Analysis of a long-term selection experiment with an exponential model

Abstract

ZUSAMMENFASSUNG: Analyse eines Langzeitselektionsversuchs mittels eines exponentiellen Modells Für die Analyse von Langzeitselektionsexperimenten wird ein exponentielles Modell vorgestellt. Dieses Modell basiert auf der Idee der "realisierten Heritabilität" una liefert Parameter, die als die Schlüsselparameter für die Beschreibung von Langzeitselektionsexperimenten betrachtet werden können: Gesamterfolg, maximaler Selektionserfolg je Generation, Halbwertzeit. Außerdem liefert es die "realisierte h(2) -Funktion". Die Anwendung dieses Modells wurde demonstriert, bei Nutzung der Daten eines Langzeitselektionsexperimentes, in dem Mäuse über 84 Generationen auf hohe Körpermasse selektiert wurden. Das geschätzte Selektionsplateau für die Körpermasse am 60. Lebenstag betrug 43.6 g und lag damit um 21.3 g (96 %, 7.7 phänotypische bzw. 12.8 genetische Standardabweichungen oder um das 18fache des maximalen Selektionserfolges) über dem Ausgangswert. Die Halbwertzeit betrug 15-16 Generationen (= 0.15 Ne). Zum Selektionsbeginn betrug die realisierte Heritabilität 0.361 während sie zum Ende auf 0.0004 fiel. Während sich die genetische Varianz von 2.8 auf 0.016 g(2) verringerte, erhöhte sich die phönotypische Varianz von 7.7 auf 39 g(2) , größtenteils als Skaleneffekt. Der Variationskoeffizient für das Selektionsmerkmal betrug im Mittel 11.5 % und zeigte nur eine geringfügige Erhöhung während des Experimentes. Die Anwendbarkeit und der Nutzen des Auswertungsmodells für einige Typen von Langzeitselektionsexperimenten wird diskutiert.

Summary: An exponential model is presented for the analysis of long-term selection experiments. This model is based on the idea of "realised heritability" and it provides parameters which can be considered as the key parameters for the description of long-term selection experiments, such as the total response, the maximal response per generation and the half-life. In addition it provides the "realised h(2) -function". The application of this model is demonstrated, using as an example the data of a long-term selection experiment in which mice were selected for 84 generations on body weight at 60 days. The estimated selection limit for body weight at 60 days was 43.6 g and therefore 21.3 g (96 %, 7.7 phenotypic and 12.8 genetic standard deviations or 18 times the maximal response per generation) over the starting value. The half-life time was 15 to 16 generations (= 0.15 Ne). At the beginning of this experiment the realised heritability was 0.361 and decreased to 0.0004 at the end. While the genetic variance declined from 2.8 to 0.016 g(2) , the phenotypic variance increased from 7.7 to 39 g(2) , partly as a scale effect. The mean coefficient of variation for the selected trait was about 11.5% and showed only a small increase during the experiment. The usefulness of the application of the presented model for the analysis of some types of long-term selection experiments is discussed.