Полногеномные ассоциативные исследования экономически важных признаков радужной форели (Oncorhynchus mykiss)
https://doi.org/10.31043/2410-2733-2024-3-35-46
Аннотация
Цель: обобщение результатов научных публикаций по использованию полногеномных ассоциативных исследований экономически важных признаков у радужной форели (Oncorhynchus mykiss).
Материалы и методы. Наукометрическая база данных PubMed (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/), Science Direct (https://www.sciencedirect.com/), научная электронная библиотека eLIBRARY (https://elibrary.ru/).
Результаты. Важным шагом в совершенствовании программ разведения радужной форели (Oncorhynchus mykiss) является использование знаний о генетической архитектуре, лежащей в основе изменчивости хозяйственно-полезных признаков. В 2014 году была опубликована первая версия эталонной сборки генома, которая послужила основой для идентификации однонуклеотидных полиморфизмов и разработки ДНК-чипа средней плотности, что, в свою очередь, дало возможность проводить полногеномные ассоциативные исследования (GWAS). GWAS позволяет выявлять SNP с большим эффектом, ответственные за фенотипические варианты, которым можно отдать приоритет при геномной селекции, что сделает возможным осуществлять дальнейший внутрисемейный отбор по наиболее экономически важным признакам. Применению полногеномных ассоциативных исследований в форелеводстве посвящено множество научных работ. В обзоре показана актуальность и перспективы использования метода GWAS в аквакультурном разведении радужной форели как инструмента для выявления генов-кандидатов, влияющих на показатели роста, качества мяса и устойчивость к болезням. Проанализировав зарубежный опыт использования GWAS, хочется отметить его актуальность и перспективность, ведь большинство хозяйственно полезных признаков имеют полигенную природу.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Государственное задание № FGGN-2022-0007.
Об авторе
Н. Б. Писаренко
ФИЦ ВИЖ им. Л. К. Эрнста
Россия
Россия
кандидат сельскохозяйственных наук
142132, Московская область, Городской округ Подольск, п. Дубровицы 60
Список литературы
1. Blay C. Genetic Parameters and Genome-Wide Association Studies of Quality Traits Characterised Using Imaging Technologies in Rainbow Trout, Oncorhynchus mykiss / C. Blay, P. Haffray et al. // Front. Genet. – 2021. – Vol. 12. – 639223.
2. Haldar C. Single nucleotide polymorphism marker and its application in aquaculture: New opportunities and challenges / C. Haldar, R. Ram // International Journal of Fauna and Biological Studies. – 2018. – Vol. 5. – № 4. — Р. – 83–86.
3. Liu S. Identification of single nucleotide polymorphism markers associated with bacterial cold water disease resistance and spleen size in rainbow trout / S. Liu, R.L. Vallejo, Y. Palti, G. Gao, D.P. Marancik, A.G. Hernandez // Front. Genet. – 2015. – Vol. 6. – Art. 298.
4. Yanez J. M. Genome-wide association and genomic selection in aquaculture / J. M. Yanez, A. Barría et al. // Reviews in Aquaculture. 2023. – Vol. 15. – P. 645–675.
5. Hou Z. S. Transcriptional Profiles of Genes Related to Stress and Immune Response in Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) symptomatically or asymptomatically infected with vibrio anguillarum / Z.S. Hou, Y.-R. Xin et al. // Frontiers in Immunology. – 2021. – Vol. 12. – Р. 1–19.
6. Berthelot C. The rainbow trout genome provides novel insights into evolution after whole-genome duplication in vertebrates / C. Berthelot, F. Brunet, D. Chalopin, A. Juanchich, M. Bernard, B. Noel // Nat. Commun. — 2014. – Vol. 5. – № 1. – P. 3657.
7. Salem M. RNA-Seq identifies SNP markers for growth traits in rainbow trout / M. Salem, R.L. Vallejo, T. D. Leeds, Y. Palti, S. Liu, A. Sabbagh // PLoS ONE. – 2012. – Vol. 7. – № 5. – e36264.
8. Al-Tobasei R. Identification of SNPs associated with muscle yield and quality traits using allelicimbalance analyses of pooled RNA-Seq samples in rainbow trout / R. Al-Tobasei, A. Ali, T. D. Leeds, S. Liu, Y. Palti, B. Kenney, M. Salem // BMC Genomics. – 2017. – Vol. 18. – № 1. – P. 582.
9. Palti Y.A resource of single-nucleotide polymorphisms for rainbow trout generated by restriction-site associated DNA sequencing of doubled haploids / Y. Palti, G. Gao, M. R. Miller, R. L. Vallejo, P. A. Wheeler, E. Quillet, J. Yao, G H. Thorgaard, M. Salem, C. E. Rexroad // Molecular Ecology Resources. – 2014. – Vol. 14. – № 3. – P. 588–596.
10. Salem M. Genome-wide association analysis with a 50K transcribed gene SNPChip identifies QTL affecting muscle yield in rainbow trout / M. Salem, R. Al-Tobasei, A. Ali, D. Lourenco, G. Gao, Y. Palti, B. Kenney, T. D. Leeds // Front Genet. – 2018. – Vol. 9. – № 387.
11. Palti Y. The development and characterization of a 57K single nucleotide polymorphism array for rainbow trout / Y. Palti, G. Gao, S. Liu, M. P. Kent, S. Lien, M. R. Miller // Mol. Ecol. Resour. – 2015a. – Vol. 15. – № 3. – P. 662–672.
12. Larson W. A. Rapid Discovery of SNPs that Differentiate Hatchery Steelhead Trout from ESAListed Natural-Origin Steelhead Trout Using a 57K SNP Array / W. A. Larson, Y. Palti, G. Gao, K. I. Warheit, J. E. Seeb // Can. J. Fish. Aquat. Sci. – 2018. – V. 75. – P. 1160–1168.
13. D’Ambrosio J. Genome-wide estimates of genetic diversity, inbreeding and effective size of experimental and commercial rainbow trout lines undergoing selective breeding / J. D’Ambrosio, F. Phoca, P. Haffra, A. Bestin, S. Brard-Fudulea, C. Poncet // Genetics Selection Evolution. – 2019. – Vol. 51. № 1. – P. 26.
14. Cadiz M.I. Detection of selection signatures in the genome of a farmed population of anadromous rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) / M. I. Cadiz, M. E. López, D. Diaz-Domínguez, G. Caceres, R. Marin-Nahuelpi, D. Gomez-Uchida // Genomics. – 2021. – Vol. 113. – Р.3395–3404.
15. Bernard М. Development of a high-density 665 K SNP array for rainbow trout genome-wide genotyping / М. Bernard, A. Dehaullon, G. Gao, K. Paul, H. Lagarde, M. Charles, M. Prcha, J. Danon, L. Jaffrelo, C. Poncet, P. Patrice, P. Haffray, E. Quillet, M. Dupont-Nivet, Y. Palti, D. Lallias, F. Phocas // Front. Genet. – 2022. – Vol. 13. – Art. 941340.
16. Paul K. Genome-wide detection of positive and balancing signatures of selection shared by four domesticated rainbow trout populations (Oncorhynchus mykiss) / K. Paul, G. Restoux, F. Phocas // Genetics Selection Evolution. – 2024. – Vol. 56. – № 13.
17. Georges M. Harnessing genomic information for livestock improvement / M. Georges, C. Charlier, B. Hayes / / Nat Rev Genet. – 2019. – Vol. 20. – № 3. – Р.135–156.
18. Misztal I. Computing procedures for genetic evaluation including phenotypic, full pedigree, and genomic information / I. Misztal, A. Legarra, I. Aguilar // J. Dairy Sci. – 2009. – Vol. 92. – P. 4648–4655.
19. Christensen O.F. Genomic prediction when some animals are not genotyped / O. F. Christensen, M. S. Lund / / Genet. Sel. Evol. – 2010. – Vol. 42. – № 2. – P. 1–8.
20. Meuwissen T. H. E. Prediction of total genetic value using genome-wide dense marker maps / T. H. E. Meuwissen, B. J. Hayes, M. E. Goddard // Genetics. – 2001. – Vol. 157. – № 2. – P. 1819–1829.
21. Vallejo R.L. Similar genetic architecture with shared and unique quantitative trait loci for bacterial cold water disease resistance in two rainbow trout breeding populations / R.L. Vallejo, S. Liu et al. // Front Genet. – 2017б. – Vol. 8. – P. 1–15.
22. Wang H. Genome-wide association mapping including phenotypes from relatives without genotypes / H. Wang, I. Misztal et al. // Genet. Res. (Camb). – 2012. – Vol. 94. – P. 73–83.
23. Сермягин А. А. Оценка геномной вариабельности продуктивных признаков у животных голштинизированной черно-пестрой породы на основе GWAS анализа и ROH паттернов / А.А. Сермягин, О. А. Быкова, О. Г. Лоретц, О. В. Костюнина, Н. А. Зиновьева // Сельскохозяйственная биология. – 2020. – Т. 55. – № 2. – С. 257–274.
24. Белоус А. А. Генетическая архитектура признаков воспроизводства свиней породы ландрас российской репродукции / А. А. Белоус, В. В. Волкова, А.А. Решетникова, П. И. Отраднов, Н. А. Зиновьева // Аграрная наука. – 2023. – №7. – С. 31–39.
25. Ветох А.Н. Полногеномные ассоциативные исследования качества мяса по показателям цвета грудки у кур (Gallus gallus L.) / А. Н. Ветох, А. Ю. Джагаев, А. А. Белоус, Н. А. Волкова, Н. А. Зиновьева // Сельскохозяйственная биология. – 2023. – Т. 58. – № 6. – С. 1068–1078.
26. Liu H. QTL fne mapping and identifcation of candidate genes for growth-related traits in bighead carp (Hypophthalmichehys nobilis) / H. Liu, B. Fu, M. Pang, X. X. Feng, X. Wang, X. Yu, J. Tong // Aquaculture. – 2016. – Vol. 465. – P. 134–143.
27. Mackay T. F. C. The genetic architecture of quantitative traits / T. F. C. Mackay // Annu. Rev. Genet. – 2001. – Vol. 35. – P. 303–339.
28. Rasmussen R. S. Growth, feed utilisation, carcass composition and sensory characteristics of rainbow trout treated with recombinant bovine placental lactogen and growth hormone / R. S. Rasmussen, B. Ronsholdt et al. // Aquaculture. – 2001. – Vol. 195. – P. 367–384.
29. Yanez J. M. Genomics in aquaculture to better understand species biology and accelerate genetic progress / J. M. Yanez, S. Newman, R. D. Houston // Frontiers in Genetics. – 2015. – Vol. 6. – P. 1–3.
30. Ali A. Genome-wide identification of loci associated with growth in rainbow trout / A. Ali, R. Al-Tobasei, D. Lourenco, T. Leeds, B. Kenney, M. Salem // BMC Genomics. – 2020 – Vol. 21. – Р. 209.
31. Salem M. Genome-wide association analysis with a 50K transcribed gene SNP- chip identifies QTL affecting muscle yield in rainbow trout / M. Salem, R. Al-Tobasei, A. Ali, D. Lourenco, G. Gao, Y. Palti // Front. Genet. – 2018. – Vol. 9. – № 387.
32. Reis Neto R.V. Genome-wide association analysis for body weight identifies candidate genes related to development and metabolism in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) / R.V. Reis Neto, G.M. Yoshida, J.P. Lhorente, J.M. Yáñez // Mol Genet Genomics. – 2019. – Vol. 294. – № 3. – P. 563–571.
33. Gonzalez-Pena D. Genome-wide association study for identifying loci that affect fillet yield, carcass, and body weight traits in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) / D. Gonzalez-Pena, G. Gao et al. // Front Genet. – 2016. – Vol. 7. – P. 1–14.
34. Yoshida G.M. Increased accuracy of genomic predictions for growth under chronic thermal stress in rainbow trout by prioritizing variants from GWAS using imputed sequence data / G. M. Yoshida, J.M. Yáñez // Evolutionary Applications. – 2021. – Vol. 15. – № 4. – P. 537–552.
35. Ahmed R.O. Weighted Single-Step GWAS Identifies Genes Influencing Fillet Color in Rainbow Trout / R.O. Ahmed, A. Ali et al. // Genes. – 2022. – Vol. 13. – P. 1331.
36. Ali A. Genome-Wide Association Study Identifies Genomic Loci Affecting Filet Firmness and Protein Content in Rainbow Trout / A. Ali, R. Al-Tobasei, D. Lourenco, T. Leeds, B. Kenney, M. Salem // Front. Genet. – 2019. – V. 10. – P. 386.
37. Ali A. Genome-wide scan for common variants associated with intramuscular fat and moisture content in rainbow trout / A. Ali, R. Al-Tobasei, D. Lourenco, T. Leeds, B. Kenney, M. Salem // BMC Genomics. – 2020. – Vol. 21. – Р. 529.
38. Blay C. Genetic architecture and genomic selection of fatty acid composition predicted by Raman spectroscopy in rainbow trout / C. Blay, P. Haffray et al. // BMC Genomics. – 2021. – Vol. 22. – Article 788.
39. Lei C. Molecular cloning, expression pattern of beta-carotene 15,15-dioxygenase gene and association analysis with total carotenoid content in pearl oyster Pinctada fucata martensii / C. Lei, J. Li, Z. Zheng, X. Du, Y. Deng // Comparative biochemistry and physiology. Part B, Biochemistry & molecular biology. – 2019. – Vol. 229. – P. 34–41.
40. Yan W. Cloning and characterization of a human, β-carotene-15, 150-dioxygenase that is highly expressed in the retinal pigment epithelium / W. Yan, G.-F. Jang, F. Haeseleer, N. Esumi, J. Chang, M. Kerrigan, M. Campochiaro, K. Palczewski, D. J. Zack / / Genomics. – 2001. – Vol. 72. – P. 193–202.
41. Matthews S.J. Astaxanthin binding protein in Atlantic salmon / S. J. Matthews, N. W. Ross, S. P. Lall, T. A. Gill // Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. – 2006. – Vol. 144. – № 2. – P. 206–214.
42. Bonneau M. Production systems and influence on eating quality of pork / M. Bonneau, B. Lebret // Meat Sci. – 2010. – Vol. 84. – P. 293–300.
43. Bishop S. C. Genomics and disease resistance studies in livestock / S. C. Bishop, J. A. Woolliams // Livest. Sci. – 2014. – Vol. 166. – P. 190–198.
44. Odegard J. Methodology for genetic evaluation of disease resistance in aquaculture species: Challenges and future prospects / J. Odegard, M. Baranski, B. Gjerde, T. Gjedrem // Aquacult. Res. – 2011. – Vol. 42. – P. 103–114.
45. Yanez J. M. Genetics and genomics of disease resistance in salmonid species / J. M. Yanez, R. D. Houston, S. Newman // Front. Genet. – 2014. – Vol. 5. – P. 415.
46. Flores-Mara R. Resistance against infectious pancreatic necrosis exhibits significant genetic variation and is not genetically correlated with harvest weight in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) / R. Flores-Mara, F. H. Rodriguez, R. Bangera, J. P. Lhorente, R. Neira, S. Newman, J. M. Yanez // Aquaculture. – 2017. – Vol. 479. – Р. 155–160.
47. Barria A. Single-Step Genome-Wide Association Study for Resistance to Piscirickettsia salmonis in Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) / A. Barria, R. Marin-Nahuelpi, P. Cceres, M.E. López, L.N. Bassini, J. P. Lhorente, J. M. Yanez // G3 (Bethesda). – 2019. – Vol. 9. – №11. – P. 3833–3841.
48. Palti Y. Detection and validation of QTL affecting bacterial cold water disease resistance in rainbow trout using restriction-site associated DNA sequencing / Y. Palti, R. L. Vallejo, G. Gao, S. Liu, A. G. Hernandez, C.E. Rexroad, G.D. Wiens // PLoS One. – 2015. – Vol. 10. – № 9.
49. Palti Y. Genome-wide association analysis of the resistance to infectious hematopoietic necrosis virus in two rainbow trout aquaculture lines confirms oligogenic architecture with several moderate effect quantitative trait loci / Palti Y., Vallejo R. L. et al. // Front. Genet. – 2024. – Vol. 15. – 394656.
50. Rodriguez F. H. Genome-Wide Association Analysis for Resistance to Infectious Pancreatic Necrosis Virus Identifies Candidate Genes Involved in Viral Replication and Immune Response in Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) / F.H. Rodriguez, R. Flores-Mara et al. // G3 (Bethesda). – 2019. – Vol. 9. – № 9. – Р. 2897–2904.
51. Vallejo R. L. Genome-wide association analysis and accuracy of genome-enabled breeding value predictions for resistance to infectious hematopoietic necrosis virus in a commercial rainbow trout breeding population / R. L. Vallejo, H. Cheng, B. O. Fragomeni, K. L. Shewbridge, G. Gao, J. R. MacMillan // Genetics Selection Evolution. – 2019. – Vol. 51. – № 1.
52. Silva R. M. O. Whole-genome mapping of quantitative trait loci and accuracy of genomic predictions for resistance to columnaris disease in two rainbow trout breeding populations / R. M. O. Silva, J. P. Evenhuis et al. // Genet. Sel. Evol. – 2019. – Vol. – 51. – № 42.
53. Vallejo R. L. Genomic selection models double the accuracy of predicted breeding values for bacterial cold water disease resistance compared to a traditional pedigree-based model in rainbow trout aquaculture / R. L. Vallejo, T. D. Leeds, G. Gao, J. E. Parsons, K. E. Martin, J. P. Evenhuis, B. O. Fragomeni, G. D. Wiens, Y. Palti // Genet Sel Evol. – 2017. – Vol. 49. – № 17.
54. Vallejo R. L. Accurate genomic predictions for BCWD resistance in rainbow trout are achieved using low-density SNP panels: Evidence that long-range LD is a major contributing factor / R.L. Vallejo, R. M. O. Silva, J. P. Evenhuis, G. Gao, S. Liu, J. E. Parsons, Y. Palti // Journal of Animal Breeding and Genetics. – 2018. – Vol. 135. – № 4. – P. 263–274.
Рецензия
Для цитирования:
Писаренко Н.Б. Полногеномные ассоциативные исследования экономически важных признаков радужной форели (Oncorhynchus mykiss). Генетика и разведение животных. 2024;(3):35-46. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2024-3-35-46
For citation:
Pysarenko N. Genome-wide association studies of economically important features of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Genetics and breeding of animals. 2024;(3):35-46. (In Russ.) https://doi.org/10.31043/2410-2733-2024-3-35-46
Просмотров:
124
Послать статью по эл. почте 