Paard en Genomisch onderzoek Bart Ducro Animal Breeding and Genomics Centre Vlaamse Fokkerijdag, 18 nov 2015
Inhoud Kenmerken in de paardenfokkerij Geschikt voor genomics? Genomics middelen Genomics toegepast in de paarden
Introductie Voor welke kenmerken genomische informatie ‘handig’? Kenmerken die bij selectiedieren: niet te meten zijn duur te meten zijn op latere leeftijd te meten zijn onder bepaalde omstandigheden te meten zijn (Genomics ook een functie in genetische diversiteit en inteelt )
Fokdoelkenmerken in Paard Exterieur – rasstandaard
● maat, kleur, behang, gangen Gezondheid
● Erfelijke gebreken, Zomereczeem, Osteochondrose
(Sport-) Prestatie
● Draverij, dressuur, springen, eventing, etc. (Reproductie)
Wat voor gereedschap beschikbaar? Whole genome SNP chips
• •
Illumina Bead Chip 50K en 70K Affymetrix HD Chip 650K
Ind 1
CACCGCGCCT GGTCCC G TTT TGGCTATTCT CACCGCGCCT GGTCCC G TTT TGGCTATTCT
Ind 2
CACCGCGCCT GGTCCC A TTT TGGCTATTCT CACCGCGCCT GGTCCC G TTT TGGCTATTCT
Ind 3
CACCGCGCCT GGTCCC A TTT TGGCTATTCT CACCGCGCCT GGTCCC A TTT TGGCTATTCT
Ind 4
CACCGCGCCT GGTCCC G TTT TGGCTATTCT CACCGCGCCT GGTCCC A TTT TGGCTATTCT
Toepassing genomics in fokkerij Genomics ondersteunde selectie:
• DNA-test verklaart 0 – 100% van aanleg • Test geeft informatie over een regio op genoom • Bekende merkers (en betrokken genen) Genomische selectie (GS):
• Gebaseerd op het gehele genoom • Individuele merkers en hun effect onbekend
Genomische Selectie Referentie-populatie: • Welk fenotype? • Wat is het effect van elke SNP op fenotype • Omvang? SNP-effecten 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
allelen ouder2
-0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 ... 650.000
Genomische selectie
Voorspellings-vergelijking Genotypering
b1SNP1+ b2SNP2 + b3SNP3 + .....bnSNPn
c1SNP1+ c2SNP2 + c3SNP3 + .....cnSNPn
• • •
Genoom-fokwaarde
Genoom-fokwaarde voor kenmerk2
Niet meer afhankelijk van phenotype Kenmerken in één geslacht/ op late leeftijd / met groot milieu effect Nauwkeurigheid fokwaarde ~ kwaliteit voorspellingsvergelijking
Genomics en exterieur Hoogtemaat Franches-Montagne (CH) ECA3 + ECA9 = 18% v.fokwaarde Warmbloed (D) ECA3 = 18% van fenotype ECA3 geassocieerd met LCORL
Toepassing fokkerij Genomic Selection
Gezondheid: ‘simpele’ ziekte Waterhoofd in Fries Paard
• Vochtophoping in hoofd • Doodgeboorte (schade moeder) • Erfelijk gebrek a.g.v. inteelt Hypothese:
• 1 gen verantwoordelijk • Dominant/recessief vererving Probleem in fokkerij
• Wie is drager?
Fries Paard- Waterhoofd GWAS
•
13 met waterhoofd vs. 69 gezond
Manhattan plot
Fries Paard- Waterhoofd Functionele mutatie via sequencing ● (6 cases en 4 controle) Validatie mbv ouders en extra cases
B3GALNT2 bij de mens: spierdystrofie en waterhoofd
Fries paard – Waterhoofd praktijk DNA test beschikbaar bij van Haeringen laboratorium • (directe test)
380 paarden getest: frequentie ca. 17%
Inpassing in fokkerij? Jonge hengsten getest bij keuring Resultaten gepubliceerd, geen selectie
Fokkers vrijwillig eigen paarden testen Advies: geen risico-paringen!
Gezondheid: complexe ziekten Doelstelling project:
• • • •
Genomic tools tegen complexe ziekten Kennis overdragen naar praktijk themaziektes Meerdere rassen
Complexe ziekte - SME Staart- en Maneneczeem (Zomerezeem)
• • • •
Allergie door knuttenbeten Frequentie 5 – 50% Erfelijk ( h2 ~ 20 – 30%) Meting aan hengst zelf niet betrouwbaar (o.a. blootstelling knut)
Nakomelingenonderzoek mogelijk?
• •
Kleine populaties: voldoende aantallen? Nakomelingen minimaal 3 jaar?
SME – genoom associatie ECA20: ELA class II regio (equine MHC)
Complexe ziekte - Osteochondrose Osteochondrose
• • • • • •
Verstoring in het verbeningsproces bij jonge dieren Kreupelheid en beperking bruikbaarheid paard Meerdere gewrichten Multifactorieel met erfelijke component (h2 ~ 0.1 – 0.5) Nakomelingenonderzoek noodzakelijk Dure fenotypering! (X-ray)
OC – genoom associatie •
Veel onderzoek (D, NL, N, S, F)
•
Resultaat sterk wisselend door:
• Meerdere gewrichten • # X-rays / gewricht • OC of OCD • Leeftijd? • Populatie
•
Eenduidig fenotype!?
OC – toepassing fokkerij • • •
Genomische Selectie Referentiepopulatie nodig Omvang?
• betrouwbaarheid fokwaarde? • Volledige vervanging reguliere selectie?
•
Omvang van 3.000 – 5.000 geeft zelfde betrouwbaarheid als nakomelingenfokwaarde.
Genomics en Sport Fokdoel: (top-)prestatie in de sport
• •
Matig verervend (h2 ~ 0.15 – 0.20) Nakomelingenonderzoek vereist
Knelpunt fokkerij
• • •
Sportaanleg zichtbaar na jarenlange training Fenotype pas beschikbaar op latere leeftijd Testuitkomst van jonge paarden mee in de fokwaarde
Langzame vooruitgang in fokkerij
Sport - genoomassociatie •
Fokwaarde vrij springen (D; n=115)
• 6 SNPs verklaarde ~50% fokwaarde
• • •
Fokwaarde spring competitie (Fr; n~1000) Vergelijkbare resultaten met conventionele fokkerij Geen DNA-regio’s met grote invloed
Sport – toepassing fokkerij •
Volledige GS niet haalbaar
• Benodigde referentiepopulatie te groot Advies: Genomische selectie geïntegreerd in huidige selectie
• • • •
Sportfenotypes worden toch verzameld Idem jonge paarden testen Klein aantal genotyperingen al profijt Profijt voor m.n. jonge paarden
T.Mark
Sport – enkelvoudig gen •
“Gaitkeeper” gen in Ijslandse paarden
• Bepalend voor de telgang (5e gang) • DMRT3 gen op ECA23
• • • •
Gen gefixeerd in rassen met telgang Gen afwezig in rassen zonder telgang Gen ook aanwezig in dravers Gunstig voor ‘gaitkeeping’
Samenvatting Goede perspectieven voor Genomics
-
Goede gereedschappen Geschikte selectiekenmerken DNA-testen (gezondheid, Sport!!) Geïntegreerde fokwaarde voor Sport
Meeste uitdagingen op gezondheid
- Volledige GS op bv. OC haalbaar??
Hartelijk dank!
Dank voor uw aandacht
Dank,Anouk!
