Effects of mating structure in purebred populations on the estimation of crossbreeding parameters.

Usually a simple additive-dominance model is considered to be adequate for the explanation of the genetic basis of heterosis. From this model a linear relationship is expected between the heterosis and the degree of heterozygosity of crossbreds. Assuming Hardy-Weinberg equilibrium in parental populations, the increase in heterozygosity of the F1-generation can be calculated from the squared difference of the parental allele frequencies. This increase is halved in secondary crossbred generations such as F2 or backcrosses. If the parental generations are subdivided into subpopulations, there will be a deficit of heterozygous genotype frequencies at a locus compared to the Hardy-Weinberg proportions, whereas the allele frequencies for the population as a whole remain unchanged. Therefore, for most traits the mean of such a subdivided population is expected to be reduced due to inbreeding depression. When two parent populations structured into subunits are crossed, the reduction of heterosis in advanced crossbred generations will not follow the classical additive-dominance model. The results of crossbreeding experiments with structured parent populations may then cause misleading genetic interpretations and may lead to wrong decisions concerning the expected efficiency of crossbreeding programmes. The paper deals with the parametrization used to describe the performance of crossbred generations when reversible inbreeding due to subdivided parental populations is present. To combine the effects of inbreeding and crossbreeding in a comprehensive model, the genetic model of Dickerson (1969) was extended by a direct inbreeding parameter and an epistasis parameter in backcross generations. This extended model was checked by a crossbreeding experiment with the Japanese quail. ZUSAMMENFASSUNG: Auswirkungen der Paarungsstruktur von Reinzuchtpopulationen auf Schätzwerte von Kreuzungsparametern Im allgemeinen wird für die Interpretation von Heterosis ein einfaches Additiv-Dominanz-Modell als geeignet angesehen. Danach wird bei Kreuzungen eine lineare Beziehung zwischen Heterosis und Heterozygotiegrad erwartet. Wenn in den Elternpopulationen ein Hardy-Weinberg-Gleichgewicht unterstellt wird, ergibt sich der Heterozygotiezuwachs der F1-Generation aus der quadrierten Differenz der elterlichen Allelfrequenzen. In sekundären Kreuzungsgenerationen wie F2- und Rückkreuzung wird dieser halbiert. Wenn die Elterngenerationen in Subpopulationen unterteilt sind, ist für einzelne Loci der Anteil der heterozygoten Genotypen gegenüber dem Hardy-Weinberg-Gleichgewicht reduziert, wobei die Allelfrequenzen in der Gesamtpopulation unverändert bleiben. Für die meisten Merkmale ist deshalb für eine solche Population eine auf Inzuchtdepression beruhende Reduktion des Mittelwertes zu erwarten. Wenn zwei auf diese Weise strukturierte Elternpopulationen gekreuzt werden, entspricht die Reduktion der Heterosis in weiterführenden Kreuzungsgenerationen nicht dem klassischen Additiv-Dominanz-Modell. Die Ergebnisse von Kreuzungsexperimenten mit strukturierten Elternpopulationen können dann irreführende genetische Interpretationen verursachen und zu falschen Schlußfolgerungen im Hinblick auf die Effizienz von Kreuzungsprogrammen führen. Die Arbeit befaßt sich mit der Parametrisierung des Leistungsniveaus von Kreuzungsgenerationen, wenn eine durch Unterteilung der Elternpopulationen verursachte reversible Inzucht vorliegt. Das genetische Modell von Dickerson (1969) wurde durch einen Parameter für Inzucht und einen für Epistasie in Kreuzungsgenerationen erweitert. Das erweiterte Modell wurde durch ein Kreuzungsexperiment mit japanischen Wachteln überprüft.