doi: 10.15389/agrobiology.2019.4.705rus
УДК 636.4.033:636.082.12:575.113
При выполнении исследований использовалось оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Исследования выполнены при поддержке Минобрнауки России, уникальный номер проекта RFMEFI60417X0182.
ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ АРХИТЕКТУРЫ КОНВЕРСИИ КОРМА У ХРЯКОВ (Sus scrofa) ПОРОДЫ ДЮРОК НА ОСНОВЕ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP
А.А. БЕЛОУС1, А.А. СЕРМЯГИН1, О.В. КОСТЮНИНА1,
G. BREM2,
Н.А. ЗИНОВЬЕВА1
Конверсия корма (feed conversion ratio — FCR, кг/кг), которую рассчитывают как отношение количества потребленного корма к приросту живой массы, — важнейший показатель, определяющий экономическую эффективность производства свинины. Разработка автоматизированных кормовых станций сделала возможным проведение точного индивидуального учета потребления корма при групповом содержании свиней, что стало основой для интеграции показателя FCR в программы селекционно-племенной работы. Развитие методов высокопроизводительного генотипирования по десяткам тысяч однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphism, SNP) сделало возможным выявление генетических факторов, ассоциированных с хозяйственно полезными признаками животных, на уровне геномов. Проведенное ранее изучение различных популяций показало наличие в геноме свиней множественных QTLs для признака FCR, при этом участки генома, идентифицированные в разных исследованиях, лишь частично перекрывались. В настоящем сообщении мы представляем результаты полногеномного анализа в одной из российских популяций хряков породы дюрок, который показал наличие 30 SNPs, достоверно ассоциированных с показателем конверсии корма, а также позиционных и функциональных генов-кандидатов, продукты которых участвуют в регуляции пролиферации и дифференцировки различных типов клеток, в гематопоэзе и метаболизме липидов. Целью работы было выявление генетических факторов, влияющих на эффективность использования корма у хрячков породы дюрок, фенотипированных индивидуально по показателю конверсии корма и генотипированных по ~ 70 тыс. однонуклеотидных полиморфизмов на уровне генома. Исследования проводили на 715 хрячках породы дюрок, меченных электронными чипами. Потребление корма учитывали индивидуально с использованием автоматических кормовых станций MLPII («Schauer Agrotronic AG», Швейцария) и GENSTAR («Cooperl Arc Atlantique», Франция). Генотипирование выполняли с ДНК-чипом высокой плотности Porcine GGP HD (платформа GeneSeek Genomic Profiler, «Neogene», США), содержащим ~ 70 тыс. SNPs. После контроля качества для полногеномных ассоциативных исследований (GWAS) отобрано 44810 SNP. Среднесуточные приросты живой массы (ADG) в исследуемой выборке свиней составили 962,0±5,1 г/сут, конверсия корма (FCR) — 2,53±0,02 кг/кг. По результатам GWAS-анализа выявили 30 достоверно значимых SNP, локализованных на SSC2, SSC3, SSC4, SSC6, SSC7, SSC12 и SSC15 (p < 0,00001), в том числе 3 SNP — с уровнем достоверности, превышающим порог для полногеномных исследований, включая H3GA0010441 (p < 4,14×10-7), ALGA0119936 (p < 1,03×10-6) на SSC3 и ASGA0028727 (p < 1,17×10-06) на SSC6. На SSC2, SSC6 и SSC15 обнаружены блоки, содержание соответственно 10 (в области 29,0-30,9 сМ, сборка генома Sscrofa10.2), 7 (79,1-80,3 сМ) и 3 SNPs (69,3-70,7 сМ). Аннотация генов-кандидатов, локализованных в непосредственной близости от достоверных SNPs, выявила гены, продукты которых принимают участие в гетерогенных биологических процессах (регуляция пролиферации и дифференцировки различных типов клеток, гематопоэз, метаболизм липидов). Необходимо продолжение исследований по валидации обнаруженных ассоциаций в других популяциях свиней. Идентификация дополнительных QTLs для FCR корма расширит понимание геномной архитектуры этого важнейшего селекционного признака.
Ключевые слова: полногеномное ассоциативное исследование, конверсия корма, среднесуточный прирост, толщина шпика, хряки породы дюрок.
A.A. Belous1, A.A. Sermyagin1, O.V. Kostyunina1, G. Brem2,
N.A. Zinovieva1
Feed conversion (feed conversion ratio — FCR, kg/kg), calculated as the ratio of the amount of feed intake to the body weight gain, is the most important trait that determines the economic efficiency of pork production. The development of automated feeding stations allows researchers to carry out an accurate individual measurements of feed intake in the group-housed pigs, which became the basis for the integration of the FCR in the breeding programs. The development of high-throughput genotyping methods for tens of thousands of single-nucleotide polymorphisms (SNPs) made it possible to identify genetic factors associated with economically important animal traits at genome-wide level. Previous studies, performed in different pig breeds have shown the presence in the genome of the pig of multiple QTLs for FCR, while the regions of the genome identified in different studies were only partially overlapped. In this report, we present the genome-wide association studies results in one of the Russian Duroc boar population, which revealed the presence of 30 SNPs that were significantly associated with the feed conversion rate, as well as positional and functional candidate genes whose products are involved in the regulation of proliferation and differentiation various types of cells in lipid hematopoiesis and metabolism. The aim of the present work was to study the genetic factors affecting the feed efficiency in Duroc young boars, phenotyped individually for feed conversion rates and genotyped by ~ 70 thousand single-nucleotide polymorphisms at the genome-wide level. The study was performed on 715 young Duroc boars marked with electronic chips. Individual values of feed intake were recorded using automatic feeding stations MLP-RAP («Schauer Agrotronic AG», Switzerland) and GENSTAR («Cooperl Arc Atlantique», France). Genotyping was performed using a high-density DNA chip GGP Porcine HD (GeneSeek Genomic Profiler platform, Neogene, USA) containing of ~ 70 thousand SNPs. After quality control, 44810 SNPs were selected for genome-wide association studies (GWAS). Average daily gain (ADG) in the studied pigs amounted to 962.04±5.06 g/day, and feed conversion (FCR) was 2.53±0.2 kg/kg. Based on the GWAS analysis, 30 significant (p < 0.00001) SNPs localized at SSC2, SSC3, SSC4, SSC6, SSC7, SSC12 and SSC15 were identified, including three genome-wide significant SNPs, the H3GA0010441 (p < 4.14×10-7), ALGA0119936 (p < 1.03×10-6) on SSC3, and ASGA0028727 (p < 1.17×10-6) on SSC6. At SSC2, SSC6 and SSC15, the SNPs’ blocks, consisting 10 (in the region of 29.0-30.9 cM, Sscrofa genome assembly 10.2), 7 (79.1-80.3 cM) and 3 SNPs (69.3-70.7 cM), respectively, were identified. Annotation of candidate genes localized in close proximity to significant SNPs revealed genes whose products are involved in heterogeneous biological processes, such as regulation of proliferation and differentiation of different cell types, hematopoiesis, lipid metabolism. The additional studies aimed at validation of detected associations in other populations of pigs are necessary. Identification of novel QTLs for feed conversion rate will enhance our understanding of the genomic architecture of this important breeding trait.
Keywords: genome-wide association studies, feed conversion rate, average daily gain, back fat, Duroc boars.
1ФГБНУ Федеральный научный центр |
Поступила в редакцию |
