Hovedformålet med å kartlegge gener som påvirker kvantitative egenskaper (QTLer) i husdyr er å identifisere gener med innvirkning på viktige helse- og produksjonsegenskaper
Mapping and characterization of quantitative trait loci on bovine chromosome 6
English language abstract The main purpose of mapping quantitative trait loci (QTLs) in livestock populations is to identify genes controlling important production, health and quality traits. The access to extended pedigree information and a unique recording system of Norwegian Red cattle makes this population well suited for such a task.
A marker map consisting of 399 single nucleotide polymorphisms (SNPs) was constructed on bovine chromosome 6 (BTA6). This provided a map with adequate density suitable for fine mapping of QTLs affecting health- and milk production traits in Norwegian Red cattle using a combined linkage and linkage disequilibrium (LDLA) approach. A subset of the map was used to fine map the QTL for protein and fat percentages. Previous studies had proposed two conflicting candidates (ABCG2_49 and OPN_3907) as the underlying causative polymorphisms. We provide data for rejecting OPN_3907 as a causative polymorphism and present supporting evidence for ABCG2 _49 being the quantitative trait nucleotide. For the casein gene cluster region, a high density map was constructed to elucidate haplotype structure and reveal polymorphisms affecting variation in milk and protein yields. Several SNPs within CSN2 (β-casein) and CSN1S2 (αs1-casein), especially the SNP CSN2_67, were found to be consistently associated with both protein and milk yields. The A-allele of CSN2_67 encodes the genetic variant Al and B, both detectable in milk, and is suggested to increase the risk of some human diseases. We recommend selection for the alternative C-allele of this SNP, as it promotes the favourable type of milk (A2/A3), in addition to increase protein and milk yields. A QTL affecting clinical mastitis was also detected close to the casein gene cluster. The most significant results were found in periods peripartum (when mammary gland is more susceptible to infection) and for SNPs in MUC7, a gene encoding an antimicrobia1 peptide. When ana1ysing the effect of haplotypes on protein yie1d and clinica1 mastitis, one haplotype seerned to have positive combinationa1 effect on high protein yie1d and simultaneous1y less incidence of c1inica1 mastitis. A search for se1ection sweeps coincides with the significant SNP and haplotype effects. The examination of SNP and haplotype effects in the region cou1d result in a va1uab1e se1ection too1 to disrupt the unfavorab1e correlation between the two traits.
Address as of October 2008: Heidi Nilsen, Koleknibveien 20, N-4647 Brennåsen
Kartlegging og karakterisering av gener som påvirker viktige helse- og produksjonsegenskaper på storfe kromosom 6
Norsk sammendrag Hovedformålet med å kartlegge gener som påvirker kvantitative egenskaper (QTLer) i husdyr er å identifisere gener med innvirkning på viktige helse- og produksjonsegenskaper. Tilgangen på informasjon om slektskap mellom dyr i populasjonen i tillegg til unike fenotypiske registreringer i Norsk Rødt Fe (NRF), gjør denne populasjonen spesielt godt egnet for en slik oppgave.
Et markørkart bestående av 399 "Single Nuc1eotide Polymorphisms" (SNPer) ble konstruert for storfekromosom 6 (BTA6). Dette ga oss et kart med tilstrekkelig tetthet for en presis kartlegging av QTLer som påvirker viktige helse- og produksjonsegenskaper i NRF. Metoden som ble brukt kombinerer koblingsanalyse med koblingsulikevektsinformasjon (LDLA ¬"linkage and linkage disequilibrium"). Et mindre område av kromosomet ble i neste omgang valgt ut til ytterligere finkartlegging av en QTL som påvirker protein- og fettprosent. To polyrnorfier (ABCG2_49 og OPN_3907), som tidligere var foreslått som funksjonelle, ble inkludert, i tillegg til en rekke nye SNPer som ble identifisert vha sekvensering. Analysene våre viste at OPN_3907 ikke kan være den funksjonelle polymorfien, samtidig som resultatene understøtter hypotesen om at ABCG 2_49 kan være det. Også i området rundt kasein-genene lagde vi et høyoppløselig kart for å kunne avsløre haplotypestrukturer og finne polymorfier som forårsaker variasjon i protein- og melkemengde. Særlig SNPer i CSN2 (β-kasein) og CNS1S2 (αs1-kasein), og spesielt SNPen kalt CSN2 _67, viste seg å være tett knyttet til variasjon i disse egenskapene. A-allelet til denne SNPen resulterer i melketypene Al og B som man antar øker risikoen for flere sykdommer hos mennesket. Vi anbefaler å selektere for C-allelet i denne SNPen siden den fremmer produksjon av den gunstige melketypen (A2/A3), i tillegg til å øke protein- og melkemengde. En QTL som påvirker klinisk mastitt ble også påvist i nærheten av kasein-genene. De mest signifikante resultatene ble funnet for SNPer i MUC7, et gen som koder for et antimikrobielt peptid. Da vi analyserte effekten av ulike SNPer og haplotyper på proteinmengde og klinisk mastitt, fant vi en haplotype som synes å ha en gunstig kombinert effekt av høy proteinmengde og samtidig mindre forekomst av klinisk mastitt. Søk etter områder som har vært utsatt for seleksjon ("selection sweeps") sammenfaller med effekter av SNPer og haplotyper i området. Resultatene fra studiet kan resultere i et verdifullt hjelpemiddel under seleksjon av avlsdyr for å bryte den uønskede korrelasjonen mellom de to egenskapene.
Nøkkelord til artikkelsøk: Bovine chromosome 6, genetic map, single nucleotide polymorphisms, quantitative trait loci, casein, haplotype, clinical mastitis
Adresse pr. oktober 2008: Heidi Nilsen, Koleknibveien 20, 4647 Brennåsen
