Genetická diverzita masného skotu v ČR Mgr. Jan Říha Výzkumný ústav pro chov skotu, s.r.o.
Ing. Irena Vrtková
26. listopadu 2009
Genetická diverzita skotu pojem diverzity Genom skotu 30 chromozomu, … genetická diverzita Genetické markery -> Mikrosatelitní markery Repetice motivů, vysoká variabilita a konzervativnost (u skotu průměrně v jednom lokusu >10 alel v rámci plemene), snadná detekce; Rozptýlené po celém genomu příčinné, vazbové markery – pozor při asociacích! Molekulární funkce – zatím jen dílčí výsledky – spíše uplatnění vazeb, většinou v nekódujích oblastech
SNP – jednonukleotidové mutace Záměna nukleotidu v tripletu -> chyba, jiný protein, žádný význam 0/1 – nemají takový polymorfismus jako MS – pro paternitu větší počet Snadné rutinní testování – ve vysokém počtu – 50k chip – microarray
a další – minisatelity, fční geny, …
Zdroje genetické diverzity
Mendelistická dědičnost Náhodná segregace choromozomů – mitóza, meióza Rekombinace Mutace
Mikrosatelity a jejich dědičnost
Většinou v nekódujících oblastech genomu Vhodné využít jako vazbové markery pro testování ETL, QTL Díky vysokému polymorfizmu – genetický typ, paternita Možnost mutace ale nízká pravděpodobnost – 10-6
Otec ETH 10: 178/152 Matka ETH 10: 136/147 Potomci ETH 10: 178/147 or 178/136 or 152/136 or 152/147 Jeden MS nestačí!!
Býk 1 Býk 2 Matka Potomek
Laboratorní detekce mikrosatelitů PCR RFLP Multiplexové sekvenování
Využití diverzity ve šlechtění - kontrola na úrovni plemene, linií, chovů Z plem. zákona povinnost testování plemenných zvířat
Databáze cca 10 000 zvířat – Laboratoř aplikované agrogenomiky ÚMFGZ AF MZLU
Výsledky výpočtů na základě polymorfismu MS markerů umožňují:
Kontrolu správného chovatelského postupu v čase
Limitujícím faktorem – počet jedinců Frekvence alel a genotypů Teoretická a pozorovaná heterozygotnost H-W rovnováha Vazbová nerovnováha Koeficient inbreedingu – Wrightovy F-statistiky
Fylogenetické studie Genetické vzdálenosti • Různé modely, vhodnost pro různé úlohy
Plemenná diskriminace Při dostatečném objemu dat lze pravděpodobnostně predikovat plemennou příslušnost „neznámého“ jedince
Plemenná diskriminace Vstup: >2000 genotypů jedinců 9 plemen Algoritmus: 6 různých algoritmů strojového učení Výstup: 6 modelů, které umožňují klasifikaci jedince „neznámé“ plemenné příslušnosti na základě genotypů v mikrosatelitních lokusech Nejlepší model: s 88 % pravděpodobností správně klasifikuje jedince Lze predikovat i „podíl krve u kříženců“
Využití diverzity ve šlechtění - kontrola na úrovni jedinců Ověření, resp. vyloučení rodičovství Nejdříve
nutno otestovat tzv. panel MS
PIC, PE 2<1<3, … Jaké jsou obvyklé hodnoty? – blízké 1,0! pro celou DB, ovšem nutná je i kontrola pro plemena, linie, … Jaká je pravděpodobnost geneticky identického jedince? • Shoda pro 17*2 znaky, každý s 10 a více alelami = (1/10*1/10)10 or 17+34=(1/100)44 or 51
Rutinní
laboratorní testování (10 MS, pozvolna rostoucí potřeba rozšíření – 17 MS – finská metodika) Vzorek – sekvenátor – lokální síť – databáze – protokol – genetický typ zvířete Test paternity - případně vyhledání možných rodičů
Genetický typ a ověření paternity
Genetický typ a ověření paternity
Vyhledání možných rodičů Vstup: sada jedinců, pot. matek, pot. otců Algoritmus: upravený brute force s použitím greedy alg. Pro každého potomka
Vyhledej podmnožiny vhodných rodičů – s alelami, které má i potomek pro každou dvojici možných rodičů proveď test paternity, přepočítej na pravděpodobnost Shoda v méně než 2 MS je obvykle, v závislosti na délce repetice, vyhodnocena jako v pořádku – ovšem jen za předpokladu zadání hypotetických rodičů
Vyhodnoť sestupné uspořádání potomků a potenciálních rodičů
Možné problémy:
Navzájem příbuzná zvířata několika generací na vstupu, nutnost výsledky „ručně“ validovat, případně vůbec nerozhodnout Časová náročnost
Využití diverzity ve šlechtění - asociace s ETLs Calpain, Pit-1 a GH v kvalitě hovězího masa Pit-1: AB
Pit-1: BB
35
30
Shear force (kg)
25
20
15
10
5
First day 14 days GH: LL
28 days
First day 14 days GH: LV
28 days
CAP1N AA AG GG
0 First day
14 days GH: LL
28 days
First day
14 days GH: LV
28 days
TG5 a základní chemické parametry hovězího masa
Děkuji za pozornost!
Mgr. Jan Říha Výzkumný ústav pro chov skotu, s.r.o. Rapotín, Výzkumníků 267 Tel. : +420 583 392 154 E-mail:
[email protected]
Zpracováno v rámci projektu MŠMT 2B08037.
