תכנית: 829-0083-05.

מחקר מספר 039.7310.

 

שימוש במידע על התפלגות אללים אימהיים של סמן במתווה בנות, למיפוי את"כים לתכונות ייצור חלב בבקר ישראלי-הולשטיין

 

חוקרים: אדם פרידמן¹, אברהם קורול², אהוד ליפקין¹ ומשה סולר¹.

מוסדות מחקר: ¹המחלקה לגנטיקה, מכון סילברמן למדעי החיים, האוניברסיטה הגברית בירושלים, ירושלים; ²המכון לאבולוציה, אוניברסיטת חיפה, חיפה.

 

 

סיכום:

המטרה הכללית של המחקר היתה לבצע סריקת גנום, כולל כרומוסום X, בעדר החלב הישראלי בשיטת תערובות קצה, בחיפוש אחר תאחיזה  בין אללים אימהיים בסמנים לאת''כים המשפיעים על תכונות בעלות חשיבות כלכלית. כמו כן בדקנו את רמת התלש"א הכללית בעדר הישראלי.

מיפוי את"כים בעזרת אללים אמהיים: אוכלוסיית המחקר כללה  6 משפחות של חצי אחיות, בנות של פרי הזרעה מלאכותית בעדר ההולשטיין הישראלי לחלב. קבוצות קצה מהמשפחות נאספו ב-2003 עבור אחוז חלבון, פוריות נקבית וספירת תאים סומטיים. הוכנה רשימה של קבוצות קצה לתכונה הנחקרת. הערך הטיפוחי של הבנות תוקן לפי חצי מערך טיפוחי של האם.

דוגמאות חלב ששימשו כמקור דנ"א של הפרות נאספו במהלך שקילות החלב החודשיות במעבדת החלב של התאחדות מגדלי חלב בישראל בקיסריה. לכל תקצה הוכנו שתי תערובות  של מאה פרות כל אחת כפי שתואר (Lipkin et al., 1998). סמנים גנטיים מסוג מיקרוסטליטים נבחרו מהמפה הגנומית של משרד החקלאות האמריקאי (http://www.marc.usda.gov/genome/genome.html). הסמנים נבחרו לפי כיסוי מתאים של כל הכרומוזומים. גנוטיפים של פרטים ותערובות נקבעו כפי שתואר בעבר (Lipkin et al., 1998). שכיחות האללים בתערובות נקבעה ע"י ניקוי צללים כפי שתואר (Lipkin et al., 1998; Mosig et al., 2001).

נערך מבחן מובהקות להבדלי שכיחות בין תערובות של בנות פרים גבוהות ונמוכות. נכללו כל האללים שאינם אללים אבהיים (כלומר, מקורם באימהות בלבד) ושהממוצע שלהם על פני כל התערובות (גבוהות ונמוכות ביחד) היה 5% לכל הפחות. המבחן היה במתכונת של מבחן האללים האבהיים (Lipkin et al., 1998), עם התאמות נחוצות.

גנום הפרה נסרק בשיטת תערובות חלב של קבוצות קצה למיפוי גנים המשפיעים על אחוז וק"ג חלבון בחלב, ק"ג חלב, פוריות נקבית וסת"ס. אללים שמקורים באמהות

לפוריות נקבית נבדקו עד כה עם אללים אימהיים 45 סמנים הפזורים על פני 15 אוטוזומים, וסמן אחד הנמצא על כרומוזום X. לסת"ס נבדקו 51 סמנים הפזורים על פני 19 אוטוזומים, ושני סמנים על כרומוזום X. 16 ו-21 סמנים הראו אפקטים מובהקים (P<0.01) על פוריות וסת"ס, בהתאמה. סמנים אלה מפוזרים על 10 (פוריות) ו-12 (סת"ס) אוטוזומים, ועל כרומוזום X (שתי התכונות). כמו בעבר, נמצאה התאמה מסוימת לתוצאות מבחני האללים האימהיים.

רמת התלש"א הכללית. בחרנו שני אזורים כרומוסומיים קטנים, שבהם סמנים גנטיים קרובים זה לזה, במרחק של 1-2 סנטימורגן. אזור אחד בכרומוזום 6 המכיל 5 סמנים ואזור שני בכרומוזום 11 המכיל 4 סמנים. אוכלוסיית המחקר הייתה מורכבת מבנות של שמונה פרים. כדי לאמוד את מצב התלש"א לטווח זמן ארוך באוכלוסייה (להבדיל מהתלש"א קצרת המועד הנובעת מהמבנה המשפחתי), נבחרו 200 בנות, כל אחת בת יחידה  לאמה, ולרוב גם  ונכדה יחידה. לסב מצד האם. נקבעו גנוטיפים בתשעה הסמנים לכל 200 הבנות הנבחרות. הפלוטיפים אימהיים זוהו ע"י הפחתת הפלוטיפ האב מגנוטיפ הצאצא.

רמת התלש"א נבדקה לפי מספר ההפלוטיפים האימהיים השונים זה מזה, ובמדדי התל"ש המקובלים D' ו-'²χ. מתוך סה"כ 153 ההפלוטיפים האימהיים שנקבעו בכרומוזום 6, נמצאו 122 הפלוטיפים שונים. מתוך 147 ההפלוטיפים האימהיים שזוהו בכרומוזום 11, נמצאו 64 הפלוטיפים שונים. שפע ההפלוטיפים שנמצאו מצביע על אי הימצאות תלש‘‘א בטווחים ובאזורים שנבדקו. בשני מדדי התלש"א D' ו-^'2χ, ובמבחן המובהקות (קירוב מונטה קרלו לפישר היה הבדל מובהק מאד בין זוגות סמנים סינטניים לזוגות לא סינטניים. תוצאות אלה מעידות על תלש"א כל שהיא בתוך הכרומוזומים, ועל העדרה בין הכרומוזומים.

מידת התלש"א שנמצאה קטנה מדווחים קודמים החיות משק, ומתאימה לכמות ההפלוטיפים הגדולה שהתקבלה. בניגוד בולט לדיווחים הקודמים, לא נמצאה כל תל"ש בין סמנים מכרומוזומים שונים. מתוך התוצאות אנו מסיקים כי הבחירה הספציפית של אוכלוסיית המדגם במחקר הנוכחי השיגה את המטרה ואכן נבדקה התל"ש האוכלוסייתית ולא התל"ש המשפחתית.

 

Summary: The primary objective of the study was to implement a genome scan for markers in population-wide linkage disequilibrium to QTL affecting production traits, in the Israel Holstein dairy cattle population, based on selective DNA pooling and dam alleles. A secondary objective was to evaluate the extent of population-wide LD in the Israel Holstein population.

QTL mapping using dam alleles: The study was based on daughters of six Israel-Holstein sires widely used in artificial insemination (A.I.). For each sire, daughters present in the herd in 2003 were ranked according to dam-corrected EBV with respect to protein percent, female fertility and milk somatic cell count. Milk samples of the high and low 200 daughters of each sire were collected for each trait. Two subpools were constructed for each tail, each consisting of 100 daughters chosen at random from among the daughters in the tail. DNA was extracted and pool constructed and genotyped as in Lipkin et al., (1998) and Mosig et al., (2001). Densitometric estimates of dam allele frequency were obtained for all alleles other than those present in the sire of the family. With respect to female fertility, dam allele estimates were obtained for 45 markers distributed among 15 autosomes, and 16 showed significant effects. With respect to milk somatic cell count,  dam allele estimates were obtained for 51 markers distributed among 19 autosomes, and 21 showed significant effects.

General level of population-wide linkage disequilibrium in the Israel Holstein dairy herd: Two chromosomal regions were chosen for study: one on BTA6 that included 5 microsatellite markers across a region of 5 cM; the other on BTA11 that included 4 markers across a region of 4.5 cM. Daughters were chosen from among the daughter populations of 8 A.I. sires. To eliminate LD deriving from MGS substructure of the population, each daughter had a different dam and a different maternal grandsire, and for the most part also a different maternal great-grandsire. Level of LD was studied among the chromosomes derived from the dams of the daughters, and evaluated by D’ and multi-allelic chi-square measures of LD. Among 153 dam haplotypes identified for the region on BTA6, a total of 122 different haplotypes were found; among 147 dam haplotypes identified for the region on BTA11, a total of 64 different haplotypes were found. LD values among the marker pairs in a given region  were higher than those found among the non-syntenic marker pairs, indicating presence of a small degree of LD across these chromosomal regions, but the level within the regions was too low to be useful for selection. There was total absence of LD across non-syntenic marker pairs, contrary to reports of such LD in other studies.