nautarodun yksilömäärän tavoitteena voidaan pitää esimerkiksi 1 000 puhdasrotuista lehmää, koska MAIJALAil ym. (1984) mukaan alle 1 000 lehmän populaatio on uhanalainen. 16 6.1.1 Esimerkkejä paritusjärjestelmistä Jotta sukusiitoksen ja geneettisen ajautuman ongelmia voidaan lieven- tää ja alkuperäinen, rodulle ominainen geenistö saadaan säilymään, pieni kotieläinpopulaatio tarvitsee paritusjärjestelmän. Pienen nautapopulaation paritusjärjestelmän tavoitteiden toteutumi- seen eniten vaikuttava tekijä ilman, että eläimissä on lisääntymistä estä- viä perinnöllisiä tai ympäristön aiheuttamia heikkoustekijöitä, on eri su- vuista olevien sonnien lukumäärä. Kun sonneilla keinosiemennetään tai astutetaan toisten sonnien tyttäriä peräkkäisissä sukupolvissa, ei esiinny sukusiitosta ennen kuin samassa sukulinjassa on käytetty kaikkia rodun sonneja t:nnen sukupolven jälkeen. (SMITH 1984). CHAVALET ja RoCHAMBEAU (1985) ovat kehittäneet ranskalaiselle bre- tonne pie noire -rodun 312 lehmälle ja kahdeksalle sonnille paritusjärjes- telmän. Sonninemiksi on valittu rodun vanhimmat lehmät. Sonnit eivät ole sukulaisia. Populaatio on jaettu kahdeksaan ryhmään, joten kunkin ryhmän lehmät keinosiemennetään samalla sonnilla. Sonneja vaihdetaan ryhmien kesken. Rodun paritusjärjestelmästä on kolme vaihtoehtoa: Sonnia käytetään samalle ryhmälle kahden vuoden ajan ja siirre- tään sitten toiseen ryhmään (vaihtoehto 1). Sonnin käyttöajaksi tulisi näin ollen 16 vuotta, minkä jälkeen sonni korvataan omalla p oj allaan . Sonnia käytetään eri ryhmissä niin ikään 16 vuotta, mutta sonni korvataan sonnin ensimmäisen käyttövuoden aikana syntyneellä po- jalla (vaihtoehto 2). Sonnilla voidaan keinosiementää ainoastaan kahden vuoden ajan. Tämän jälkeen aletaan keinosiementää sonnin omalla pojalla (vaih- toehto 3). Kun tätä paritusjärjestelmää on toteutettu 40 vuoden ajan, on su- kusiitosaste 5.5 prosenttia (vaihtoehto 1), 2.3 prosenttia (vaihtoehto 2) tai 1.8 prosenttia (vaihtoehto 3). Kaikissa vaihtoehdoissa hävisi rodun alkuperäistä geenistöä, joten muun muassa alkionsiirroin on turvattava alkuperäisen geeniaineksen säilyminen. Keinosiemennys mahdollistaa vanhojen sonnien pitkäaikaisen käytön. Samalla sukupolviväli kasvaa. Rodulle ominainen geenistö säilyy, jos ro- dun sonnien perimä sisältää edustavan otoksen koko rodun geenipoolista. Jos näin ei ole, häviävät ne ainutkertaiset geenit, jotka ovat olleet alku- peräisessä lehmäpopulaatiossa (CHEVALET ja RoCHAMBEAU 1985). 17 YAMADA (1981) tutki alleelien häviötä ja sukusiitosastetta pienes- sä populaatiossa, joka jaettiin useisiin osapopulaatioihin tai säilytettiin yhtenä populaationa. Eri osapopulaatiot eivät olleet sukua keskenään. YAMADAri (1981) oletuksena oli, että mitä enemmän erilaisia linjoja po- pulaatiosta muodostettiin, sitä epätodennäköisempää tietyn geenin häviö oli. Osapopulaatioiden sisällä tapahtui sukusiitosta, minkä takia säily- tettävien geenien taajuudet lähenivät 1.0:tä. Sellainen geeni, jonka al- kuperäinen frekvenssi oli 0.5, säilyy eri linjoihin jaetussa populaatiossa paremmin kuin yleinen tai harvinainen geeni. YAMADAri (1981) mukaan koko populaation sukusiitosasteen nousu voitiin estää, jos osapopulaa- tioita paritettiin tietyin väliajoin. YAMADA ja KIMURA (1984) eivät pitäneet osapopulaatioihin jakoa hy- vänä säilytystapana. Osapopulaatioiden sukusiitos ilmenee heikentyneenä hedelmällisyytenä ja elinvoimana. Lopulta eri osapopulaatiot voivat hä- vitä lisääntymisheikkouden takia. BOD (1989) totesi, että veren polymorfismia voidaan hyödyntää uha- nalaisten rotujen paritusjärjestelmää laadittaessa. Veritutkimuksin voi- daan selvittää epäselvät polveutumiset, ja siten välttää tarpeetonta su- kulaisten paritusta. Toisaalta voidaan kasvattaa jälkeläispopulaation he- terotsygotiaa ja saada heteroosia parittamalla geneettisesti ja fenotyyppi- sesti erilaiset vanhemmat. Jos huomioidaan veriryhmät ja proteiinipoly- morfismi, on mahdollista kasvattaa 12-14 kromosomin kyseessä olevien markkerilokusten heterotsygotiaa. BoDön (1989) mukaan uhanalaisen rodun veriryhmien ja seerumiproteiinien polymorfismi olisi hyvä säilyt- tää, vaikka rotujen suojelussa halutaan säilyttää erityisesti monia muita geenej 5,. 6.1.2 Esimerkki jalostusohjelmasta LANDin (1981) mukaan kotieläintuotannon, jalostusmenetelmien ja eläin- kunnan tuotteiden kysynnän muutoksiin voidaan varautua kehittämällä eläinaineksesta geneettisesti erilaisia linjoja. Linjassa voidaan kehittää yhtä tai useampaa ominaisuutta, kuten rodun erityisominaisuutta, re- hunkäyttökykyä, lisääntymistehokkuutta ja tautien va,stustuskykyä. Kun kotieläintuotantoa muutetaan, voidaan tietty osa eri linjoista risteyttää keskenään. Myös uhanalaisten rotujen hyviä ominaisuuksia voidaan säi- lyttää tietyssä jalostuslinjassa. Rotujen säilytys ei näin ollen olisi ainoas- taan passiivista toimintaa, vaan uhanalaiset rodut olisivat taloudellisesti merkittävä ryhmä kotieläintuotannossa. 18 BOD ön (1989) mukaan myös rodun sisällä voidaan muodostaa erilaisia osapopulaatioita, joiden jalostustavoitteet vaihtelevat. Lisääntyviä lehmiä tulisi tällöin olla vähintään 1 000 yksilöä. BoDön (1989) mukaan eläimiä voitaisiin valita esimerkiksi niiden biologisen arvon perusteella. Biologi- nen arvo ilmaistaan muun muassa yksilöiden välisinä eroina hedelmälli- syydessä, tautien vastustuskyvyssä, pitkäikäisyydessä ja kasvukyvyssä. Jos uhanalaista rotua säilytetään luonnontilassa esimerkiksi luonnon- suojelualueella, voidaan eläinten oman sosiaalisen arvojärjestyksen antaa ratkaista, mitkä eläimet pariutuvat. Luonnon populaation tavoin kiima- tappeluissa parhaiten menestyneet sonnit astuisivat lehmät (eiologinen "jalostus"). Tätä menetelmää voidaan pitää uhanalaisen rodun äärim- mäisenä säilytysmuotona. Populaation sukupolvien väliseen geneettiseen muutokseen vaikuttavat luonnonvalinta, geneettinen ajautuma ja mahdol- linen ihmisen valinta (30D6 1989). 6.2 Alkioiden pakastus Kotieläinten geeniainesta voidaan säilyttää tsygootteja ja niitä kehitty- neempiä alkioita pakastamalla. Jos kehitetään uhanalaiselle rodulle al- kioiden siirto- ja pakastusohjelma, voitaneen ratkaista useimmat eläinla- jien säilytykseen liittyvät ongelmat. Alkioissa säilyvät rodulle ominaiset geenit, geenifrekvenssit ja geeniyhdistelmät sekä mahdollinen sytoplas- maattinen perimä. Jos havaitaan elävänä säilytettävässä nautapopulaa- tiossa epämieluisia geenifrekvenssien muutoksia, kuten geenien fiksoitu- mista tai häviämää, voidaan alkionsiiroin tuotettujen vasikoiden avulla palauttaa populaation alkuperäistä geeniainesta. Alkioiden pakastuksen aikana ei ilmene mutaatioin syntynyttä muuntelua. Populaation geneet- tinen mukautuminen luonnon olosuhteisiin sekä ihmisen jalostusvalinta eivät vaikuta pakastealkioihin (MAIJALA 1986). Jos saman lehmän ja sonnin parituksista on tuotettu N kappaletta alkioita, on todennäköisys, että yksikään alkioista ei sisällä tiettyä geeniä geenifrekvenssillä p, (1— p)'. Jos parituksista on tuotettu runsaasti alkioita (N> 10), on hyvin todennäköistä, että geenifrekvenssillä p> 0.1 esiintyvä geeni on alkioissa (SMITH 1984). Alkioiden selviäminen pakastuksesta, alkioiden kantajaemien tiineys- prosentti ja tuotettavien vasikoiden määrä vaikuttavat uhanalaisen rodun alkiovaraston suuruuteen (Taulukko 3). Kun alkiovarastoa käytetään ja tuotetaan uusia alkioita, heterotsygotia voi vähetä, geenifrekvenssit voivat muuttua ja sukusiitos on mahdollista. 19 Taulukko 3: Pakastettavien alkioiden määrä, kun tuotetaan alkionsiirroin 25 fertiiliä hiehoa (BREm 1988). Pakastuksen kestävät Alkioiden tiinehtymis- prosentti alkiot (%) 20 30 40 50 60 50 616 411 308 247 206 60 513 342 257 206 171 70 440 293 220 176 147 80 385 257 193 154 129 90 342 228 171 137 114 6.3 Munasolujen ja siittiöiden pakastus Kun naudan hedelmöitymättömiä munasoluja pakastetaan, voidaan säi- lyttää lehmäpopulaatiolle ominaisia geenejä ja geeniyhdistelmiä. Pakas- tettujen munasolujen lisäksi tarvitaan myös pakastettuja siittiöitä, jotta munasolut voidaan hedelmöittää in vitro. Esimerkiksi nautojen tiinehty- minen on onnistunut in vitro -hedelmöityksellä, jonka jälkeen hedelmöite- tyt munasolut siirretään kantajalehmiin (BRACKETT 1981). Munasolujen pakastuksen lisäksi voi olla hyödyllistä säilyttää nestemäisessä typessä myös munasarjoja tai sukurauhaskudosta tulevaisuuden tarpeita varten. SmiTHin (1984) mukaan vähintään 25:stä uhanalaisen rodun sonnista tulisi pakastaa siittiöitä. Tällä määrällä erisukuisia sonneja on mahdol- lista saada teholliseksi populaatiokooksi 25. Uhanalaisessa populaatiossa sonnien määrän tulisi BODO'n (1989) mukaan olla selvästi suurempi kuin normaalissa tilassa (naaraita yli 10000) olevassa rodussa. MAIJALAil ym. (1984) mukaan pakaste-erän tulisi olla niin suuri, että sonni saa tarvit- taessa vähintään 20 jälkeläistä. Pakastesiittiöiden avulla voidaan säilyttää rodun geenejä ja mahdol- lisesti myös geeniyhdistelmiä. Tosin meioosissa tapahtuva kromosomien sisäinen rekombinaatio purkaa vanhoja geeniyhdistelmiä. Todennäköi- syys, että tietty geeni on pakastevarastossa, riippuu geenifrekvenssistä p ja sonnien lukumäärästä N. SmiTRin (1984) mukaan todennäköisyys, että säilytettävää geeniä ei ole saatu pakastevarastoihin, on (1 — p) 2N. Siittiöin ei voida säilyttää sytoplasmaattista perimää. Pakastesiittiöi- den merkitys geeniaineksen säilytyksessä vähenee, jos puhdasrotuisia leh- 20 miä ei ole enää jäljellä (MAIJALA 1986). Rodun uudelleen luominen kes- tää seitsemän sukupolven ajan pakastesiittiöiden avulla, kun käytetään jatkuvaa risteytystä jonkun toisen rodun kanssa. 6.4 DNA:n säilytys Naudalla on 30 kromosomiparia, josta vuonna 1988 oli kartoitettu 57 gee- niä (LALLEY ym. 1988). Geenejä on hankala paikantaa naudan kromo- someihin, koska naudan kromosomeja on vaikea erottaa toisistaan näiden vähäisen muodon ja koon vaihtelun vuoksi. Nykyistä tarkempaa geeni- karttaa ja muuta genomin rakennetta koskevaa tietoa voidaan hyödyntää, kun muun muassa arvioidaan perinnöllistä muuntelua ja rotujen välisiä sukulaisuuksia ja suunnitellaan geeniaineksen säilytystä. Tulevaisuudessa voi olla mahdollista, että geeniainesta säilytetään elävien populaatioiden, alkioiden ja gameettien lisäksi myös yksittäisinä geeneinä eli DNA:n pät- kinä. Näitä DNA:n pätkiä voidaan siirtää (geenisiir-lo) jopa toisiin ko- tieläinlajeihin. Geenisiirtojen oletetaan lisäävän geneettistä muuntelua (MAIJALA 1989). Kartoitetun DNA:n säilytys ei nykyään ole mahdollista. Sitä vastoin kartoittamatonta DNA:ta voidaan säilöä. Koska kartoittamattomasta DNA:sta ei tiedetä, mihin ominaisuuteen se eläimessä vaikuttaa, ei kas- toittamattomasta DNA:sta voi tulla tärkein geeniaineksen säilytysmuoto. DNA-pätkien hyödyntäminen esimerkiksi geneettisen muuntelun säilymi- seksi voi osoittautua teknisesti mahdottomaksi nykyisellä siirtomenetel- mällä. MAIJALAn (1989) mukaan siirtogeenejä ei voida sijoittaa haluttui- hin genomin kohtiin. Ne voivat aiheuttaa mutaatioita (RExRoAD 1986). Siirtogeenin saaneiden eläinten kasvussa, terveydessä ja hedelmällisyydes- sä on havaittu kielteisiä sivuvaikutuksia (BREm ym. 1988). 21 7 Itä-, länsi- ja pohjoissuomenkarja esimerkkipopu- laatioina 7.1 Tilastotietoa suomenlearjasta Suomessa oli neljä karjanjalostusyhdistystä vuoteen 1947 asti, jolloin itä-, länsi-ja pohjoissuomenkarja yhdistettiin suomenkarjaksi. Itä-, Länsi- ja Pohjois-Suomen karjanjalostusyhdistykset ja Ayrshireyhdistys toimivat maan eri osissa. Itä- ja Keski-Suomen maanviljelysseurojen alueilla jalos- tettiin lähinnä itäsuomenkarjaa, Oulun ja Perä-Pohjolan seuduilla poh- joissuomenkarjaa ja Hämeessä ja Satakunnassa länsisuomenkarjaa. Ayr- shirekarjaa pidettiin alunperin maan ruotsinkielisillä alueilla ja länsisuo- menkarjan lisäksi myös Etelä-Pohjanmaalla ja Lounais-Suomessa. Itäsuo- menkarjan ohella ayrshirerotua oli Viipurin maanviljelysseuran alueella. Taulukosta 4 nähdään karjantarkkailuun kuuluneiden suomenkarjan leh- mien osuuden muutokset neljän eri maanviljelysseuran (vuodesta 1965 maatalouskeskus) alueilla. Taulukko 4: Karjantarkkailuun kuuluneiden suomenkarjan lehmien osuus (%) kaikista tarkkailuun kuuluneista lehmistä neljän maatalouskeskuksen (maanviljelysseuran) alueella (ANON. 1949, 1953, 1961, 1967, 1972, 1976, 1981, 1986). Tarkkailu- vuosi Maatalouskeskukset U 11 P L 1940/41 27.3 78.3 97.5 97.6 1950/51 21.0 75.2 97.6 89.7 1960/61 13.6 67.6 86.1 94.2 1965/66 10.5 55.6 54.5 77.1 1970/71 6.0 14.9 27.7 48.3 1975 2.7 7.1 11.2 22.9 1980 0.9 2.7 3.2 8.2 1985 0.5 1.4 1.5 3.9 U = Uudenmaan maatalouskeskus H = Hämeen maatalouskeskus P = Pohjois-Karjalan maatalouskeskus L = Lapin maatalouskeskus 22 Suomenkarja oli 1960-luvun puoliväliin asti valtarotu maan itä- ja poh- joisosissa. Taulukosta 5 ilmenevät suomenkarjan määrässä tapahtuneet muutokset 1970- ja 1980-luvuilla. Tarkkailuun kuuluneiden suomenkar- jan lehmien osuus koko suomenkarjan populaatiosta on kasvanut. Itä- ja pohjoissuomenkarjaa ei ole tilastoissa eroteltu länsisuomenkar- jasta. Tämän tutkimuksen perusteella puhdasrotuisia ISK-lehmiä oli noin 40 yksilöä ja PSK-lehmiä noin 30 yksilöä. Euroopan kotieläintuotanto- liiton työryhmä luokitteli suomenkarjan uhanalaiseksi roduksi (MAIJALA ym. 1984). Pohjoissuomenkarja on noin kahdeksanneksi uhanalaisin ja itäsuomenkarja noin 10. uhanalaisin nautarotu Euroopassa. Länsisuo- menkarja ei ole tällä hetkellä häviämisvaarassa, mutta LSK:n määrä on vähentynyt erittäin nopeasti 1970- ja 1980-luvuilla. Huolimatta siitä, että suomenkarjan määrä on vähentynyt, ovat suo- menkarjan tuotokset kohonneet osittain parantuneen ruokinnan ja hoidon ja osittain tehostuneen jalostuksen vuoksi (Taulukko 6). 7.2 Suomenkarjan geneettisiä erityispiirteitä Itä-, länsi- ja pohjoissuomenkarja kuuluvat Pohjois-Euroopan ja tarkem- min Skandinavian rotuihin, joihin luokitellaan myös islanninkarja, Ruot- sin tunturirotu, Ruotsin ruskea nupokarja ja Norjan alkuperäisrodut, esi- merkiksi telemark, dola ja tronder (BAKER ja MANWELL 1980). MAIJALA ja LINDSTRÖM (1966) vertailivat 540 länsisuomenkarjan (LSK) ja 1 300 ayrshiren (ay) sonnin B-veriryhmäjärjestelmän alleeleita. Tutkimuksessa oli aineistona myös muiden Pohjoismaiden rotuja. LSK:11a oli 50 prosenttia sille ominaisia B-alleeleita, jotka puuttuivat ay:ltä. Vas- taavasti ay-karja.ssa oli 18 prosenttia sille ominaisia alleeleita. LSK:lta havaittiin yli 80 erilaista B-alleelia, mutta ay:ltä löydettiin 47. BY2E'Gi- alleeli osoittautui LSK:lle ominaiseksi alleeliksi, koska sitä ei esiintynyt ay:llä eikä muilla tutkituilla roduilla. MAIJALArt & LINDSTRÖM111 (1966) tutkimus osoitti, että länsisuomenkarjalla ja ayrshirellä oli yhteisiä allee- leita vain 19 prosenttia kaikista B-veriryhmäalleeleista. VASENIUKSEN (1965) mukaan suomenkarjan TfA-alleelin frekvenssi oli 40.7, Tfp:n 53.1 ja TfE :n 6.2 prosenttia. Suomen ayrshiren vastaavat fre- kvenssit olivat 28.9, 60.6 ja 10.5 prosenttia. Ero ayrshiren ja suomenkarjan välillä on tilastollisesti merkitsevä. Tutkimuksessa löydettiin Pyhäjoelta suomenkarjalle kuuluva harvinainen TfPyhäjoki_alleeli, jonka elektroforeet- tinen liikkuvuus oli muita variantteja nopeampi. MAIJALA & LINDSTRÖM (1966) tutkivat suomenkarjapopulaation ge- neettistä tasapainoa ja homotsygotia-astetta. Länsisuomenkarja oli F- 23 Taulukko 5: Suomenkarjan (Sk) mäÄrän muutokset (ANON 1972, 1974, 1976, 1978, 1981, 1986, 1988b, 1989 ja 1990). Vuosi Sk:a yht. %:a leh- mistä Sk:a ty:ssa Sk:sta %:a ty:ssa Ty-lehmistä %:a Sk:a 1970/71 307 600 34.6 46 101 15.0 18.3 1972/73 234 200 30.0 33 067 14.1 12.8 1975 168 100 20.5 18 289 10.9 7.4 1977 89 700 11.9 11 667 13.0 4.6 1980 42 800 5.9 7 009 16.4 2.5 1985 19 800 3.2 4 153 22.3 1.4 1987 16 400 2.9 3 621 20.4 1.1 1988 11 600 2.2 3 231 27.9 1.1 1989 9 800 1.9 3 020 30.8 1.0 ty = tarkkailuyhdistys Taulukko 6: Tuotantotietoja suomenkarjasta (Sk) ja kaikista Suomen tarkkailulehmistä (Ty) (ANON. 1962, 1967, 1972, 1976, 1981, 1986, HE- LANDER 1990. Suullinen tiedonanto.) Tarkkailu- vuosi Maito, kg Rasva, kg Valk., kg Elopaino Sk Ty Sk Ty Sk Ty Sk Ty 1960/61 3 370 3 792 155 172 381 405 1965/66 3 751 4 224 175 192 394 414 1970/71 4 094 4 660 188 207 409 429 1975 4 332 5 041 196 221 428 455 1980 4 755 5 580 216 244 162 187 447 480 1985 4 885 5 680 220 251 163 186 458 491 1989 5 220 6 212 232 271 174 .201 465 498 24 veriryhmäjärjestelmän perusteella geneettisessä tasap ainotilassa. B-j är- jestelmän alleelifrekvensseistä arvioituna länsisuomenkarjan homotsygotia- aste oli yli kaksi kertaa suurempi kuin ayrshiren homotsygotia-aste. TERVALA ym. (1983) havaitsivat, että suomenkarjan maidon proteiini- varianttien frekvenssit poikkesivat ayrshiren ja friisiläisen frekvensseistä. K-kaseiinin A- ja B-variantteja sisältävällä maidolla lienee keskimäärin parhaat juoksettumisominaisuudet. k-kaseiinin AB-genotyyppiä esiintyi 41:11ä prosentilla suomenkarjan lehmistä, mutta ainoastaan 25:llä prosen- tilla friisiläislehmistä ja 29:11ä prosentilla ayrshirelehmistä oli AB-genotyyp- pi. Suomenkarja on hedelmällinen rotu. JOKISEN ja LINDSTRÖMin (1977) mukaan suomenkarjan sonnien sperma säilytti hedelmöittämiskykynsä pa- remmin kuin ayrshiresonnien sperma, kun tutkittiin vähintään neljä vuotta säilytetyn sonnin siemenen uusimattomuusprosentteja. Suom.enkarjan son- nien uusimattomuusprosentti oli 7.5 prosenttiyksikköä parempi kuin ayr- shiresonnien ja 4.0 prosenttiyksikköä parempi kuin friisiläissonnien. Suo- menkarjan sonnit ovat spermantuotanto-ominaisuuksiltaan parempia kuin ay- tai fr-sonnit (RAUKOLA 1990). MAIJALA ja OSVA (1000) tutkivat eri rotujen taipumusta synnyttää kaksosia. Kun aineistona oli vähintään kolme kertaa poikineet lehmät, oli 5.75 prosenttia suomenkarjan poikimi- sista kaksossynnytyksiä. Vastaavan ikäisten ayrshirelehmien kaksossynny- tystiheys oli 3.40 prosenttia ja friisiläislehmien 3.15 prosenttia. Luonnon olosuhteissa hedelmällisyys on lajin kannalta tärkeä ominaisuus. Ne yksi- löt, jotka lisääntyvät tehokkaimmin, kasvattavat omien geeniensä osuutta populaatiossa. Hyvä hedelmällisyys on etu myös rotujen säilytyksessä. Lehmän nupoutta suositaan käytännön karjanhoidossa. Suomenkarjan lehmät ovat yleensä perinnöllisesti nupoja. Suomenkarjalla on poikimista helpottava lantiorakenne. RAJAKANKAAN (1088) mukaan suomenkarjan lehmillä oli vähiten poikimavaikeuksia, sillä suomenkarjan vasikkakuollei- suus oli 0.6 prosenttia. Friisiläislehmistä liki neljännes tarvitsi poikima- apua. Suomenkarjan jalkarakennetta pidetään yleensä hyvänä. RAJAKAN- KAAN (1988) mukaan suomenkarjan lehmistä 2.3 prosentilla oli vennot vuohiset. Friisiläisrodulla vastaava luku oli 5.4 prosenttia ja ayrshirellä 7.6 prosenttia. Suomenkarjan lehmillä oli suhteellisesti eniten normaa- liasentoisia sorkkia (92.2 %:a lehmistä) ja vähiten kierresorkkia (1.1 %:a lehmistä). 25 8 Tutkimusaineisto ja tutkimusmenetelmät 8.1 Tutkimusaineisto Tutkimus koostui kolmesta eri aineistosta: veriryhmä- ja veren proteiinimääritysten tuloksista ISK-, LSK- ja PSK-lehmien ja -hiehojen rungon mittaustuloksista suomenkarjan karjantarkkailurekisteristä vuosilta 1988 ja 1989 Veriryhmien ja veren proteiinien tutkimusaineisto saatiin verityypitys- määrityksistä, jotka tehtiin maa- ja metsätalousministeriön kotieläinten geenipankkityöryhmän rekisterin polveutumistarkistuksien vuoksi. Ve- ret analysoitiin Osuuskunta Suomen Keinosiemennyskeskuksen veriryh- mälaboratoriossa, Vantaan Tikkurilassa. Analyysit tehtiin 1.11.1989 — 30.6.1990 välisenä aikana. ISK:n, LSK:n ja PSK:n hiehojen ja lehmien rungon ja raajojen mi- tat mitattiin 18.1.1990 — 28.1.1990 välisenä aikana. Mittausaineistossa oli myös näiden rotujen risteytyseläimiä. Kuuden mitatun eläimen polveu- tumista ei ole tarkistettu veriryhmämäärityksellä. Suomenkarjan karjantarkkailun tulokset vuosilta 1988 ja 1989 saa- tiin Maatalouden laskentakeskuksesta. Aineisto sisälsi lehmien, hiehojen ja lehmävasikoiden tunniste-, polveutumis-, syntymä- ja tuotantotiedot. Tunnistetietoja olivat maatalouskeskuksen numero, karjanumero, korva- numero ja kantakirj anumero. 8.1.1 Tutkitut rodut, eläinten nen sijainti Verityypitysmäärityksissä testattiin koostui 277 eläimen mittaustuloksi hosta ja 208 lehmästä (Taulukko 7). Rodut luokiteltiin seuraavasti: polveutuminen ja maantieteelli- 418 eläintä. Rungon mittausaineisto sta. Mittaustuloksia saatiin 69 hie- p olveutumiselt aan puhdasrotuisiksi todetut itä- ja länsisuomenkarjan eläimet (ISK ja LSK) polveutumiseltaan puhdasrotuiset tai lähes puhdasrotuiset pohjois- suomenkarjan eläimet (PSK). Tähän ryhmään hyväksyttiin myös PSK:n ja Ruotsin tunturirodun (SKB) risteytyseläimet. 26 Taulukko 7: Tutkimuksen eläinten rotu- ja sukupuolijakauma. Rotu ISK LSK PSK ISK x LSK ISK>50 PSK x LSK SKB Yht. Veritutkimusaineisto Lehmät 52 117 37 42 39 26 17 23 353 Sonnit 22 4 18 3 7 5 1 5 65 Yht. 74 121 55 45 46 31 18 28 418 Rungon mittausaineisto Lehmät 34 86 27 33 13 4 11 208 Hiehot 3 28 14 9 9 3 3 69 ISK:n ja LSK:n ensimmäisen polven (Fi-polven) risteytyseläimet (ISK x LSK). eläimet, joiden perimässä oli yli 50 prosenttia ja korkeintaan 87.5 prosenttia ISK-ainesta ja alle 50 prosenttia LSK-ainesta (ISK>50). PSK:n ja LSK:n ristetyseläimet (PSK x LSK). Ruotsin tunturirotu (SKB) ilman PSK:n vaikutusta. LSK-rodun ainesta SKB-eläimissä oli korkeintaan 25 prosenttia. Eläimet, joita ei voitu luokitella muihin mainittuihin luokkiin (S). Näiden eläinten perimä sisälsi eniten LSK:n geeniainesta. S-ryhmän eläimiä ei mitattu. Verityypitysaineistossa eläimet olivat vähintään kolmen kuukauden ikäisiä. Rungon mittausaineistossa ei ollut vasikoita eikä sonneja. Hiehot olivat vähintään vuoden ikäisiä eläimiä, jotka eivät olleet vielä poikineet. Verityypitysaineistossa ISK-keinosiemennyssonneilla oli keskimäärin 3.7 jälkeläistä (vaihteluväli 1-9), LSK-keinosiemennyssonneilla 2.4 jälkeläistä (vaihteluväli 1-8) ja PSK-keinosiemennyssonneilla 4.3 jälkeläistä. PSK- sonni R. Oskarilla oli verityypitysaineistossa 18 jälkeläistä. Tilojen omia ISK-sonneja arvioitiin olleen vähintään 15 ja korkeintaan 30. Rungon mit,. tausaineistossa isien lukumäärä oli pienempi kuin verityypitysaineistossa (Taulukko 8). Verityypitysaineiston eläimet jaettiin eläimen tuotantokarjan sijain- nin mukaan kahteen alueeseen. Alueeseen al kuuluivat Hämeen, Kymen, Mikkelin, Pohjois-Karjalan, Turun ja Porin ja Uudenmaan läänien sekä Kuopion läänin Leppävirran ja Kangaslammin kuntien eläimet. Alue a2 27 Taulukko 8: Puhda,srotuisten eläinten polveutuminen. Rungon mittaus- aineistossa on ilmoitettu ainoastaan lehmien isät. Verityypitysameisto Rungon mittausaineisto Isä ISK LSK PSK ISK LSK PSK Ks-sonni 7 48 10 3 46 6 Ei ks-sonni 15 — 30 2 6 — 8 n. 15 — 4 Yht. 22 — 37 50 16 — 18 n. 18 46 10 Ks-sonni = eläimen isänä keinosiemennyssonni Ei ks-sonni = muu kuin leinosiemennyssonni sisälsi Kuopion läänin pohjoisosan, Lapin, Oulun ja Vaasan läänin eläimet. Alueella al oli yhteensä 142 eläintä ja alueella a2 276 eläintä. Kahden alu- een eläinten välisiä eroja tarkasteltiin ainoastaan ISK- ja LSK-aineistosta. Alueella Gil oli 30 ISK- ja 40 LSK-eläintä ja alueella a2 44 ISK- ja 81 LSK- eläintä (Liite 1). Rungon mittausaineistossa Suomi oli jaettu viiteen eri alueseen. Etelä- Suomen alueen muodostivat Hämeen, Kymen, Turun ja Porin sekä Uu- denmaan läänit. Itä-Suomi koostui Mikkelin ja Pohjois-Karjalan lääneis- tä. Tähän alueeseen luokiteltiin myös Kuopion läänin Leppävirran ja Kangaslammen karjat. Pohjois-Savon alue oli Kuopion läänin pohjoisosa. Oulun lääni muodosti oman alueen ja Lapin lääni Pohjois-Suomen alueen (Liite 1). Mitatuista lehmistä 64.9 prosenttia kuului karjantarkkailuun. ISK- lehmistä oli karjantarkkailussa 32.4 prosenttia, LSK-lehmistä 86.0 pro- senttia ja PSK-lehmistä 70.4 prosenttia. ISK-lehmät olivat keskimäärin poikineet viisi kertaa. Luku oli arvio, koska kaikkien ISK-lehmien poi- kimakertojen tarkkaa määrää ei tiedetty. LSK-lehmät olivat ennen mit- tausajankohtaa poikineet keskimäärin 3.4 kertaa ja PSK-lehmät 3.2 ker- taa. 28 8.1.2 Veriryhmätutkimustiedoston sisältö Veriryhmätutkimusten tiedosto sisälsi seuraavat tiedot: 1. Eläimen tunnistetiedot nimi korvanumero kantakirjanumero tuotantokarjan maantieteellinen sijainti eli alue laboratorionumero rotu sukupuoli syntymävuosi tai arvio siitä 2. Eläimen polveutumistiedot Isän nimi ja kantakirjanumero. Tilojen omille sonneille annet- tiin numerotunnukset. Isän laboratorionumero Emän nimi ja kantakirjanumero Emän laboratorionumero 3. Eri veriryhmäjärjestelmistä ja proteiinimäärityksistä saadut tulok- set. 8.1.3 Rungon mit t austiedost on sisältö Rungon mittaustiedosto sisälsi seuraavat tiedot: 1. Eläimen tunnistetiedot Nimi Korvanumero tai tätä vastaava numero tarkkailun ulkopuoli- sissa karjoissa Laboratorionumero, jos eläin oli testattu Syntymäaika (ei kaikilla) Syntymäkuukausi tai arvio siitä Maatalouskeskus 29 Karjanumero Rotu 2. Lehmän polveutumistiedot Isän nimi ja kantakirjanumero, jos isä oli keinosiemennyssonni Isän sukuryhmä ja syntymävuosi (LSK-sonnit) Emän nimi Emän kantakirjanumero, jos emä oli kantakirjattu Emän laboratorioinumero, jos emä oli testattu Isänisän nimi ja kantakirjanumero, jos isänisä oli keinosiemen- nyssonni Isänemän kantakirjanumero, jos isänemä oli kantakirjattu Emänisän nimi ja kantakirjanumero Emänemän kantakirjanumero tai laboratorionumero, jos emän- emä oli kantakirjattu tai testattu Emänemänisän kantakirjanumero Mittaustulokset Muut tiedot Karjantarkkailuun kuuluminen Tiineyskuukausi Poikimakerta Mittauspäivämäärä Mitt auskellon aika Kaikkia polveutumistietoja ei saatu karjoista, jotka eivät kuuluneet karjantarkkailuun. 8.2 Verityypitysaineiston tutkimusmenetelmät Verinäytteet analysoitiin kansainvälistä hemolyyttistä testiä käyttäen. Me- netelmä oli pääpiirteittäin samanlainen kuin BRAENDin (1959) käyttämä. Pestyjen punasolujen laimennokset tiputettiin tutkimuslevyille, jotka si- sälsivät isoimmunisoituja vasta-aineita (reagensseja). Lopuksi lisättiin pi- sara hemolyysireaktion aiheuttavaa kanin komplementtia (Taulukko 9). 30 Taulukko 9: Testatut veriryhmätekijät Järjestelmä Testatut tekijät A A, H B B, G, K, Ii, 12, 01, 03, Or, P G', 1', J', K', 0' C Ci, C2, E, Ri, R2, W X1, X2 , L', X', C", F" F F, V J J L L M M S II', S, U1, U' Z Z R' R', S' T' T' Naudan seerumiproteiinit määritettiin yksisuuntaisella (GAHNE ym. 1977) tai kaksisuuntaisella (JuNEJA ja GAHNE 1980) elektroforeesimene- telmällä polyakryyliamidigeelien avulla. Tutkimuksessa huomioitiin viisi veren proteiiniryhmistä: postalbumiinin (Pa) variantit: F ja S transferriini (Tf): A, D ja E post-transferriini 1 (Ptf 1): A ja B post-transferriini 2 (Ptf 2): F ja S al-proteaasi inhibiittori (Pi-2): F, I ja S Tutkimustulosten tarkastelussa kukin variantti tarkoittaa myös vas- taavaa alleelia, joka koodaa tätä proteiinimuotoa. 31 8.2.1 Suljettujen järjestelmien alleelifrekvenssien laskeminen ja geneettisen tasapainotilan arviointi Suljettujen järjestelmien — F- ja R'-veriryhmäjärjestelmien sekä proteii- nien — alleelifrekvenssit laskettiin genotyyppien frekvenssien perusteella. Genotyyppien frekvenssit laskettiin FALCONERin (1981) mukaan. Olkoon homotsygootin genotyypin F/F:n frekvenssi P, heterotsygootin F/V:n H ja homotsygootin V/V:n Q sekä P H Q = 1. Tällöin F-alleelin frekvenssi p on p = P ja vastaavasti V-alleelin frekvenssi q on q= Q - 11. tai q =1— p. Hardyn ja Weinbergin lain mukaan geneettistä tasapainoa arvioitiin tarkastelemalla, määräytyvätkö odotetut suljettujen järjestelmien geno- tyyppifrekvenssit havaittujen geenifrekvenssien perusteella. Olkoot lo- kuksen alleeleiden frekvenssit p ja q. Hardyn ja Weinbergin lain mukaan homotsygoottisten genotyyppien p2 (= P) ja q2 (= Q) sekä heterotsygoot- tisten genotyyppien 2pq (= H) välillä pätee lauseke: p2 2pq+ q2 = 1. Kun tiedetään sekä p että q, voidaan lausekkeen avulla laskea odotetut genotyyppifrekvenssit. Veriryhmämäärityksen ja elektroforeesin avulla saadaan havaitut genotyyppiarvot. Havaittujen ja odotettujen genotyyp- pifrekvenssien erojen tilastollisen merkitsevyyden toteamiseen käytettiin x2-testiä. Taulukkoarvojen ja todettujen x2-arvojen vertailuun tarvittava vapausaste (df) laskettiin siten, että genotyyppien lukumäärästä vähen- nettiin lokuksen alleelien lukumäärä. ISK- ja LSK-aineistosta tutkittiin, poikkesivatko al- ja a2-alueiden eläinten suljettujen järjestelmien alleelifrekvessit tilastollisesti merkitse- västi toisistaan. ISK-rodusta arvioitiin, mikä vaikutus isolaatiolla eli eris- tyneisyydellä on ollut veren biokemialliseen polymorfismiin. Eri rotujen alleelifrekvenssien erojen tilastollista merkitsevyyttä tar- kasteltiin x2-riippumattomuustestillä. Vastaavaa testiä käytettiin myös aluiden välisten erojen ja isolaation aiheuttamien erojen tutkimiseen (RANTA ym. 1989). 8.2.2 Muiden veriryhmäjärjestelmien fenotyyppi- ja alleelifrek- venssien laskeminen J-, L-, M-, Z- ja T'-järjestelmät sisältävät kaksi ålleelia. Näiden lokusten suhteen heterotsygoottia genotyyppiä (esimerkiksi J/j) on usein vaikea erottaa homotsygootista (J/J). Genettisessä tasapainossa olevan popu- laation homotsygoottien (JJ ja jj) sekä heterotsygootin (Jj) genotyypin frekvenssit ovat: 32 2 PJ 2PJqä 2 qj (JJ) = (J.i) = = Tarkasteltavan veriryhmäjärjestelmän fenotyyppifrekvenssit ovat: (J) = pY + 2pjqj = = qJ Resessiivisen Ji-alleelin frekvenssi on tällöin: qi = .10.. Tästä seu- raa, että pj = 1— qi. Frekvenssin estimaatin keskivirhe (S.E.) on s = jossa n on tutkittujen eläinten lukumäärä (NEIMANN-SORENSEN 1958). Jotta B-tekijöiden muodostamat tekijäyhdistelmät eli B-alleeliryhmät voidaan määrittää, on tiedettävä tutkittavan yksilön vanhempien ja mah- dollisesti myös jälkeläisen B-fenotyyppi. 32 ISK-, 58 LSK- ja 38 PSK- eläimen molemmat B-alleeliryhmät pystyttiin tunnistamaan. ISK x LSK- , ISK>50- ja SKB-eläimillä vastaavat luvut olivat 32, 23 ja 9. Yksi B- alleeliryhmä tunnistettiin 23 ISK-, 41 LSK-, 17 PSK-, 11 ISK x LSK- 23 ISK>50- ja 9 SKB-eläimen fenotyypistä. Koska tiedot eri rotujen B-alleeleiden todellisista frekvensSeistä eivät ole täydellisiä, tarkasteltiin myös eri B-veriryhmätekijöiden frekvenssejä fenotyyppien perusteella. C-järjestelmästä laskettiin eri tekijöiden frekvenssit. Frekvenssit saa- tiin siten, että laskettiin prosenttiosuus, kuinka monen yksilön fenotyy- pissä tarkasteltava veriryhmätekijä oli testatuista eläimistä. A-järjestelmän alleeleiden frekvenssit arvioitiin ISK:lle, LSK:lle, PSK:lle ja SKB:lle FALCONERill (1981) mukaan. Näillä roduilla oli kolme alleelia: AA , AAH ja Aa. notyypiltään homotsygootti (esimerkiksi A/A) tai heterotsygootti (Ala). S-veriryhmä.stä on esitetty ainoastaan eri fenotyyppien taajuudet. 8.2.3 Heterotsygotia-asteen ja geneettisen etäisyyden arviointi Tässä tutkimuksessa on rotujen heterotsygotia-aste arvioitu F- ja R'- veriryhmäjärjestelmien ja proteiinien perusteella. Lokuksen heterotsygotia- aste arvioitiin kaavalla: h=1—Eg. Kaavassa pi tarkoittaa tietyn allee- lin frekvenssiä ja i lokuksessa olevien erilaisten alleelien lukumäärää. Jos lokuksessa on vain kaksi alleelia, oli lokuksen hetrotsygotia-aste edellisen kaavan mukaan h = [1— (p2 -F q2 )] = 2pq. Eri lokusten heterotsygotia- asteista laskettiin keskiarvo (H), mikä kuvaa rodun geneettistä muuntelua laskennassa käytettyjen lokusten suhteen (FERGUSON 1980). Geneettinen muuntelu laskettiin aineistosta, josta oli karsittu puoli- ja täyssisaret pois. Kaikista fenotyypeistä ei voitu todeta, oliko yksilö ge- 33 ISK:n, LSK:n ja PSK:n välinen geneettinen etäisyys laskettiin NEin (1972) esittämän periaatteen mukaan. Olkoot iab, la ja 4 kaikkien lo- kusten yli lasketut aritmeettiset keskiarvot luvuille aibi,> a? ja b? (a= tarkasteltavan lokuksen i:nnen alleelin frekvenssi populaatiossa A, i:nnen alleelin frekvenssi populaatiossa B). Kahden populaation ge- neettinen samankaltaisuus mitataan tällöin seuraavasti: Ia b I — Tällöin on kahden populaation välinen geneettinen etäisyys: D = —ml. Luku ilmoittaa geneettisessä koodissa olevien kodonierojen luku- määrää lokusta kohden. Jos D = 0, ovat populaatiot geneettisesti täysin samankaltaisia. Jos D = 1, ovat populaatiot täysin erilaisia. Geneettinen etäisyys laskettiin kolmella eri aineistolla: F- ja R'-järjestelmien ja Pa:n, Tf:n, Ptf 1:n, Ptf 2:n ja Pi-2:n allee- lifrekvenssien perusteella (lokusryhmä 1). J-, L-, M-, Z-, T'-veriryhmien alleelifrekvenssien ja B-alleeliryhmien frekvenssien perusteella (lokusryhmä 2). Nämä molemmat aineistot yhdessä (lokusryhmä 3). LSK:n ja ayrshiren sekä LSK:n ja friisiläisen välistä geneettistä etäi- syyttä arvioitiin suljettujen järjestelmien perusteella (lokusryhmä 1). Näi- den rotujen välistä geneettistä etäisyyttä pidettiin vertailuarvona tarkas- teltaessa alkuperäisrotujen välistä geneettistä etäisyyttä. Populaatioiden välistä geneettistä yhtäläisyyttä voidaan mitata useilla eri tavoilla. CHAKRABORTY ja TATENO (1976) totesivat, että useat eri menetelmät antoivat samanlaisia geneettisiä etäisyyksiä populaatioiden välille. 8.3 Rungon mittausaineiston tutkimusmenetelmät 8.3.1 Mittauskohdat Mitattavat eläimen kohdat olivat (Liite 2): Säkäkorkeus 5. Rintakehän syvyys 9. Takasäären pituus Takakorkeus 6. Rinnan ympärys 10. Pään leveys Lantion leveys 7. Rungon pituus 11. Pään pituus Rinnan leveys 8. Takasäären ympärys 34 Säkä- ja takakorkeus mitattiin niin sanotulla mittakepillä ja rinnan leveys ja syvyys ja lantion leveys mittakepissä olleella harpilla. Muiden mittojen toteamiseen käytettiin mittanauhaa. Mittaustulokset ilmoitettiin puolen senttimetrin tarkkuudella. Säkä- korkeus oli mitta maasta (lattiasta) eläimen sään korkeimpaan kohtaan. Takakorkeus ja lantion leveys mitattiin lonkkaluiden kohdalta. Rinnan leveys arvioitiin etulapojen takaa. Samasta kohdasta saatiin myös rinnan syvyyden ja rinnan ympäryksen mitat. Rungon pituus mitattiin selkä- rankaa pitkin etulavan etuosasta istuinkannikkaan. Takasäären ympärys otettiin keskisäären ohuimmasta kohdasta. Takasäären pituus oli kanta- luun ja vuohisluun välinen mitta. Mittaus ei tapahtunut säärtä pitkin. Mittaukset tehtiin oikeasta takasäärestä. Pään leveys mitattiin ohimolta, otsan kapeimmasta kohdasta silmien yläpuolelta ja pään pituus päälaen- luun korkeimmasta kohdasta turvan alareunaan naaman keskikohdalta. 8.3.2 Aineiston käsittelj'r Aineisto analysoitiin Helsingin yliopiston kotieläinten jalostustieteen lai- toksen mikrotietokoneella WSYS-ohjelmistoa käyttäen (VIINA 1989). Ana- lyyseissa käytettiin pienimmän neliösumman varianssianalyysia. Käytetyt mallit olivat kiinteiden tekijöiden malleja. Myös lehmän isä oli kiinteänä tekijänä. Varianssianalyysien lisäksi laskettiin rungon mittojen keskiar- vot, hajonnat ja vaihtelukertoimet eri roduille. Analyysien tavoitteena oli selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat alkupe- räisrotujen rungon mittojen vaihteluun tilastollisesti merkitsevästi. Ana- lyyseissa eivät olleet mukana hiehot. Analyyseissa käytettiin mallia (malli 1): Yij klmn = p+ ai+ ty j +rk +4 Prn eijklmn (1) Mallissa: rungon eri mitat keskiarvo alue (i = 1-5) karjantarkkailuun kuuluminen j = 1 tai 2) rotu (k = 1-7) tiineyskuukausi (1 = 1-4) poikimakerta (m = 1-4) j äännös Tätä mallia käytettiin myös, kun tutkittiin syntymävuodenajan vai- kutusta hiehojen ja kerran tai kaksi kertaa poikineiden lehmien rungon tyi = rk= ti = Prn = eijkirnn = 35 mittojen vaihteluun. Tässä yhteydessä tyi oli korvattu syntymävuodena- jalla si. Talvella (joulu- — helmikuussa) syntyneitä eläimiä oli 46, keväällä (maalis- — toukokuussa) 35, kesällä (kesä- — elokuussa) 18 ja syksyllä (syys- - marraskuussa) 50. Alueen (ai) ja rotujen (rk) luokittelut esitettiin tutkimusaineiston yh- teydessä. Tarkkailuun kuuluminen (tyi) luokiteltiin seuraavasti: tyi = on karjantarkkailussa ty2 = ei ole karjantarkkailussa Tiineyskuukaudesta muodostettiin viisi luokkaa. Ensimmäisessä luo- kassa (t1) olivat lehmät, jotka eivät olleet tiineitä tai viimeisestä siemen- nyksestä tai astutuksesta oli kulunut korkeintaan kuukausi. Viidennessä luokassa (ts) olivat kahdeksannella tai yhdeksännellä tiineyskuukaudella olleet lehmät. Poikimakerran (p,i) mukaan lehmät luokiteltiin: yhden kerran poikineet kaksi kertaa poikineet kolme kertaa poikineet vähintään neljä kertaa poikineet Puhdasrotuisten ISK-lehmien (7.1) tarkastelussa oli mallina (malli 2): Yii = p+ si eij (2) Mallissa si tarkoittaa lehmän isää. Isät luokiteltiin siten, että: s1 = omat sonnit s2 = keinosiemennyssonnit Omien sonnien tyttäret jaoteltiin vielä syntymäkarjan mukaan. Osa mitatuista lehmistä oli isolaatiokarjoista, joissa lehmiä oli astutettu ai- noastaan tilan omilla sonneilla. Osalla mitatuista lehmistä oli isänä mui- den karjojen kuin oman syntymäkarjan sonni. LSK-aineistoa tarkasteltiin mallilla, jossa rotu (rk ) korvattiin lehmän isällä (isk ). LSK-aineiston mallissa ist-tekijä tarkoittaa lehmän isän syn- tymävuotta. Lehmät luokiteltiin isän syntymävuoden mukaan neljään luokkaan: pi = P2 = p3 = P4 = isi = is2 = is3 = is4 = isä syntynyt vuosina 1965 — 1975 isä syntynyt vuosina 1976 — 1978 isä syntynyt vuosina 1979 — 1982 isä syntynyt vuosina 1983 — 1987 36 PSK:n eri emälinjojen (eli ) vaikutusta mittojen vaihteluun tutkittiin mallilla (malli 3): Yij = e4 eij (3) Kun tarkasteltiin uhanalaisen PSK:n lehmien sukutauluja, havaittiin, että useiden lehmien emänä tai emänemänä olivat samat lehmät. PSK:n kantaemien perusteella voitiin muodostaa emälinjoja. Näitä linjoja oli yhdeksän. Kolme emälinjaa oli vain yhden lehmän varassa. LS-varianssi- analyysilla tarkasteltiin, onko eri emälinjojen rungon mittojen välillä ti- lastollisesti merkitseviä eroja. Luokat, joissa oli vain yhden lehmän mit- taustulokset, yhdistettiin. PSK-emälinjojen lisäksi LS-analyysissä olivat mukana Ruotsin tunturirotuun ja länsisuomenkarjaan kuuluneiden emien jälkeläiset, joiden isänä oli PSK-geenipankkisonni. Näistä muodostettiin kaksi luokkaa. Yhteensä luokkia oli kahdeksan. 8.4 Karjantarkkailutulosten aineisto Vuoden 1989 aineiston tuotantotiedoista tarkasteltiin 365 päivän maito-, rasva- ja valkuaistuotosta, maidon rasva- ja valkuaisprosenttia se- kä elopainoa. Aineistosta karsittiin alle 1500 kiloa tuottaneet lehmät pois. Tuotantotietojen keskiazvot, hajonnat ja vaihtelukertoimet laskettiin koko tarkkailuaineistolle sekä veriryhmämääritysten ja rungon mittojen aineis- tona olleille karjoille. Tutkimusaineiston karjoista muodostettiin oma tie- dosto. Näiden kahden luokan välisten erojen avulla selvitettiin, oliko tä- män tutkimuksen aineisto tuotanto-ominaisuuksien perusteella edustava otos koko suomenkarjan tarkkailuaineistosta. Tuotanto-ominaisuuksien lisäksi vertailtiin myös tarkkailuaineiston ja tutkimusaineiston poikima- kertojen välisiä eroja. 37 9 Veriryhmätutkimusten tulokset 9.1 Suljettujen järjestelmien alleelifrekvenssit 9.1.1 F- ja R'-veriryhmäjärjestelmät Tutkituilla suomenkarjan roduilla FF ja R'si olivat yleisimmät alleelit (Taulukko 10). F17 oli erityisesti LSK:lle ominainen alleeli. PSK:n ja LSK:n alleelifrekvenssit poikkesivat toisistaan vähemmän kuin ISK:n ja LSK:n alleelifrekvenssit. Kun ISK-aineksen osuus kasvoi ja LSK-aineksen osuus pieneni ISK:n ja LSK:n välisten risteytyseläinten perimästä, yleis- tyivät sekä FF- että R'Ri-alleelit. x2-riippumattomuustestin mukaan puh- dasrotuisen ISK:n, LSK:n ja PSK:n F-järjestelmän alleelifrekvenssit poik- kesivat toisistaan tilastollisesti erittäin merkitsevästi (p < 0.001). R'- järjestelmän alleelifrekvenssien erot eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. 9.1.2 Postalbumiini (Pa) PaF-alleeli oli ISK:lle ominainen. Tämä alleeli oli ISK:lla yli kaksi kertaa yleisempi kuin LSK:lla ja yli kolme kertaa yleisempi kuin PSK:11a. Pa- alleeleiden frekvenssit olivat LSK:11a ja PSK:lla lähempänä toisiaan kuin ISK:11a ja LSK:11a (p < 0.001) (Taulukko 10). 9.1.3 Transferriini (Tf) Tfp oli tavanomaisin alleeli kaikilla muilla roduilla paitsi ISK:11a ja lähes puhdasrotuisella ISK:11a (ISK>50), joilla yleisimmin oli perimässään TfA- alleeli (Taulukko 10). TfE-alleelia voidaan pitää PSK:lle ominaisena, sillä sen frekvenssi oli PSK:11a peräti 21.8 prosenttia. ISK:11a TfE:n frekvenssi oli 6.1 prosenttia ja LSK:11a 5.4 prosenttia. ISK:n, LSK:n ja PSK:n al- leelifrekvenssien erot olivat tilastollisesti erittäin merkitseviä (p < 0.001) (Taulukko 10). Pohjois-Euroopan roduilla yleisin Tf-alleeli on Tfp ISK:ta voidaan pitää Tf-lokuksen suhteen poikkeavana pohjoiseurooppalaisena rotuna, koska TfA oli ISK:11a yleisin alleeli. Friisiläisrodun tavallisin alleeli on TfA TfE on harvinaisin alleeli Bos taurus-roduilla. Esimerkiksi jerseyltä tämä alleeli puuttuu lähes kokonaan. TfE on yleisimmillään Skandina- vian roduilla, kelttiläisillä roduilla, Bos indicus-roduilla ja sangarodulla. BAKERiri & MANWELLin (1980) hypoteesin mukaan TfE-alleeli on yhtey- dessä rodun kestävyyteen. Rodut, joilla TfE on yleinen, ovat usein eläneet vaativissa ympäristöolosuhteissa. 38 Taulukko 10: F- ja R'-veriryhmä- ja proteiinjärjestelmien alleelifrekvenssit (%) roturyhmittäin ja frekvenssierojen tilastollinen merkitsevyys. Alleeli ISK LSK PSK Til.merk. ISK x LSK ISK>50 PSK x LSK SKB S N 74 121 55 45 46 31 18 28 FF 96.6 67.3 76.3 83.3 92.4 82.2 77.8 71.4 Fy 3.4 32.7 23.7 p < 0.001 16.7 7.6 17.8 22.2 28.6 R'B' 2.7 0.4 - 2.2 2.2 2.2 - Ist'S' 97.3 99.6 100.0 ' N.S. 97.8 97.8 100.0 97.8 100.0 PaF 25.0 10.7 7.3 23.3 29.4 14.5 5.6 8.9 PaS 75.0 89.3 92.7 p <0.001 76.7 70.6 85.5 94.4 91.1 TfA 52.0 38.0 22.7 46.7 70.6 22.6 27.8 37.5 Tfp 41.9 56.6 55.5 47.8 29.4 66.1 72.2 55.4 TIE 6.1 5.4 21.8 p <0.001 5.5 - 11.3 - 7.1 Ptf 1A 53.4 45.5 51.8 52.2 46.7 41.9 19.5 37.5 Ptf 1B 46.6 54.5 48.2 N.S. 47.8 53.3 58.1 80.5 62.5 Ptf 2' 97.3 97.9 74.6 93.3 90.2 83.9 86.1 85.7 Ptf 2s 2.7 2.1 25.4 p < 0.001 6.7 9.8 16.1 13.9 14.3 Pi-2s 77.7 92.2 99.1 73.3 68.4 100.0 100.0 85.7 P1-2F 9.5 4.5 - 16.7 12.0 - - 10.7 Pi-2/ 12.8 3.3 0.9 p < 0.001 10.0 19.6 - - 3.6 N = testattujen eläinten lulcurnäärå Til.merk. = tilastollinen merkitsevyys p < 0.001 = erittäin merkitsevä ero N.S. = ei tilastollisesti merkitsevä ero PSK oli 1900-luvun puoliväliin asti valtarotu Pohjois-Suomessa, joka on yksi maailman pohjoisimmista karjanhoitoalueista. Luonto muokkasi PSK:sta kestävän ja vaatimattoman rodun. Tämän tutkimuksen mukaan TfE-alleeli oli yleinen PSK:lla. Saadut tutkimustulokset tukevat siten BAKERin & MANWELLin (1980) hypoteesia. 9.1.4 Post-transferriini 1 ja 2 (Ptf 1 ja Ptf 2) Ptf 1:n eri variantteja tutkittiin kaksisuuntaisella ja Ptf 2:n variantteja yksisuuntaisella elektroforeesilla. ISK:n ja PSK:n yleisin Ptf 1-alleeli oli Ptf 1A(frekvenssit 53.4 ja 51.8 %), mutta LSK:lla Ptf 1B oli yleisempi kuin Ptf 1A. SKB-rodun eläimet poikkesivat selvästi muista tutkituista roduista, koska Ptf 1A-alleelin frekvenssi oli vain 19.5 prosenttia. Tämä saattaa johtua sattumasta, koska tutkittuja tunturirodun eläimiä oli vain 18 yksilöä (Taulukko 10). ISK:n ja LSK:n väliset erot Ptf 2:n alleelifrekvensseissä olivat pieniä. 39 Taulukko 11: Geneettisen tasapainon toteaminen X 2-testin tulos Lokus ISK LSK PSK F 0.086 2.588 5.252* R' 0.054 0.004 0 Pa 0.718 0.325 2.320 Tf 7.360* 2.158 2.327 Ptf 1 0.801 0.135 3.042* Ptf 2 0.057 0.050 0.162 Pi-2 2.425 4.295 0.505 X2-testin tilastollinen merkitsevyys on ilmoitettu yläindeksinä: * = havaittujen ja odotettujen genotyypp. frekv:it erosivat merkitsevästi (p < 0.05) Ptf 2F-alleelin frekvenssi oli LSK:lla ainoastaan 0.6 prosenttiyksikköä suu- rempi kuin ISK:lla. PSK poikkesi muista roduista. Ptf 23:n frekvenssi oli PSK:lla yli yhdeksän kertaa suurempi kuin ISK:lla ja yli 10 kertaa suurempi kuin LSK:lla (p < 0.001) (Taulukko 10). 9.1.5 al-proteaasi inhibiittori (Pi-2) Pi-21. oli ISK:lle tyypillinen alleeli. Sen frekvenssi oli 12.8 prosenttia (Tau- lukko 10). LSK:lla ja erityisesti PSK:lla Pi-2/ oli harvinainen. Myös Pi-2F oli ISK:lla yleisempi kuin LSK:lla. PSK:lla Pi-2F-alleelia ei löy- detty tutkituista yksilöistä. PSK:lla Pi-2s-alleeli oli melkein fiksoitunut. Lähes puhdasrotuisilla ISK-eläimillä (ISK> 50) Pi-21--alleeli oli yleisempi kuin puhdasrotuisilla ISK-eläimillä. Rotujen väliset erot olivat tilastolli- sesti erittäin merkitseviä (p < 0.001). 9.2 Geneettinen tasapainotila suljettujen järjestelmien perus- teella ISK:n, LSK:n ja PSK:n geneettistä tasapainotilaa arvioitiin F- ja R'- veriryhmäjärjestelmien ja proteiinien perusteella (Taulukko 11). LSK oli laskettujen seitsemän lokuksen perusteella geneettisessä tasa- painotilassa. ISK ei ollut Tf-lokuksen suhteen tasapainossa, mutta sitä 40 vastoin kuudessa muussa lokuksessa ei todettu geneettistä tasapainotto- muutta. Ero havaittujen ja odotettujen Tf-genotyyppien välillä oli mer- kitsevä (p < 0.05). PSK oli viiden lokuksen Perusteella geneettisessä tasapainossa. F- ja Ptf 1-lokusten osalta havaittiin, että populaatio ei ollut Hardyn ja Wein- bergin lain edellyttämässä tasapainotilassa. Havaittujen ja odotettujen genotyyppien välinen ero oli tilastollisesti merkitsevä (p < 0.05). PSK:ssa oli F-lokuksen suhteen enemmän heterotsygootteja yksilöitä kuin F-veriryhmän alleelifrekvenssien perusteella oli odotettavissa. Tätä tulosta voitaneen pitää mieluisana, koska uhanalaisten rotujen säilytykses- sä pyritään kasvattamaan kunkin lokuksen heterotsygotiaa. PSK:n osalta Ptf 1-lokuksessa ja ISK:n osalta Tf-lokuksessa oli odotettua enemmän homotsygoottej a genotyyppejä. 9.3 Avoimet järjestelmät 9.3.1 J-, L-, M-, T'- ja Z-veriryhmäjärjestelmien alleelifrekvens- s it L-, M-, T'- ja Z-veriryhmäjärjestelmät sisältävät vain yhden antigee- nin. Veriryhmäanalyysissa antigeeni havaitaan yksilön fenotyypissä, jos yksilön perimässä on kyseistä antigeenia periyttävä dominoiva alleeli. frekvenssi vaihteli roduittain siten, että alleelin taajuus oli pienimmillään PSK:lla (8.6 %) ja suurimmillaan LSK:11a (38.4 %) (Tau- lukko 14). J1-alleeli oli kaikilla roduilla yleisempi kuin JJ. Mm-alleeli oli harvinainen. ISK:lla tätä alleelia ei ollut lainkaan. PSK:Ila ja PSK:n ja LSK:n risteytyseläimillä Mm-alleeli esiintyi yleisem- min kuin muilla ryhmillä. LL-alleelin taajuus oli korkein ISK:n ja LSK:n risteytyseläimissä (ISK x LSK-eläimillä 40.3 % ja ISK>50-eläimillä 42.9 %). ISK:lla LL- alleeli oli harvinaisempi (18.6 %) kuin LSK:lla (27.8 %). Saadut tut- kimustulokset näiden neljän ryhmän välillä eivät siten ole johdonmukai- sia. Puhdasrotuisessa ISK-populaatiossa LL-alleelin frekvenssi voi kas- vaa tulevaisuudessa, kun lähes puhtaita ISK-lehmiä siemennetään ISK- geenipankkisonneilla ja pyritään puhtaaseen ISK-rotuun. T'T'-alleeli oli ominainen LSK:lle ja Ruotsin tunturirodulle, joilla tä- män alleelin arvioitiin esiintyvän frekvensseillä 10.9 prosenttia ja 11.2 prosenttia. Myös ISK x LSK-eläimillä T'Ts-alleeli oli keskimääräistä ylei- sempi. Zz-alleelia havaittiin eniten ISK:lla, ISK x LSK- ja ISK>50 -eläimillä. Näillä ryhmillä Zz:n arvioidut frekvenssit olivat 31.2, 38.5 ja 67.0 prosent- 41 Taulukko 12: 3-, L-, M-, T'- ja Z-järjestelmien alleelifrekvenssien arviot (%) ja frekvenssien keskivirheet Alleeli ISK LSK PSK ISK x LSK ISK>50 PSK X LSK SKB S N 74 121 55 45 46 31 18 28 JJ 29.3 38.4 8.6 31.7 32.4 21.7 15.0 29.3 ..13 70.7 61.6 91.4 68.3 67.6 78.3 85.0 70.7 S.E. 4.1 3.6 2.7 5.4 5.4 5.6 6.2 6.7 LL 18.6 27.8 21.4 40.3 42.9 19.7 19.7 26.8 L1 81.4 72.2 78.6 59.7 57.1 80.3 80.3 73.2 S.E. 3.4 3.2 4.2 6.0 6.1 5.4 6.2 6.4 Mm - 5.6 6.4 2.2 2.2 6.7 - 3.6 Mm 100.0 94.4 96.3 97.8 97.8 93.3 100.0 96.4 S.E. - 1.5 1.8 1.6 1.5 3.2 - 2.5 T'T' 4.1 10.9 4.7 10.6 7.9 3.3 11.2 13.4 rti 95.9 89.1 95.3 89.4 92.1 96.7 88.8 86.6 S.E. 1.7 2.1 2.0 3.3 2.9 2.3 5.6 4.7 Zz 31.2 21.3 21.4 38.5 67.0 26.0 18.3 19.8 Zz 68.8 78.7 78.6 61.5 33.0 74.0 81.7 80.2 S.E. 4.2 2.8 4.2 5.9 6.9 6.0 6.8 5.6 N = testattujen eläinten lukumäärä S.E. = frekvenssin arvion keskivirhe tia. Lähes puhtaat ISK-eläimet olivat poikkeava ryhmä Z-järjestelmän perusteella, koska tässä ryhmässä Zz-alleeli oli yleisempi kuin Zz-alleeli. LSK:n ja PSK:n välinen Zz-alleelifrekvenssin ero oli vain 0.1 prosentti- yksikköä. 9.3.2 B-veriryhmäjärjestelmä ISK-eläinten fenotyypeistä löydettiin yhteensä 24 B-veriryhmätekijää, LSK:lta 26, PSK:lta 18 ja Ruotsin tunturirodulta (SKB) 14 (Taulukko f3). LSK:n yleisin B-tekijä oli 01, joka ilmeni 70 LSK-eläimen fenotyypissä (57.9 %). Muita LSK:lle tavallisia B-tekijöitä olivat G, Y2, B ja A'2. Myös ISK:n ja PSK:n yleisin B-tekijä oli 01. ISK:lla tämän tekijän taajuus oli 56.8 prosenttia ja PSK:lla peräti 87.3 prosenttia. Tyypillisiä B-tekijöitä olivat ISK-rodussa G', Y2, G, A'2 ja I. ja PSK-rodussa A'2, E'2, G ja G'. Samat tekijät - Y2, 01, G, A'2 ja - esiintyivät runsaimmin myös SKB-eläinten fenotyypissä. 42 ISK:lla olivat B', P, P' ja Y' yleisempiä kuin muilla roduilla. Näi- den tekijöiden taajuudet olivat 6.8, 2.7, 9.5 ja 8.1 prosenttia. Yhdenkään PSK-eläimen fenotyypissä ei ollut P-, P'- ja Y'-tekijöitä, mitkä esiintyi- vät harvinaisina LSK-aineistossa. B'-tekijää ei ollut LSK:lla. ISK>50- ja ISK x LSK-eläimillä P, P' ja Y' esiintyivät useammin kuin puhtailla ISK-eläimillä. ISK- ja PSK-eläinten fenotyypissä ei ollut Q-, J'- ja K'-tekijöitä, jotka esiintyivät harvinaisina LSK-aineistossa. Q- ja J'-tekijöitä havaittiin LSK:n lisäksi vain S-roturyhmässä. A'2 ja erityisesti E'2 olivat PSK:lle ja SKB:lle ominaisia veriryhmäte- kijöitä. LSK:lla E'2:n frekvenssi oli 17.4 prosenttia, mutta ISK:lla se oli selvästi harvinaisempi kuin muilla roduilla (6.8 %). ISK:lla oli 16, LSK:lla 27 ja PSK:lla 15 erilaista B-alleeliryhmää (Tau- lukko 14). ISK:n yleisimmät B-alleeliryhmät olivat b (frekvenssi 21.59 %), Ii (17.05 %), 01 (9.09 %), A'2E'3G' (9.09 %) ja GOi (7.95 %). B-alleeliryh- mien perusteella voitiin havaita, että ISK oli osittain jakautunut eri suku- linjoihin. Karjoissa, joissa lehmät oli astutettu tilan omilla sonneilla, oli näille karjoille ominaisia B-alleeliryhmiä. I, A'2E'3G'-, G01Y2-, D'G'I'- ja b-alleeliryhmät olivat tyypillisiä viidessä eri karjassa. Puolet (neljä eläintä) erään pohjoissavolaisen ISK-karjan eläimistä, joiden genotyyppi tunnistettiin, oli genotyypeiltään I /A'2E'3G'. 11-alleelia oli toisaalta myös LSK-eläinten ja ISK:n ja LSK:n ristey- tyseläinten genotyypeissä, ja A'2E'3G' oli harvinainen alleeliryhmä lä- hes puhdasrotuisilla ISK-eläimillä (ISK>50). Nämä ISK-, ISK x LSK- ja ISK>50-eläimet eivät olleet sukua keskenään. G01Y2-alleeliryhmä esiin- tyi kahdessa omia sonneja käyttäneessä, karjassa. Tämä ryhmä oli yleinen LSK:lla ja ISK).50-eläimillä. Kun otetaan sonneja sukulinjoista keinosiemennyskäyttöön, on ISK- linjojen eläinaines kaikkien ISK:n karjankasvattajien käytössä. Samalla tietyt B-alleeliryhmät yleistyvät ISK-rodulle ominaisiksi. BY2I5 'Y'-, G01Y2-, 01Y1-, PY2P'Y'- ja I'-ryhmät yleistynevät ISK-rodussa. Ky- seiset alleeliryhmät olivat lähes puhdasrotuisilla ISK-eläimillä tavanoma.i- sempia kuin puhdasrotuisella ISK:lla. Näissä ryhmissä esiintyvät B-tekijät (P, P' ja Y') olivat niin ikään ISK>50-eläimillä yleisempiä kuin ISK:lla. 43 Taulukko 13: Fenotyyppien perusteella lasketut B-tekijäfrekvenssit (%) Tekijä ISK LSK PSK ISK x LSK ISK>so PSK xLSK SKB S N 74 121 55 45 46 31 18 28 B 13.5 39.7 10.9 37.8 34.8 29.0 22.2 35.7 B" 8.1 9.1 5.5 17.8 8.7 6.5 - 3.6 B' 6.8 - 3.6 2.2 - - - - G 28.4 56.2 29.1 44.4 43.5 35.5 44.4 50.0 K 1.4 14.9 10.9 13.3 4.3 - 16.7 17.9 Ii 20.3 15.7 - 8.9 2.2 - - 7.1 12 5.4 14.9 7.3 15.6 4.3 16.1 - 7.1 01 56.8 57.9 87.3 60.0 63.0 83.9 55.6 75.0 03 - - - - - - - - Ox 2.7 5.8 - 11.1 - - 11.1 3.6 P 2.7 1.7 - 8.9 15.2 - - - Q - 3.3 - - - - - 3.6 T2 6.8 1.7 12.7 2.2 - - - 3.6 Y2 29.7 54.5 23.6 37.8 43.5 48.4 77.8 46.4 A'2 21.6 34.7 65.5 33.3 10.9 35.5 44.4 42.9 D' 13.5 28.9 12.7 15.6 4.3 9.7 16.7 14.4 E'2 6.8 17.4 41.8 15.6 10.9 16.1 38.9 28.6 E'3 18.9 10.7 14.5 6.7 4.3 22.6 33.3 7.1 0' 36.5 32.2 29.1 22.2 17.4 25.8 50.0 17.9 10.8 4.1 9.1 8.9 28.3 29.0 - 7.1 - 1.7 - - - - - 3.6 - 0.8 - - 2.2 - - 3.6 0' 2.7 4.1 - 6.7 - - - 3.6 P' 9.5 2.5 - 13.3 19.6 3.2 - 7.1 Y' 8.1 5.0 - 11.1 19.6 9.7 - 7.1 Ti- - - - - - - - Y1 4.1 9.1 5.5 15.6 15.2 11.1 10.7 F'1 1.4 5.0 5.5 6.7 2.2 - 5.6 3.6 N = testattujen eläinten lukumäärä 44 Taulukko 14: B-alleeliryhmien frekvenssit (%) roduittain All.ryhmä ISK LSK PSK ISK x LSK ISK>50 SKB N 56 99 55 43 46 18 b 21.59 - 3.23 6.67 - - B - - - - 1.45 - BGKE'2 - 5.73 6.45 2.67 2.90 11.11 BGKE'2 0' - - - 2.67 - - BGKA'20' - - - 1.33 - - BG01 - 8.92 - 4.00 1.45 - BIl - 5.10 - 2.67 - - BI1Q.P0 - 0.64 - - - - BO 1 Y2D' - 1.27 - 1.33 - 3.70 BP - - - 2.90 - BPP' - 1.27 - 1.33 2.90 - BY2PY' - - - 1.33 1.45 - BY2P'Y' 6.82 - - 2.67 8.70 - GO 1 7.95 1.27 1.08 5.33 5.80 7.41 GOiG' - - - - 1.45 - G07. -Y1 - 0.64 - 1.33 - - G01 Y2 2.27 15.29 2.15 6.67 13.04 7.41 GO 1 T2D'G' - 1.27 7.53 1.33 - - Ii 17.05 3.19 - 4.00 2.90 - 12 2.27 10.19 4.30 9.33 2.90 - 01 9.09 - - 5.33 5.80 - O1 Y1 - - - 4.00 8.70 - 01 Y2 4.55 0.64 1.08 2.67 1.45 - 01A'2 3.41 - 35.48 - - 18.52 01A'2B' - - 2.15 - - - 0 1E'2 - - 18.28 - - 7.41 01 E'2G' 4.55 - - 4.00 4.34 - - 4.72 - 4.00 - 7.41 PY2P'Y' - - - 2.67 2.90 - QE'3 - 0.64 - - - - Yi - 0.64 - 1.45 - YI.D'G' 2.27 1.27 - 2.67 - - Yi E'3 GY2 - 1.27 - - - - Yi E'3G ' - - - - - 7.41 Y2 - 1.91 2.15 - - 3.70 y2A'2 - 1.91 - - - - Y2D'G' - 13.38 - 4.0 1.45 3.70 Y2E'2G' - - 8.60 - - 3.70 Y2E'2G'Y' - 0.64 - - - - Y2E'3G' - - - - - 18.52 A.'2 - 13.38 1.08 8.00 2.90 - A'2E'3 G' 9.09 - - - 2.90 - D'G'I' 4.55 - - - 1.45 - E'2 1.14 1.27 - - 1.45 - E'3 - 1.91 1.08 2.67 - - G' 1.14 - - - 1.45 - I' 2.27 1.27 5.37 5.33 15.94 - P' . .... 0.64 - - - - YHT. 100.01 100.27 100.01 100.00 100.02 100.00 N =. eläinten lukumäärä, joiden fenotyypistä tunnistettiin joko 1 tai 2 alleelia 45 LSK:lle tyypillisiä B-alleeliryhmiä olivat G01Y2 (frekvenssi 15.29 %), Y2D'G' (13.38 %), A'2 (13.38 %), 12 (10.19 %) ja BG01 (8.92 %). Nämä ryhmät olivat harvinaisia sekä ISK:lla että PSK:lla. Y2D'G'- ja BG01- alleeliryhmiä ei havaittu PSK:lla, ja ISK:lta puuttui näiden lisäksi myös 01A'2 (frekvenssi 35.48 %), 01E'2 (18.28 %), Y2E'2G' (8.60 %), GO1T2D'G' (7.53 %) ja BGKE'2 (6.45 %) olivat PSK:n yleisimmät B- alleeliryhmät. 01A'2-alleeliryhmä oli 33 PSK-eläimellä. Homotsygootti 01A'2/01A.'2 -yksilöitä ei esiintynyt niissä eläimissä, joiden molemmat B-ryhmät tunnistettiin. Todennäköinen syy, miksi 01A'2-alleeliryhmä oli yleinen PSK:lla, oli R. Oskarin (S 13866) runsas käyttö keinosiemennyk- sessä. Tällä sonnilla oli kyseinen ryhmä genotyypissään. R. Oskari oli yksi ensimmäisistä geenipankkisonneista, joista pakastettiin spermaa. O1A'2-ryhmä oli harvinainen ISK:lla (3.41 %) ja yleinen tunturiro- dulla (18.52 %). 01E'2- ja Y2E'2G'-alleelirymiä esiintyi PSK:n lisäksi tunturirodulla. Y2-alleelia havaittiin LSK:lla, PSK:lla ja SKB:llä, mutta ISK:lla tätä alleelia ei ollut. ISK:lla, LSK:lla ja PSK:lla oli viisi yhteistä B-alleeliryhmää. GOi ja G01Y2 esiintyivät myös muilla roturyhmillä. Kaikilla muilla roduilla paitsi SKB:llä esiintyi 12-, 01Y2- ja I'-ryhmät. MAIJALA ja LINDSTRÖM (1966) tarkastelivat suomenkarjan B-alleeli- ryhmien taajuuksia yhdistetyn ISK-, LSK- ja PSK-sonnien aineiston sekä pelkkien LSK-sonnien perusteella. Muutamat alleeliryhmät, esimerkiksi GE'2 , 01Y1, 02QJ'K'0', P' ja PY2, esiintyivät harvinaisina, kun myös ISK- ja PSK-sonnit olivat mukana tarkastelussa. G01Y2- ja Y2D'G'- alleeliryhmät olivat erityisesti LSK:lla yleisiä B-järjestelmässä sekä MAI- JALAri ja LINDsTRömin (1966) että tämän tutkimuksen mukaan. Y2D'G'- alleeliryhmää pidetään suomenkarj alle ominaisena alleelina. Resessiivi- nen b-alleeli oli MAIJALAII ja LINDSTRÖMin (1966) tutkimuksessa yleinen LSK-aineistossa. Tässä tutkimuksessa LSK-aineistosta b-alleelia ei esiin- tynyt, mutta se oli yleinen ISK:lla. 9.3.3 C-, A- ja S-veriryhmäjärjestelraät Testatuista C-tekijöistä esiintyi ISK-rodussa 10,. LSK-rodussa 12 ja PSK- rodussa 11 (Taulukko 15). LSK:n yleisin tekijä oli C1 (frekvenssi 69.4 %). LSK-eläinten fenotyypistä havaittiin usein myös E, R2, W, X2 ja L'. ISK:lle ominaisia C-tekijöitä olivat C1, W, E, C" ja L' ja PSK:lle W, C", X2 , C1 ja R2 . PSK:lla oli X1-tekijä (frekvenssi 36.4 %) selvästi yleisempi kuin LSK:lla (5.0 %). ISK- ja ISK>50-eläimiltä tämä tekijä puuttui. 46 Taulukko 15: C-veriryhmätekijöiden frekvenssit (%) Tekijä ISK LSK PSK ISK x LSK ISK>50 PSK x LSK SKB S Ci 67.6 69.4 43.6 82.2 93.5 74.2 33.3 71.4 C2 10.8 5.8 1.8 4.4 6.5 16.1 3.6 E 60.8 57.9 36.4 60.0 78.3 74.2 44.4 85.7 Ri - 0.8 - - - - - R2 29.7 52.9 40.0 42.2 45.7 38.7 33.3 50.0 W 67.6 47.9 58.2 53.3 80.4 74.2 83.3 71.4 X1 - 5.0 36.4 2.2 - 16.1 16.7 10.7 X2 16.8 38.8 45.5 13.3 6.5 35.5 44.4 25.0 L' 32.4 35.5 27.3 20.0 30.4 6.5 11.1 21.4 X' 6.8 17.4 23.6 13.3 2.2 3.2 22.2 7.1 C" 33.8 28.9 52.7 26.7 21.7 32.3 38.9 39.3 F" 1.4 2.5 3.6 6.7 2.2 - - 3.6 Taulukko 16: A-veriryhmän fenotyyppien frekvenssit (%) roduittain Fenot. ISK LSK PSK ISK x LSK ISK>50 PSK x LSK SKB S a 41.9 33.1 36.4 33.3 60.9 35.5 61.1 60.7 A 44.6 54.5 36.3 46.4 34.8 38.7 27.8 35.7 AH 13.6 12.4 27.2 17.8 2.2 25.8 11.2 3.6 II 2.2 2.2 - - - ISK-, LSK-, ISK x LSK- ja PSK x LSK-eläimillä fenotyyppi A oli ylei- sin. A-fenotyyppi voi olla joko A/a- tai A/A-genotyyppi. M