doi: 10.15389/agrobiology.2022.6.1136rus
УДК 636.5:636.064.6:577.21
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 21-16-00086.
ПОЛНОГЕНОМНЫЕ АССОЦИАТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РОСТА У ПЕРЕПЕЛОВ Coturnix japonica
Н.Ю. ГЕРМАН1, Н.А. ВОЛКОВА1 ✉, П.В. ЛАРИОНОВА1, А.Н. ВЕТОХ1,
Л.А. ВОЛКОВА1, А.А. СЕРМЯГИН1, А.В. ШАХИН1, Д.В. АНШАКОВ2,
В.И. ФИСИНИН3, Н.А. ЗИНОВЬЕВА1
Идентификация и картирование генов, детерминирующих проявление селекционно значимых признаков у сельскохозяйственных животных, в том числе птицы, — одна из ключевых задач геномной селекции, направленной на повышение эффективности животноводства. За последние годы с использованием полногеномного анализа ассоциаций выявлено достаточно большое число важных генов-кандидатов у разных видов сельскохозяйственных животных. При этом из многочисленных видов сельскохозяйственной птицы существенная доля исследований по поиску и идентификации локусов количественных признаков (QTL, quantitative trait loci) проведена на курах. На перепелах число подобных исследований относительно невелико. Это связано прежде всего с отсутствием коммерческих чипов, что затрудняет поиск SNP и идентификацию генов, связанных с селекционно значимыми признаками. К настоящему времени в литературе недостаточно информации о локусах количественных признаков перепелов, достоверно связанных с продуктивностью. Живая масса и скорость роста перепелов — показатели мясной продуктивности, которые зависят от условий кормления и содержания птицы и детерминированы множеством QTL. В настоящем сообщении представлены результаты полногеномных ассоциативных исследований скорости роста перепелов из F2 модельной ресурсной популяции. Целью работы была идентификация локусов количественных признаков в геноме перепелов и анализ ассоциации найденных мутаций с показателем массы тела, а также характеристика аллельных вариантов в изученной F2 модельной ресурсной популяции. Перепела F2 модельной ресурсной популяции были получены посредством серии межпородных скрещиваний японского перепела (медленный рост) и техасского перепела (быстрый рост). Генотипирование полученных особей F2 (n = 232) проводили методом GBS (genotyping by sequencing). После фильтрации при обработке данных генотипирования для последующего анализа отобрали 92686 SNP. C использованием программного обеспечения PLINK 1.9 (https://www.cog-genomics.org/plink/) с принятыми ограничениями (geno 0,1, mind 0,2, maf 0,05) изучили ассоциации между данными полногеномного генотипирования и живой массой, отражающей физическое развитие птицы. Показано, что полученная F2 ресурсная популяция перепелов характеризовалась высокой изменчивостью этого показателя. У 1-суточных перепелят живая масса варьировала от 5 до 11 г и составила в среднем 9±0,1 г. В возрасте 2, 4, 6 и 8 нед она достигала соответственно 69±1, 157±2, 219±2 и 252±2 г. На основании проведенного GWAS-анализа идентифицированы 149 SNP на 1-й, 2-й, 3-й, 5-й, 6-й, 8-й, 11-й, 14-й, 15-й, 20-й, 24-й, 25-й и 26-й хромосомах, которые с высокой достоверностью (p < 0,00001) ассоциированы с живой массой. При этом на 1-й, 2-й, 3-й,5-й, 11-й и 26-й хромосомах детектированы блоки из 2-9 SNP, относящиеся к одному гену. Установлены семь генов-кандидатов (PCDH9, SMAD9, PAN4, EGFR,WDPCP, MDGA2 и PEPD), достоверно (p < 0,00001) связанных с показателем живой массы в возрасте 8 нед. Выявленные SNP могут быть в дальнейшем изучены в качестве генетических маркеров в программах селекции на увеличение массы перепелов, а также в связи с остальными показателями продуктивности.
Ключевые слова: Coturnix japonica, перепел, QTL, SNP, GBS, GWAS, живая масса, динамика роста.
GENOME-WIDE ASSOCIATION STUDIES OF GROWTH DYNAMICS IN QUAILS Coturnix coturnix
N.Yu. German1, N.A. Volkova1✉, P.V. Larionova1, A.N. Vetokh1,
L.A. Volkova1, A.A. Sermyagin1, A.V. Shakhin1, D.V. Anshakov2,
V.I. Fisinin3, N.A. Zinovieva1
Identification and mapping genes that determine economically important traits in farm animals, including poultry, is a key task of genomic selection aimed at improving the efficiency of animal husbandry. In recent years, genome-wide association studies have identified many important candidate genes in various farm animals. Of poultry species, a significant proportion of studies on the search and identification of quantitative trait loci (QTL) was carried out on chickens. On quails, such studies are relatively few primarily due to the lack of commercial chips, which makes it difficult to search for SNPs and identify genes associated with valuable traits. To date, there is little information on the quantitative traits loci reliably associated with productivity performance of quails. The meat productivity of quails, e.g., bodyweight and growth rate, depend on feeding and keeping conditions and is genetically determined by a set of QTL. This report submits the results of a genome-wide association study of the growth rate of F2quails in a model resource population. We aimed to identify the QTL in the quail genome, to analyze the association of the found mutations with body weight parameters, and to characterize allelic variants in the studied F2 quail population. The F2 model resource population was obtained by crossing two breeds, the Japanese quails with a slow growth and the Texas quails with a fast growth. After filtering the data of GBS genotyping of the obtained F2 individuals (n = 232), the 92686 SNPs were selected for further analysis. We used PLINK 1.9 software (https://www.cog-genomics.org/plink/) options geno 0.1, mind 0.2, and maf 0.05 to analyze the associations of whole genome genotyping data with the bodyweight which reflects growth and development of birds. High variability of bodyweight was found to be typical of the created resource population. In 1-day-old quails, this indicator varied from 5 to 11 g and averaged 9±0.1 g. At the age of 2, 4, 6, and 8 weeks, the bodyweight reached 69±1, 157±2, 219±2 and 252±2 g, respectively. GWAS identified 149 SNPs that were associated with bodyweight at a high statistical significance (p < 0.00001).These SNPs are located on chromosomes 1, 2, 3, 5, 6, 8, 11, 14, 15, 20, 24, 25 and 26. On chromosomes 1, 2, 3, 5, 11 and 26, there were blocks of 2-9 SNPs linked to the same gene. Seven candidate genes (PCDH9, SMAD9, PAN4, EGFR, WDPCP, MDGA2, and PEPD) were identified that were associated (p < 0.00001) with bodyweight of quails at 8 weeks of age. We intend to further study the detected SNPs as genetic markers in breeding quails for an increased bodyweight. Additionally, associations of these SNPs with other parameters of growth intensity and productivity performance in quails will be under consideration.
Keywords: Coturnix japonica, quail, QTL, SNP, GBS, GWAS, bodyweight, growth dynamics.
1ФГБНУ Федеральный исследовательский центр |
Поступила в редакцию |
