Rinder und Ziegen Ziegen - Milchproduktivität

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Milchproduktivität bei Ziegen - Bestimmung des Kappa-Casein-Genotyps

Die Milchproduktion wird durch viele Faktoren beeinflusst. Sie hängt zum Beispiel von dem Futter und der Stallung, aber auch von der Variabilität der genetischen Marker, die die Milchproduktivität beeinflussen, ab.

Casein ist das Milchhauptprotein und besteht aus mehreren Molekültypen, die sich insbesondere durch ihre Struktur unterscheiden. Die Hauptkomponenten sind αs1- Casein, αs2-Casein, β-Casein und κ-Casein (Walstra,1999).

Kappa-Casein (κ-Casein) spielt eine wichtige Aufgabe in der Bildung, Stabilisierung und Aggregation von Casein. Casein wird in Milch zu Micellen aggregiert. Zu der Micellenoberfläche sind Ionen und hydrophiles κ-Casein gebunden. Ionen und κ-Casein schützt den inneren hydrophoben Inhalt, der aus Molekülen des αs1, αs2 a β-Caseins gebildet ist. Die Milch ist eigentlich eine Caseinmicellsuspension, die mit Calcium stabilisiert ist.

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Kappa-Casein beim Rind

Studien, die sich mit Forschung des κ-Casein kodierenden CSN3-Gens im Rind befasst, zeigten Zusammenhang einiger Allelen des Kappa-Caseins mit dem  Milchertrag, der Milchzusammensetzung und Milchqualität. Kühe vom Genotyp A/A produzierten um  173 kg Milch mehr als Kühe vom Genotyp B/B.

Allgemein ist die B-Variante des κ-Caseins mit höherem Fett-, Protein- und Casein-Inhalt in Milch verbunden und beeinflusst wesentlich die Milcheigenschaften in Bezug auf die Käseerzeugung im Vergleich zu den AA- oder BB-Varianten (Gangaraj et al., 2008). Die BB- und AB-Genotypen wurden in der Inseminationsprogrammen verwendet zwecks Erreichung einer höheren Frequenz dieser Alelle beim Rind  (Otaviano et al. 2005).

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Kappa-Casein bei Ziegen

Eine Reihe von genetischen Studien hat bei Ziegen hohe Variabilität in Kappa-Casein kodierenden CSN3-Gen nachgewiesen. Bei domestizierten Ziegen wurden bisher 16 Varianten des CSN3-Gens bestimmt, davon 13 Proteinvarianten und 3 stille Mutationen im Exon 4 (Prinzenberg et al., 2005). Kiplagat et. al, 2010 haben zwei weitere Polymorphismen gefunden. Insgesamt wurden bisher 20 verschiedenen Haplotypen abgeleitet: A, B, B´, B´´, C, C´, D, E, F, G, H, I, J, K,  L, M, N, O, P, Q. Nach der Nomenklatur von Prinzenberg et al., 2005 werden die neuen Haplotypen alphabetisch bezeichnet und für die bestehenden Haplotypen wurde Bezeichnung mit Apostrophen gewählt.

Die veröffentlichten Studien haben unterstrichen, dass die analysierten Ziegenrassen Unterschiede in Vorkommen und Frequenz der Allele aufweisen. Die Verteilung der Allele weist auf die geographische Herkunft der Rasse hin (Moioli, 2007) und wurde entweder durch den Selektionsdruck auf Milchproduktion oder mehr wahrscheinlich durch die genetische Drift beeinflusst (Yahyaoui et al., 2003).

Aufgrund der isoelektrischen Fokussierung (IEF, Elektromigrationsmethode zur Trennung von Proteinen) der Milchproben wurden die untersuchten genetischen Varianten des Kappa-Caseins nach Bestimmung des isoelektrischen Punktes (IP) in 2 Gruppen aufgeteilt:

  • Gruppe AIEF (IP = 5,29) umfasst die genetischen Varianten A, B, B´, B´´,C, C´, F, G, H, I, J, L
  • Gruppe BIEF (IP = 5,66) entspricht den genetischen Varianten D, E, Ka M (Chiatti at al. 2005, Prinzenberg et al. 2005, Caroli at al. 2006).

Aufgrund der angeführten Studien wurde eine Reihe von Vorteilen der Kappa-Casein-Variante BIEF gefunden, die sich z.B. bei Erzeugung von Milchprodukten nützlich machen.   Die Vorteile sind z.B. höherer Käseertrag, schnellere Quarkbildung und festere Quarkstruktur, kürzere Milchgerinnungszeit, höhere Wärmestabilität und höherer Proteininhalt in der Milch.

Genetische Untersuchung ermöglicht Bestimmung des Haplotyps für Kappa-Casein bei Ziegen. Aufgrund der Bestimmung des Haplotyps  ist es möglich sich in der Zucht auf die Milchproduktivität zu konzentrieren. Es ist wichtig, dass eine geeignete Zucht gewählt wird,

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Reference:

Caroli A, Chiatti F, Chessa S, Rignanese D, Bolla P and Pagnacco G (2006). Focusing on the Goat Casein Complex. J. Dairy Sci. 89:3178-3187

Chiatti F, Caroli A, Chessa S, Bolla P, Pagnacco G (2005). Relationships between goat κ-casein (CSN3) polymorphism and milk composition. The role of Biotechnology.Villa Gualino, Turin, Italy.

Gangaraj DR, Shetty S, Govindaiah MG, Nagaraja CS, Byregowda SM and Jayashankar MR (2008). Molecular characterization of kappacasein gene in Buffaloes. Sci. Asia 34: 435-439.

Kiplagat SK, Agaba M, Kosgey IS, Okeyo M, Indetie D, Hanotte O and Limo MK (2010). Genetic polymorphism of kappa-casein gene in indigenous Eastern Africa goat populations.

International Journal of Genetics and Molecular Biology Vol. 2 (1), pp. 001-005

Kumar D, Gupta N, Ahlawat SPS, Satyanarayana R, Sunder S, Gupta SC (2006). Single strand confirmation polymorphism (SSCP) detection in exon I of the  - lactalbumin gene of Indian Jamunapri milk goats (Capra hircus). Genet. Mol. Bio. 29: 271-74.

Moioli B, D'Andrea M, Pilla F (2007). Candidate genes affecting sheep and goat milk quality. Small Rumin. Res. 68: 179-192.

Otaviano AR, Tonhati H, Sena JAD, Munoz MFC (2005). Kappa-casein gene study with molecular markers in female buffaloes (Bubalus bubalis). Genet. Mol. Bio. 28: 237-41.

Prinzenberg EM, Gutscher K, Chessa S, Caroli A, Erhardt G (2005). Caprine kappa-Casein (CSN3) Polymorphism: New Developments in Molecular Knowledge J. Dairy Sci. 88: 1490-1498.

Walstra P (1999). Casein sub-micelles: do they exist? Inter. Dairy J. 9:189-192.

Yahyaoui MH, Angiolillo A, Pilla F, Sanchez A, Folch JM (2003). Characterization and genotyping of the caprine kappa casein variants. J. Dairy Sci. 86: 2715-2720.

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