Геномная характеристика межпородного семейства овец как основы для создания ресурсной популяции для идентификации QTL и генов-кандидатов, ассоциированных со скоростью роста

Идентификация локусов количественных признаков (QTL) и генов-кандидатов, ассоциированных с интенсивностью роста у овец, является важным элементом для ускорения селекционного прогресса и, соответственно, для наращивания производства отечественной баранины. Разработка и внедрение высокопроизводительных платформ для SNP генотипирования революционизировали область молекулярно-генетического анализа и вывели картирование QTL на новый уровень. Создание специальных ресурсных популяций для проведения полногеномных ассоциативных исследований (GWAS) способствует повышению уровня точности и снижению возможности получения ложноположительных результатов. Целью нашей работы стал поиск QTL и генов-кандидатов, связанных с энергией роста овец, с помощью полногеномных ассоциативных исследований (GWAS). Для выполнения данной цели нами были заложены семейства на основе скрещивания пород с контрастным проявлением интересующего признака- быстрорастущей (катадин) и медленнорастущей (романовские матки). Для особей F1 была создана база фенотипических признаков, в том числе данных по живой массе в возрасте 6, 42, 90, 180 и 270 дней. Родительские формы и особи F1 прогенотипированы с помощью ДНК-чипа высокой плотности Ovine Infinium® HD SNP BeadChip (Illumina, San Diego, CA). Генотипы были получены с помощью с помощью программы GenomeStudio 2. В PLINK v1.09 был проведен контроль качества генотипирования. Многомерное шкалирование (MDS-анализ) был проведен на основе матрицы дистанций идентичности по состоянию (IBS). Генетическая сеть Neighbour Net была построена в программе SplitsTree 4.14.5. Для анализа генетической структуры внутри семейства использовали программу Admixture. Результаты Admixture и MDS-анализа согласовались между собой: изучаемые животные четко распределились согласно своему происхождению, а именно: особи F1 располагались между бараном и матками. График Neighbor Net показал, что для большинства особей была характерна кластеризация по принципу мать-дочь, а не по породным группам. Следующим этапом нашей работы скрещивание животных F1 для получения ресурсной популяции с расщеплением признаков.

domestic sheep, SNP markers, whole genome genotyping, F1, growth rate

1. Lescheva M. Current state and perspectives of sheep breeding development in Russian modern economic conditions / M. Lescheva, A. Ivolga // Economics of Agriculture. - 2015. - №62. - P. 467-480.

2. Soller M. Strategies to assess structural variation in the chicken genome and its associations with biodiversity and biological performance / M. Soller, S. Weigend, M. N. Romanov, J. C. Dekkers, S. J. Lamont // Poult Sci. - 2006. - № 85. - P. 2061-2078.

3. Hu Z. L. Animal QTLdb: an improved database tool for livestock animal QTL/association data dissemination in the post-genome era / Z. L. Hu, C. A. Park, X. L. Wu, J. M. Reecy // Nucleic Acids Res. - 2013. - № 41(Database issue). - P. - D871-879.

4. URL: https://www.animalgenome.org/cgi-bin/QTLdb/OA/index

5. Jonas E. Genome-wide association study and fine mapping of QTL on OAR 21 for body weight in sheep / E. Jonas, P. C. Thomson, H. W. Raadsma //In Proceeding of the 9th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production: 1-6 August 2010; Leipzig. 2010

6. Riggio V. Genome-wide association and regional heritability mapping to identify loci underlying variation in nematode resistance and body weight in Scottish Blackface lambs / V. Riggio, O. Matika, R. Pong-Wong, M. J. Stear, S. C. Bishop // Heredity (Edinb). - 2013. - №110. - P. 420-429.

7. Gonzalez M. V. A divergent Artiodactyl MYADM-like repeat is associated with erythrocyte traits and weight of lamb weaned in domestic sheep / M. V. Gonzalez, M. R. Mousel, D. R. Herndon, Y. Jiang, B. P. Dalrymple, J. O. Reynolds, W. C. Johnson, L. M. Herrmann-Hoesing, S. N. White // PLoS One. - 2013. - №8 (8). - P. e74700.

8. Zhang L. Genome-wide association studies for growth and meat production traits in sheep / L. Zhang, J. Liu, F. Zhao, H. Ren, L. Xu, J. Lu, S. Zhang, X. Zhang, C. Wei, G. Lu, Y. Zheng, L. Du // PLoS One. - 2013. - №8 (6). - P. e66569.

9. Wang H. Genome-Wide Specific Selection in Three Domestic Sheep Breeds / H. Wang, L. Zhang, J. Cao, M. Wu, X. Ma, Z. Liu, R. Liu, F. Zhao, C. Wei, L. Du // PLoS One. - 2015. - №10 (6). - P. e0128688.

10. Al-Mamun H. A. Genome-wide association study of body weight in Australian Merino sheep reveals an orthologous region on OAR6 to human and bovine genomic regions affecting height and weight / H. A. Al-Mamun, P. Kwan, S. A. Clark, M. H. Ferdosi, R. Tellam, C. Gondro // Genetics, Selection, Evolution. - 2015. - №47 (1). - P. 66.

11. Fossat N. Conditional restoration and inactivation of Rbm47 reveal its tissue-context requirement for viability and growth / N. Fossat, T. Radziewic, V. Jones, K. Tourle, P. P. L. Tam // Genesis. - 2016. - № 54(3). - P. 115-122.

12. Ledur M.C. Large-scale SNP genotyping in crosses between outbred lines: how useful is it? / M. C. Ledur, N. Navarro, M. Perez-Enciso // Heredity. - 2010. - №105. - P. 173-182.

13. Gu X. Genome-Wide Association Study of Body Weight in Chicken F2 Resource Population / X. Gu, C. Feng, L. Ma, C. Song, Y. Wang, Y. Da // PLoS ONE. - 2011. - №6 (7). - P. e21872.

14. Alexander L. J. Quantitative trait loci with additive effects on palatability and fatty acid composition of meat in a Wagyu-Limousin F2 population / L. J. Alexander, M. D. MacNeil, T. W. Geary, W. M. Snelling, D. C. Rule, J. A. Scanga // Animal Genetics. - 2007. - №38. - P. 506-513.

15. Houston R. D. A QTL affecting daily feed intake maps to chromosome 2 in pigs / R. D. Houston, C. S. Haley, A. L. Archibald, K. A. Rance // Mamm Genome. - 2005. - №16. - P. 464-470.

16. Qiao R. Genome-wide association analyses reveal significant loci and strong candidate genes for growth and fatness traits in two pig populations /R. Qiao, J. Gao, Z. Zhang, L. Li, X. Xie, Y. Fan, L. Cui, J. Ma, H. Ai, J. Ren, L. Huang // Genet Sel Evol. - 2015. - № 47(1). - P 17.

17. Ji J. Genome-wide association study identifies 22 new loci for body dimension and body weight traits in a White Duroc×Erhualian F2 intercross population / J. Ji, L. Zhou, Y. Guo, L. Huang, J. Ma// Asian-Australas J Anim Sci. - 2017. - №30 (8). - P. 1066-1073.

18. Fan J. B. Highly parallel SNP genotyping / J. B. Fan, A. Oliphant, R. Shen et al. // Cold Spring Harb Symp Quant Biol. - 2003. - №68. - P. 69-78.

19. Purcell S. PLINK: a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses / S. Purcell, B. Neale, K. Todd-Brown et al. //Am J Hum Genet. - 2007. - №81 (3). - P. 559-575.

20. Huson D. H. Application of Phylogenetic Networks in Evolutionary Studies / D. H. Huson, D. Bryant // Molecular Biology and Evolution. - 2006. - № 23(2). - P. 254-267.

21. Alexander D. H. Fast model-based estimation of ancestry in unrelated individuals / D. N. Alexander, J. Novembre, K. Lange // Genome Res. - 2009. - № 19. - P. 1655-1664.

22. Francis R. M. POPHELPER: An R package and web app to analyse and visualise population structure / R. M. Francis //Mol Ecol Resour. - 2017. - №17. - P. 27-32.

23. R Core Team. R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. 2012.

24. Deniskova T. E. Population structure and genetic diversity of 25 Russian sheep breeds based on whole-genome genotyping / T. E. Deniskova, A. V. Dotsev, M. I. Selionova, E. Kunz, I. Medugorac, H. Reyer, K. Wimmers, M. Barbato, A. A. Traspov, G. Brem, N. A. Zinovieva // Genet Sel Evol. - 2018. - №50 (1). - P.:29.