english text below (editoral work in progress)
Hierbei gibt es im Endeffekt mindestens 5 mögliche Herangehensweisen:
- das „Experiment“:
zwei unterschiedliche Zuchtformen verkreuzen und abwarten und sich überraschen lassen was dabei herauskommt
- der „Test“:
in einem vorhandenen Stamm einer Farbform in der zu viele Fehlfarben fallen mittels Testverpaarungen versuchen herauszufinden welche Tiere mischerbig und welche reinerbig sind
- die „Optimierung“:
das Ziel einen vorhandenen Stamm entweder in der Gesundheit/Vitalität oder in der Farbenintensität/Flossenform zu verbessern
- das „Ziel“:
eine bereits vorhandene Zuchtform aus anderen Stämmen „nachbauen“ oder eine neue individuelle Kombination von verschiedenen Charakterististika in einem Fisch zu vereinigen
- die „Analyse“:
den Vererbungsgang der auf den Medaka entdeckten Charakteristika nachvollziehen wollen.
Tipps und Hinweise für das Vorgehen bei Kreuzungen
Egal ob die Kreuzung ein Experiment, ein Test, eine Optimierung, ein Ziel hat oder eine Analysen ist: wichtig ist die Buchhaltung zur Nachvollziehbarkeit!
Wir empfehlen, dass zuallerst der Phänotyp der Ausgangstiere genau dokumentiert wird. Das ist nicht schwer: es braucht nur ein paar Foto- und Videoaufnahmen und ein bisschen Gedächtnisleistung um sich in ein paar Medaka-Generationen zu erinnern wo die Bilder gespeichert sind. Zur besseren Identifizierung der einzelnen Charakteristika/Merkmalsausprägungen empfehlen wir hochauflösende Bildaufzeichnungen mit verschiedenen Hintergründen/Untergründen, beispielsweise in einer weißen und in einer schwarzen Schale/Fotoaquarium.
Alternativ kann man sich dazu auch noch die Mühe machen die Ausprägung der Merkmale zusätzlich noch schriftlich zu dokumentieren.
Der zweite und vielleicht wichtigere Schritt ist die Buchführung darüber in welchem Gefäß welche Verpaarung stattfand (also wo nach dem Herausnehmen der Elterntiere auch noch im Mulm oder den Pflanzen verstecke Eier schlüpfen können), wo welcher Laichmopp oder andere Laichhilfe hin gesetzt wurde und wo die Larven und Jungfische welcher Verpaarung genau schwimmen.
Neben der Buchhaltung muss man auf jeden Fall auch ein bisschen Geduld mit sich bringen, da manche Farben sich erst mit steigendem Alter richtig gut entwickeln.
Beim Ziel des „Nachbastelns“ einer bestimmten Zuchtform ist es keine Schande, wenn man sich zwischendrin so sehr in das unvorhersehbare Zwischenergebnis verliebt und damit dann gezielt weiter züchtet. Bestenfalls hat man hier sich auch die Merkmale des „Ausgangsmateriales“ (der Elterntiere) dokumentiert, damit man die Ausgangsverpaarung nochmals wiederholen kann – und damit man gut sein Betriebsgeheimnis ausbauen kann …. oder wie unter Medaka Freunden üblich, das „Rezept“ auch zum Nachbauen weitergeben kann.
Weil einzelne Loci (definierte Abschnitte der DNS, auf dem z.B. bekannten Mutationen liegen) von farblich relevanten Mutationen (z.B. r und lf) auf den Geschlechtschromosomen (Gonosomen X und Y) liegen, ist empfohlen gewisse Verpaarungen jeweils auch reziprok anzusetzen. Abweichungen bei der geschlechtschromosomengebundene Vererbung einzelner Merkmale (z.B. die gelborangene Färbung – oder das Fehlen davon) hat ab 1921 dazu geführt, dass Forscher weltweit sich Gedanken darüber machen. Wie weiter oben erwähnt ist es bei neuen Farben C daher schon relevant ob diese aus der Kombination AB oder aus der Kombination BA entstanden sind.
Bei der Optimierung von Zuchtformen empfehlen wir, dass jeweils die etablierten Ausgangslinien parallel zum Kreuzungsprojekt rein weitergeführt werden. Keinesfalls sollte man darauf vertrauen, dass zwei optisch identisch aussehende Linien auch die gleiche „Bauanleitung“ in ihrer DNS stehen haben, bzw. die gleiche Mutation auch im gleichen DNS-Abschnitt stehen haben.
Es gibt aufgrund der Vielzahl an vorhandenen Mutationen die nicht unwahrscheinliche Möglichkeit, dass ein und der selbe mit bloßem Auge erkennbare Phänotyp verschiedene Mutationen als Ursache hat.
Bis auf wenige Ausnahmen sind die Mutationen (=Fehler an einer bestimmten Stelle des DNS-Stranges) des Medaka rezessiv und werden durch die dominante „nicht-fehlerhafte“ DNS-Sequenz des Wildtypes (normale Ausprägung des bestimmten Merkmales) „überschrieben“.
Da in den Nachkommen jeweils eine DNS-Kopie des Muttertieres und eine DNS-Kopie des Vatertieres aufeinandertreffen, kann es sein, dass die mütterliche Mutation durch den väterlichen Wildtyp und die väterliche Mutation durch den mütterlichen Wildtyp ausgeglichen – bzw. dominant überdeckt wird.
Bei Testverkreuzungen weiß man am besten schon vorab welche im Stamm auftretenden Farben immer wieder mal als Fehlfarben auftreten. In den allermeisten Fällen sind dafür bei seltenem Auftreten jeweils rezessiv Allele (=Genausprägungen) dafür verantwortlich. Diese können unmerklich über mehrere Generationen weitergegeben werden, wenn das die gewünschte Farbe auslösende Allel dazu dominant ist. Man sollte auch beobachten ob es bei den einzelnen fehlfarbenen Tieren sich jeweils um ein das gleiche Geschlecht handelt oder um beide Geschlechter. Rezessive Allele kommen nur zur Ausprägung wenn diese homozygot (= doppelt, einmal auf dem mütterlichen und einmal auf dem väterlichen Strang DNS) vorkommen (oder im Spezialfall das normalerweise dominante dazu passende „Wildtypallel“ durch eine Chromosomenstörung fehlt).
Um nun die ungewünschten rezessiven Allele/Gene/Mutationen aus dem Zuchtstamm heraus zu bekommen „benutzt“ man am besten ein Tier was genau dieses rezessive Merkmal zeigt, also reinerbig in Bezug auf das ungewünschte Merkmal ist. Man verpaart dieses Tier (oder ein Tier aus einem anderen Stamm welches homozygot für des rezessiv Allel ist und dieses auch phänotypisch zeigt*) mit einem oder mehreren Tieren des Zuchtstammes, die man auf die „Reinheit“ der Erbanlagen für das gewünschte und dominante Merkmal testen möchte. Hierbei darf man sich mit seiner Buchhaltung nicht verzetteln und man muss bereits vorab einen Plan haben, wo man die Testverpaarungs-Mischlinge unterbringt oder wohin man sie vermitteln kann.
Zeigen nach einer -in einigen Fällen recht langen- Phase des Geduld habens (zum Beispiel beim Unterschied gelb zu weiß) die Testverpaarungs-Mischlinge alle den gewünschten dominanten Phänotyp und man hat eine ausreichend große Anzahl aufgezogen, so kann man davon ausgehen, dass das getestete Tier das gewünschte dominante Allel doppelt, also reinerbig (homozygot) trägt**.
Sind ca. die Hälfte der Nachkommen in der Ausprägung des gewünschten dominanten Alleles gefärbt und die andere Hälfte zeigt das unerwünschte rezessive Merkmal, kann man den Schluss ziehen, dass das getestete Tier mischerbig ist.
Je mehr Mischlinge man „produziert“, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass man sich dieser Feststellungen sicher sein kann und das man an eine 50:50 Verteilung der beiden Merkmale kommt.
Sind nun die Mischlinge ausgefärbt, muss man nur noch seine Buchhaltung befragen, in welchem Bottich das auf Reinheit getestete Tier sitzt. Beim Test auf das Tragen von schwarz und nicht-schwarz braucht man nicht arg so lange Geduld haben, weil man diesen Unterschied häufig (nicht immer!) bereits bei den Embryonen im Ei sehen kann.
Nun wäre parallel noch die Durchführung einer zweiten Testverpaarung notwendig um für das reinerbig getestete Tier auch einen reinerbig getesteten Fortpflanzungspartner des anderen Geschlechts zu identifizieren. bestenfalls bekommt man jedoch eine kleine Zuchtgruppe reinerbiger Tiere zusammen, dass man nicht einen arg zu engen „genetischen Falschenhals“ erzeugt,
* in einigen Fällen, sind Merkmale trotz vorhandener Genanlagen nicht sichtbar. Beispielsweise kann man die vorhandene Erbanlage für die in Flecken auftretende Farbe im Vergleich zur einheitlich vorkommenden Farbe nicht wahrnehmen, wenn eine andere Mutation verhindert, dass die Farbe überhaupt gebildet wird – egal ob gefleckt oder unifarben. Mehr dazu in den Unterseiten zu den zellulären Grundlagen (werden noch erstellt)
** zu beachten ist, dass in der Mendel‘schen Vererbungslehre jeweils Wahrscheinlichkeiten für das Auftreten der entsprechenden Phänotypen/Genotypen sich errechnen lassen, dies aber jeweils nur die Wahrscheinlichkeit für die einzelne Verschmelzung von Spermium und Eizelle zutrifft. Man kann zwar zum Beispiel errechnen, dass eine Allelkombination mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu 16 (0,0625) auftritt, aber wenn man einen „6er im Lotto hat“ kann dieser unwahrscheinliche Fall (Wahrscheinlichkeit liegt bei 0,000000596046) Beispielsweise auch bei sechs Eiern einer einzelnen Laichtraube auftreten.
Der Unterschied zwischen experimenteller und analytischer Verkreuzung liegt im Endeffekt nur an der Einstellung des Züchters zum wissenschaftlichen Arbeiten. Die Lehren, die man aus solchen Verpaarungen/Verkreuzungen ziehen kann, stehen und fallen mit der Intensität der Beobachtung/Vergrößerung der fotografischen Aufnahmen und der entsprechenden Foto- und Text- Aufzeichnungsbuchführung.
Approach to Crossbreeding
There are essentially at least five possible approaches to crossbreeding projects:
1. The “Experiment”:
Cross two different breeding forms and wait, allowing yourself to be surprised by what results.
2. The “Test”:
In an existing strain of a colour form where too many off-colours occur, use test pairings to determine which fish are heterozygous and which are homozygous.
3. The “Optimisation”:
The goal is to improve an existing strain, either in terms of health/vitality or colour intensity/fin shape.
4. The “Goal”:
Recreate an existing breeding form from other strains or combine new individual characteristics into one fish.
5. The “Analysis”:
Attempt to trace the inheritance pattern of characteristics discovered in the Medaka.
Tips and Advice for Crossbreeding Approaches
Whether the crossbreeding is an experiment, a test, an optimisation, reaching a goal, or an analysis, the most important thing is meticulous record-keeping to ensure traceability!
We recommend that, first and foremost, the phenotype of the parent fish is carefully documented. This is not difficult: it only requires a few photos and videos and a bit of memory to recall where these images are stored across a few generations of Medaka. For better identification of the individual characteristics, we suggest using high-resolution images with different backgrounds, such as in a white and a black bowl/photo aquarium.
Alternatively, you can also take the time to document the characteristics in writing.
The second and perhaps more important step is to record in which container each pairing took place (as eggs may still hatch hidden in the substrate or plants after the parent fish have been removed), where egg clumps or other breeding aids were placed, and where larvae and young fish from each pairing are located.
In addition to record-keeping, patience is required, as some colours may not fully develop until the fish are older.
When working towards the goal of the „recreation” of a specific breeding form, it is not a failure if you fall in love with the unexpected results and continue breeding with them. Ideally, you have documented the characteristics of the “starting material” (the parent fish), so you can repeat the initial pairing if needed – or pass along the “recipe” to other Medaka enthusiasts.
Since certain loci (defined sections of DNA, on which known mutations, such as r and lf, are located) are on the sex chromosomes (X and Y), it is recommended to also perform reciprocal pairings in some cases. Variations in sex chromosome-linked inheritance of certain traits (e.g. yellow-orange colouration or its absence) have led researchers worldwide to investigate these traits since 1921. As mentioned earlier, as a new colours „C“ is shown, it is relevant to know whether they originated from combination „AB“ or „BA“.
When optimising breeding forms, we recommend that the established original lines are maintained separately in parallel with the crossbreeding project. One should never rely on the assumption that two visually identical lines also have the same “genetic blueprint” or mutation in the same DNA segment.
Due to the large number of available mutations, it is not unlikely that a visually identical phenotype has different underlying mutations.
With few exceptions, Medaka mutations (i.e., errors at specific points in the DNA strand) are recessive and are “overwritten” by the dominant, “non-mutated” DNA sequence of the wild type (the normal expression of a given characteristic). Since offspring inherit one copy of DNA from the mother and one from the father, it is possible that the maternal mutation is balanced or “covered” by the paternal wild type, and vice versa.
In test crossbreeding, one ideally knows in advance which colours in the strain consistently appear as undesired “off-colours.” In most cases, these are caused by recessive alleles (gene variants). These alleles can be passed down through several generations unnoticed if the dominant allele triggering the desired colour is present. It’s also important to observe whether the off-coloured fish are predominantly of one sex or if both sexes are involved. Recessive alleles only manifest when they are homozygous (i.e., present on both the maternal and paternal DNA strands), or in rare cases when the normally dominant wild-type allele is absent due to a chromosomal disorder.
To eliminate unwanted recessive alleles/genes/mutations from a breeding strain, it is best to use a fish that exhibits the recessive trait (homozygous for the undesirable trait). You can pair this fish (or one from another strain that is homozygous for the recessive allele and exhibits the trait*) with one or more fish from your breeding strain that you want to test for the “purity” of their genetic traits for the desired dominant characteristics.
It’s essential not to lose track of your records, and you should have a plan in place for where to house or distribute the test-breeding hybrids. After a potentially lengthy period of patience (e.g., in the case of the difference between yellow and white), if the test-breeding hybrids all exhibit the desired dominant phenotype, and a sufficiently large number of them are raised, you can assume the tested fish is homozygous (carrying two copies) for the desired dominant allele.
If about half of the offspring exhibit the desired dominant trait, and the other half shows the unwanted recessive trait, you can conclude that the tested fish is heterozygous. The more hybrids you produce, the higher the probability that you can be confident about the results and reach a 50:50 distribution of the two traits.
Once the hybrids have fully developed, you can simply refer to your records to find out where the homozygous-tested fish resides. In tests for traits like black vs. non-black, you won’t need as much patience, as this difference is often (but not always) visible in the embryos within the eggs.
At the same time, a second test cross may be necessary to identify a homozygous breeding partner of the opposite sex for the homozygous fish. Ideally, you’ll create a small breeding group of homozygous fish to avoid generating a too narrow “genetic bottleneck.”
* In some cases, characteristics are not visible despite their genetic presence. For example, a colour trait that should appear as spots may not be visible if another mutation prevents the colour from being expressed at all, whether in spots or as a solid colour.
** It is important to note that according to Mendelian inheritance, probabilities for the occurrence of corresponding phenotypes/genotypes can be calculated, but these probabilities only apply to the individual fusion of sperm and egg. For example, even though a particular allele combination may have a 1 in 16 chance (0.0625), an unlikely event (probability of 0.000000596046) such as getting a “6 in the lottery” could still happen with six eggs from a single spawn.
The difference between experimental and analytical crossbreeding ultimately lies in the breeder’s approach to scientific work. The lessons learned from such pairings/crossings depend on the intensity of observation, photographic magnification, and the thoroughness of record-keeping.