Изследване за асоцииране на генома идентифицира генетични варианти

Атлантическата сьомга (Salmo salar) е важен селскостопански вид риба, известна с високото си съдържание в мускулите на дълговерижни омега-3 полиненаситени мастни киселини (омега-3 LC PUFA), които насърчават здравето, ейкозапентаенова киселина (EPA; 20: 5 омега-3) и докозахексаенова киселина (DHA; 22: 6 омега-3). Нивата на омега-3 LC PUFAs са намалели значително през последните десетилетия поради заместването на голяма част от морските съставки с по-устойчиви растителни съставки в диетата на отглежданата в Атлантическия океан сьомга. Количествените генетични анализи са оценили генетичните параметри на омега-3 мастните киселини на атлантическата сьомга и са показали потенциала на селективното размножаване за повишаване нивата на омега-3 LC PUFA във филетата от сьомга, тъй като те са наследствени признаци.

Няколко проучвания наблюдават по-високо селективно отлагане на DHA в мускулите в сравнение с други мастни киселини в диетата. EPA, от друга страна, изглежда се метаболизира в по-голяма степен, отколкото DHA в мускулите. Неотдавнашно проучване на атлантическата сьомга от нашата група установи, че съдържанието на EPA в мускулите е отрицателно свързано с експресията на гени, участващи в липидния катаболизъм, и предполага, че индивидуалните различия в съдържанието на EPA са причинени от селективно окисление на мастни киселини (FA). Съществуват обаче ограничени знания за това кои гени и метаболитни пътища са най-важни при определяне на съдържанието на EPA и DHA в мускулите на атлантическата сьомга.

Проучванията за асоцииране в целия геном (GWAS) са мощен инструмент, който може да идентифицира единични нуклеотидни полиморфизми [SNPs - заместване на единичен нуклеотид (градивните елементи на ДНК и РНК), които се произвеждат в определена позиция в генома (пълен набор от ДНК от всеки организъм)], свързан с гени, свързани с фенотипни (наблюдаеми) черти. Проведени са GWAS на мускулен FA състав при говеда и свине, където са идентифицирани няколко области и значително свързани локуси. При риби, проучване на азиатски лаврак (или barramundi, Lates calcarifer) показва сложността на генетичната архитектура на FA при рибите.

За да се подобри разбирането на генетиката на съдържанието на мускулни омега-3 LC PUFA в атлантическата сьомга, GWAS е подходящ подход, който тепърва трябва да бъде изследван в атлантическата сьомга. Тази статия, адаптирана и обобщена от оригинален пост [Хорн С.С. и др. 2020. GWAS идентифицира генетични варианти, свързани със състава на омега-3 мастните киселини на филетата от атлантическа сьомга.] - доклади от проучване за идентифициране на генетични варианти, свързани със съдържанието на дълговерижни омега-3 мастни киселини в мускулите на атлантическата сьомга, чрез провеждане на проучване за асоцииране в целия геном (GWAS).

Настройка на проучването

В анализа бяха включени общо 642 риби от 92 мъжки и 194 женски. Всички мъже са имали четири или повече потомци от повече от една женска. Рибата произхожда от хвърляща хайвер популация [от годишен клас] на атлантическа сьомга от SalmoBreed AS. Рибите бяха прехвърлени в морето със средно тегло от 0,1 кг и бяха заклани приблизително 12 месеца по-късно, със средно тегло от 3,6 кг (при диапазон от 1,2 до 6,4 кг). Рибите са били хранени с търговски фураж за разплод. Скреттинг съдържащ 70 процента рибено масло и 3,1 процента EPA и DHA.

Всички риби са отглеждани при същите условия и са гладувани в продължение на 13 до 14 дни преди клането. След жертвоприношението се определя визуално пола чрез инспекция на половите жлези, записва се телесно тегло и се вземат проби от скелетни мускули за анализ на липиди и FA от Norwegian Quality Cut; пробите бяха събрани, замразени и съхранени при -20 градуса -С за различни анализи. За подробна информация относно популацията и записите на рибите, анализ на мускулна мастна тъкан и мастни киселини, генотипове и статистически анализ, вижте оригиналната публикация. Тази работа беше подкрепена от Норвежкия изследователски съвет (номер на безвъзмездната помощ NFR 244200).

Резултати и дискусия

В това проучване GWAS е извършен върху 642 атлантическа сьомга с размер на клане, показващ вариации в съдържанието на EPA и DHA. Бяха анализирани няколко признака и повечето от признаците не показват значими вероятностни стойности (р-стойности) за целия геном. Изключение правят съотношението DHA/ALA [α-линоленова киселина] и съотношението DHA/DPA [докозапентаенова киселина]. Следователно, фокусът ни беше върху тези две черти, в допълнение към основните омега-3 LC PUFAs: DHA и EPA.

Таблица 1 показва описателна статистика за тези черти. Средното съдържание на EPA и DHA е съответно 5,42 и 6,75% от общата мускулна FA. Съдържанието на EPA показва много по-голяма вариация и по-ниска наследственост [статистика, използвана в репродукцията и генетиката, за да се оцени степента на вариация във фенотипния признак в популация, която се дължи на генетични вариации между индивидите в тази популация] в сравнение с DHA. Чертите на връзката имат леко геномна оценка на наследствеността.

Рог, омега-3, Таблица 1

TraitMedia (SD) MinMaxCVh ^ 2 (SE)
Мастни киселини ^ *
EPA 20: 5n-35,29 (1,21)2.069.4522.940,05 (0,04)
DHA 22: 6n-36,51 (1,16)1.49.117,870,23 (0,07)
Съотношения
Съотношение DHA/ALA1,94 (0,27)0.913.113,950,28 (0,07)
Съотношение DHA/DPA2,87 (0,30)1.944.2510.570,21 (0,06)
Таблица 1. Описателна статистика за признаците на мастните киселини, определени в проучването.
^ * Процент от общия FA в мускулите. SD: стандартно отклонение; Min: минимална стойност; Макс. .: максимална стойност; CV: коефициент на вариация (SD/средно x 100); h ^ 2: геномна наследственост; SE: стандартна грешка.

^ * Процент от общия FA в мускулите. SD: стандартно отклонение; Min: минимална стойност; Max: максимална стойност; CV: коефициент на вариация (SD/средно x 100); h ^ 2: геномна наследственост; SE: стандартна грешка.

Намерихме кандидат ген за връзката DHA/DPA, пряко участващ в активността на биоконверсия на омега-3. Въпреки това не открихме сигнал в или близо до гените, за които е известно, че участват в биоконверсията на омега-3 за характеристиките на съотношението EPA, DHA или DHA/ALA. Предполага се, че при тези анализи е трябвало да бъдат идентифицирани гени за този път, ако този път е бил важен за определяне на съдържанието на EPA и DHA в мускулите. Следователно нашите резултати показват, че гените на пътя на биоконверсия на омега-3 не са ясно свързани със съдържанието на EPA и DHA в мускулите на атлантическата сьомга.

състав
Фиг. 1: График на Манхатън на резултатите от GWAS за съотношението A) DHA, B) EPA и C) DHA/ALA. Оста X (хоризонтална) представлява хромозомите, а оста Y (вертикална) показва –log 10 (p-стойност). Графикът в Манхатън е вид разпръснат график, който обикновено се използва за показване на данни с голям брой точки от данни и обикновено се използва в проучвания за асоцииране в целия геном (GWAS) за показване на значителни SNP. Адаптиран от оригинала.

Възможен важен фактор за липсата на асоциация с гените за биоконверсия на омега-3 е, че рибите са хранени с диета с високо съдържание на рибено масло. Високите хранителни нива на EPA и DHA потискат активността на пътя на биоконверсия на омега-3. Периодът на гладуване може също да е повлиял метаболитната активност и състава на мастните киселини. Следователно, наблюдаваните разлики в съдържанието на омега-3 са по-вероятно причинени от разликите в други метаболитни процеси, отколкото от биоконверсията на омега-3.

Друго възможно обяснение е, че въпреки че биоконверсията на омега-3 е важна за състава на мастните киселини в черния дроб, тя може да не е толкова важна за състава на мастните киселини в мускулите. Ролята на този път за определяне на състава на мастните киселини в мускулите не е демонстрирана и съдържанието на дълговерижни омега-3 мастни киселини в черния дроб и мускулите изглежда е две различни черти, тъй като те показват силно корелиран спад.

Нашите резултати показват, че генетичната вариация, която влияе върху съдържанието на EPA и DHA във филето, присъства в хромозома 21 на атлантическата сьомга. Резултатите от GWAS за съотношението DHA към ALA допълнително засилиха значението на хромозома 21 по отношение на съдържанието на омега-3 LC PUFA в мускулите на атлантическата сьомга. Регионът на най-значимите SNP на хромозома 21 съдържа няколко нехарактеризирани гена. Някои от тях могат да участват в метаболизма на омега-3 FA в бъдеще. По-нататъшни проучвания - включително фино картографиране и функционално валидиране - са необходими за по-нататъшно изясняване на вариантите, лежащи в основата на съставните черти на FA.

Препратките са достъпни от оригиналната публикация.

След като приключихте с четенето на статията .

Надяваме се, че ще обмислите да подкрепите нашата мисия да документираме еволюцията на световната индустрия на аквакултурите и да споделяме нашата огромна мрежа от разширяващи се знания на донори всяка седмица.

Ставайки член на Глобалния алианс на аквакултурите, вие гарантирате, че цялата предконкурентна работа, която извършваме чрез предимства за членове, ресурси и събития (Академията, Адвокатът, GAA Films, GOAL, MyGAA) може да продължи. Индивидуалното членство струва само $ 50 на година.

Автори

Доцент доктор. кандидат и кореспондент автор
Nofima, Норвежки институт за изследвания на храните, рибарството и аквакултурите
П.О. Box 210, N-1432 Ås, Норвегия; и
Катедра по животновъдни науки и аквакултури
Норвежки университет за науки за живота
N-1430 Ås, Норвегия

Бенте Руйтер, д-р.

Nofima, Норвежки институт по храните, риболова и аквакултурите
П.О. Каре 210, N-1432 Ås, Норвегия

Проф. Тео Н.Е. Meuwissen

Катедра по животновъдни науки и аквакултури
Норвежки университет за науки за живота
N-1430 Ås, Норвегия

Хуман Могадам, д-р.

SalmoBreed AS
Sandviksboder 3A, N-5035 Берген, Норвегия

Borghild Hillestad, доктор.

SalmoBreed AS
Sandviksboder 3A, N-5035 Берген, Норвегия