Quantitative trait loci for egg quality and production in laying hens

Abstract

Munijakanan koko genomin kartoitus tehtiin kananmunan laadun ja tuotannon vaihteluun vaikuttavien kromosomialueiden (QTL) selvittämiseksi. Kartoitus tehtiin F2-risteytyspopulaatiosta, jonka takana olevissa vanhempaislinjoissa munan laatu ja molekyyligeneettiset markkeerit olivat hyvin erilaisia. Linjat olivat MTT:ssä ylläpidetyt Rhode Island Red (RIR) ja valkoinen Leghorn (WL). Tutkimus on ensimmäinen munijalinjojen risteytyksestä tehty koko perimän kartoitus. Risteytys tehtiin vastavuoroisesti, jolloin pystyttiin analysoimaan sukupuolikromosomi Z ja yksilön vanhemman sukupuolesta johtuva vaikutus geenin ilmenemiseen (parent-of-origin-vaikutus). Molemmista linjoista valittiin neljä kukkoa ja neljä kanaa, jotka tuottivat F1-sukupolven, seuraava F2-sukupolvi koostui 305 kanasta. Munan laatu ja tuotanto mitattiin koko tuotantokauden ajalta (18-60 viikon iässä). Kaikkien kolmen sukupolven yksilöt genotyypitettiin 99 mikrosatelliitin suhteen. Geneettinen kytkentäkartta muodostettiin 13 autosomille ja Z-kromosomille, jotka kattoivat yhteensä 2311 cM (centi Morgan) (Handane). QTL-testit tehtiin regressioanalyysillä käyttämällä tilastollista mallia joka sisälsi myös dominanssin, parent-of-origin-vaikutuksen, geneettisen taustan ja kahden QTL:n tapauksen. Munanlaatu- ja tuotanto-ominaisuuksiin löydettiin useita QTL:iä. Mielenkiintoisimmat QTL-alueet sijaitsivat kromosomissa 4 vaikuttaen kanan ja munanpainoon ja kromosomissa Z vaikuttaen munanmäärään ja munan painoon. Kanan painoon vaikuttava QTL selitti noin 25 % F2-sukupolven vaihtelusta. Kromosomissa 2 löydettiin alue, joka vaikuttaa valkuaisen laatuun ja munan painoon. Hienokartoituksella ja takaisinristeytyspolven analysoinnilla saatiin tämä QTL-alue tarkennetuksi. Lisäanalyysit osoittivat, että tässä kromosomissa laatuun vaikuttavia QTL:iä oli kaksi. Takaisinristeytyspolvi muodostettiin risteyttämällä F2-sukupolven kanoja RIR- ja WL-kukkojen kanssa. Tulokset parent-of-origin-vaikutuksesta osoittivat, että sillä on merkitystä kummalta vanhemmalta QTL-alleeli on peritty. Kolme tällaista QTL-aluetta jotka vaikuttivat kananpainoon, sukukypsyysikään ja rehun syöntiin olivat ryppäänä kromosomissa 1. Tämä on ensimmäinen raportti lintulajien QTL:stä joissa on parent-of-origin-vaikutus tuotanto-ominaisuuksiin

A genome scan for quantitative trait loci (QTL) for egg quality and production traits was carried out in laying hens. The resource population was an F2 cross and parental lines were chosen to exhibit the maximum divergence for egg quality and molecular genetic markers. Both the Rhode Island Red (RIR) and synthetic White Leghorn (WL) lines from MTT Agrifood Research Finland were examined. This study represents the first genome scan for a cross between two modern egg layer lines. The crossing between lines was performed reciprocally to allow an analysis of sex chromosome Z and parent-of-origin effects of QTL. Eight animals (four males and four females) from each line were selected to produce the reciprocal F1 generation, while the subsequent F2 generation consisted of 305 females. Egg quality and production traits were recorded during the entire production period from 18 to 60 weeks of age. Animals in all three generations were genotyped with 99 polymorphic microsatellite markers. A genetic linkage map was constructed for 13 autosomes and sex chromosome Z for a whole genome scan that covered 2311 cM (centi Morgan) (Haldane) in total. QTL analysis was performed by regression using a statistical model that included dominance, parent-of-origin, background genetic effects and a two QTL model. Several QTLs for different egg quality and production traits were identified. The most interesting QTLs located on chromosome 4 influenced body weight and egg weight, and an area on chromosome Z affected the number and weight of eggs. The QTL affecting body weight explained about 25 % of the phenotypic variation in the F2 population. Several QTLs with an effect on egg white quality and egg weight were found on chromosome 2. Fine mapping and the use of a back cross (BC) generation, performed by crossing the F2 generation with males from RIR and WL lines allowed the QTL regions on chromosome 2 to be narrowed down. This approach provided evidence that two QTLs on chromosome 2 affected the same trait. The results of parent-of-origin effects of QTLs indicated that differences can be expected when the QTL allele is inherited from the sire compared with the dam. Three such QTLs affecting body weight, age at the first egg laying and feed intake were clustered on chromosome 1. This is one of the first reports of production QTLs with parent-of-origin effects in avian species.