Identificación de variantes alélicas de genes candidatos involucrados en producción de leche en un rodeo de bovinos de raza Holando y cruzas Holando por Jersey

Abstract

Las razas bovinas Holando y Jersey son dos de las razas productoras de leche más importantes a nivel mundial y las principales en nuestro país. El objetivo del trabajo de tesis fue realizar un análisis exploratorio que permitiera identificar variantes alélicas asociadas a la producción de leche en un rodeo comercial con vacas Holando y cruzas Holando x Jersey. El material utilizado consistió en una base de datos de controles lecheros y registros de pedigrí de 1.859 bovinos pertenecientes a 25 familias de medias hermanas paternas de 16 tambos de la cuenca lechera central de la Argentina. A través de un abordaje con genes candidatos, todos los animales se genotipificaron para 56 SNPs de genes seleccionados por estar relacionados con características productivas y calidad de leche en bovinos mediante el sistema SNPlex®. Por otra parte, en 821 animales, se determinaron los genotipos de 12.460 SNPs incluidos en un microarreglo de mediana densidad y localizados en las regiones cromosómicas que contenían los genes candidatos seleccionados previamente. Con la información genotípica y los valores de cría (EBV) para producción de leche acumulada a 305 días durante la primera lactancia, estimados a través de un modelo lineal mixto, se realizó un análisis de asociación mediante la estrategia FASTA-GC del paquete GenABEL de R. Luego de realizar los respectivos controles de calidad de los genotipos, 10.227 SNPs se utilizaron en el análisis de asociación. Este análisis permitió la detección de 12 SNPs asociados al EBV para producción de leche en los BTAs 1, 20, 23 y 24. Por su cercanía a estos SNPs y por estar relacionados con la producción o composición de la leche, se secuenciaron regiones específicas de los genes PRMT2, BTN1A1 y S100B en 34 vacas con EBVs extremos. Con las secuencias obtenidas se exploró la presencia de polimorfismos que pudieran contribuir a las diferencias observadas en los valores de EBV para producción de leche de la población bajo estudio. Para las regiones PRMT2, BTN1A1_A y BTN1A1_B se obtuvo el 7%, el 22% y el 24% de los SNPs reportados, respectivamente, mientras que en S100B no se halló ningún SNP. Nueve de los SNPs del gen BTN1A1 generan mutaciones con cambio de sentido. Algunos de los SNPs hallados muestran diferencias apreciables de frecuencias alélicas en animales con diferentes fenotipos (bajo y alto EBV para producción de leche). Este análisis ha revelado tendencias que sería interesante estudiar en una población más numerosa, especialmente para el caso de SNPs en exones que dan lugar a un cambio en la estructura proteica que pueda afectar directamente la producción y las características composicionales de la leche. Los resultados obtenidos son de interés para la caracterización genotípica de los bovinos de Argentina de raza Holando y cruzas Holando x Jersey por cuanto la población analizada es representativa de la genética utilizada actualmente en la actividad tambera y podría constituir parte de una población de referencia para la utilización de la metodología de Selección Genómica en mejoramiento de bovinos para leche del país.

Holstein and Jersey cattle breeds are two of the most important dairy breeds and the majors in our country. The aim of this study was to conduct an exploratory analysis that could identify allelic variants associated with milk production on a commercial herd with Holstein and Holstein x Jersey crossbred cows. The material used consisted in a database containing information about dairy production and pedigree records of 1,859 animals belonging to 25 half-sib families from 16 dairy farms located in the central dairy area of Argentina. Through a candidate gene approach, 1,859 animals were genotyped for 56 SNPs in selected genes, using the SNPlex® system. Those genes were selected for being related to productivity and milk quality in cattle. Moreover, in 821 animals, 12,460 SNPs genotypes included in a medium-density microarray and located in chromosomal regions containing the candidate genes selected previously, were determined. With the genotypic data and estimated breeding values (EBV) for first-lactation 305-days milk yield, estimated through a linear mixed model, an association analysis was performed using the FASTA-GC strategy of GenABEL package in R. After performing the respective genotypes quality controls, 10,227 SNPs were used in the association analysis. This analysis allowed the detection of 12 SNPs associated with EBVs for milk yield in BTAs 1, 20, 23 and 24. Due to its proximity to these SNPs and for being related to milk production or composition, specific regions of PRMT2, BTN1A1 and S100B genes were sequenced in 34 cows with extreme EBVs. The obtained sequences were used to explore the presence of polymorphisms that could contribute to the observed differences in the studied population EBVs for milk yield. For PRMT2, BTN1A1_A and BTN1A1_B regions, the 7%, 22% and 24% of the SNPs previously reported were obtained, respectively, while in S100B none SNP was found. Nine of BTN1A1 gene SNPs generate missense mutations. Some of the SNPs found showed significant differences in allele frequencies in animals with opposite phenotypes (lower and higher EBV values for milk yield). This analysis has revealed trends that would be interesting to study in a larger population, especially in the case of SNPs in coding regions that result in a change in the protein structure that may affect milk yield and compositional characteristics. The results obtained are of interest for the genotypic characterization of Argentinean Holstein and Holstein x Jersey cattle, because the studied population is representative of the genetic currently used in the dairy industry and could form part of a reference population to use the Genomic Selection methodology in dairy breeding cattle programs in the country.