Genomik: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft
Nick Boddicker, Ph.D.
nboddicker@genesus.com
Genomik ist oft ein Diskussionspunkt, wenn Schweineproduzenten über Genetik sprechen und verständlicherweise so, da Genomik große Verbesserungen an der Schweineindustrie versprochen hat. Produzenten wollen wissen, ob die Zuchtgesellschaft, mit der sie arbeiten, die modernste Technologie verwendet, um den Gewinn zu maximieren. Die meisten, wenn nicht alle, der großen Genetik-Unternehmen nutzen Genomik in irgendeiner Weise, einschließlich Genesus. Viele der technischen Artikel, die wir veröffentlichen, beziehen sich auf Genomik oder Projekte, die eine genomische Komponente haben. Aber was ist mit dem großen Bild? Ist die Genomik alles, was es ist, Hat die Branche von der Genomik profitiert?
Das Schweinegenom (total genetisches Make-up des Schweins) wurde offiziell in 2009 freigegeben und wurde in 2012 (Groenen et al., 2012) veröffentlicht. Das Schweinegenom besteht aus 19-Paaren von Chromosomen, deren 1 das Chromosomenpaar des Geschlechts ist und etwa 2.7 Milliarden Basenpaare in der Länge ist, was dem 3 Milliarden Basenpaar menschlichen Genom (Bates, 2010) ähnlich ist. Die Figur rechts zeigt Basenpaare im Chromosom. Die Mehrheit dieser Basenpaare ist uninformativ, weil sie bei allen Schweinen gleich sind, aber nicht alle. Die Basenpaare, die von Schwein zu Schwein variieren, heißen SNPs oder einzelne Nukleotidpolymorphismen. Der erste handelsübliche SNP-Chip enthielt ~ 60,000 SNPs. Für die vergangenen 6- oder 7-Jahre wurden diese 60,000-SNPs verwendet, um quantitative Trait-Loci (QTL) zu identifizieren, die Regionen im Genom sind, die mit der Variation eines Phänotyps assoziiert sind, aber nicht notwendigerweise die Variation eines Phänotyps verursachen. Diese QTL sind typischerweise in unmittelbarer Nähe des Gens, das die phänotypische Variation verursacht.
Vor der Freisetzung des Schweinegenoms und des handelsüblichen SNP-Chips wurde pro Jahr ein Durchschnitt von 370 QTL veröffentlicht. Nachdem das Genom freigesetzt wurde, wurde ein Durchschnitt von 1,350 QTL pro Jahr oder 3.6 mal mehr pro Jahr dann vor der Freisetzung des Genoms (animalgenome.org) veröffentlicht. Diese Ergebnisse haben zu einer Fülle von Wissen über Gene oder QTL geführt, die wirtschaftlich wichtig sind. Unten ist ein Diagramm der Anzahl der QTL, die pro Jahr seit 2000 gemeldet wird.
Genomische Informationen haben die größte Auswirkung auf die Auswahl der Selektionen, die nicht auf Selektionskandidaten gesammelt werden können (Schlachtkörper und Fleischqualität, schwer zu messen (gesundheitsbezogene) und gering vererbbare Merkmale (Fortpflanzungsfähigkeit). Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der Gesamtzahl von QTL nach einer Trait-Klasse, die am Ende von 2014 gemeldet wurde. Etwa 72% der gemeldeten QTL waren in den Merkmalsklassen von Karkasse und Fleischqualität und Gesundheit. Das bedeutet nicht, dass alle diese QTL innerhalb der Schweine-Industrie, aber eindeutig eine Menge Forschung hat sich in die Identifizierung von QTL, die mit diesen Merkmalen, die schwer zu wählen sind in den Kern verbunden sind. Von hier ist es bis zu jedem Zuchtunternehmen, um die Anwesenheit dieser QTL in ihren Populationen zu validieren vor der Verwendung für die genomische Auswahl.
Die Forschung hat gezeigt, dass Genomik die Rate des genetischen Gewinns von 10 zu 43% für verschiedene Merkmale (Dekkers, 2007) erhöhen kann. Allerdings ist die Schweineindustrie als Ganzes langsam, um genomische Informationen im Vergleich zu der Milchindustrie zu integrieren. Einer der Hauptgründe ist, weil die kommerziellen Tiere sind gekreuzt und Kerntiere sind in der Regel rein. Daher gibt es eine Trennung zwischen reinrassiger Leistung und Crossbred Performance. Genomik kann die Lücke überbrücken, wenn die Zuchtgesellschaft Zugang zu genomischen und phänotypischen Informationen von gekreuzten Tieren hat.
Die oben genannten hat eine Momentaufnahme der Genomik bis heute und wo wir derzeit in der Schweine-Industrie stehen. Aber wo geht die Branche mit Genomik in die Zukunft? Der erste Schlüsselbereich ist eine Erhöhung der Anzahl der SNPs auf einem SNP-Chip. Kleinere Dichtefelder, z. B. der 60,000 SNP-Chip, erfassen nicht die gesamte genetische Varianz, die in einer Population vorhanden ist, was bedeutet, dass wichtige Informationen innerhalb des Genoms nicht vollständig erfasst oder überhaupt erfasst werden können. Ein wenig über 1 vor einem Jahr wurde ein neues Panel veröffentlicht, das ~ 80,000 SNPs enthielt. Die Forschung wird mit diesem neuen Panel durchgeführt und die frühe Genesus-Forschung liefert vielversprechende Ergebnisse; evtl. besser als der original 60,000 SNP Chip. Das neueste Panel, das entwickelt wurde, ist der 600,000 SNP Chip. Genesus ist einer der ersten, wenn nicht die erste, Schweine-Genetik-Unternehmen, um diesen neuen Chip zu nutzen und die Ergebnisse werden in den kommenden Monaten verfügbar sein. Die größte Anzahl von SNPs ist die Sequenzierung des gesamten Genoms, oder alle 2.7 Milliarden Basenpaar und Genesus hat bereits einige Tiere innerhalb seiner Bevölkerung sequenziert. Es ist schwer zu erkennen, die massive Menge an Daten, die Sequenzierung Ausbeuten, aber die Computer-Leistung, die erforderlich ist, um diese Menge an Daten zu handhaben ist erheblich.
Andere aufstrebende Forschungsgebiete, die seit der Freisetzung des Schweinegenoms wichtig geworden sind, sind Nutrigenomics, Epigenetik und "personalisierte Schweinemedizin". Nicht nur sind Genetiker, die Genomik nutzen, Ernährungswissenschaftler forschen auf die Wirkung, die die Ernährung auf die Expression von Genen hat, was zu Leistungsunterschieden führt. "Hat eine gewisse Ernährungskomponente in der Ernährung die Expression eines Gens in einer vorteilhaften Weise verändert?" Ist eine der Fragen, die nutrigenomics beantworten kann. Ein Beispiel für die Epigenetik ist die Wirkung, die die Mutter auf ihre Nachkommen in utero hat. "Ist die Umwelt, die die Mutter während der Schwangerschaft hat, eine Auswirkung auf die Nachwuchsleistung?" Ist eine der Fragen, die durch die Epigenetik beantwortet wurden. Und schließlich, Impfstoff-Unternehmen nutzen Genomik zu identifizieren Impfstoffe, die mehr vorteilhaft sind, wenn eine Population von Tieren hat eine bestimmte genetische Make-up.
Die Genomik hat die Schweineindustrie insgesamt als Ganzes genutzt, aber wir haben nur die Spitze des Eisbergs berührt. Die Freisetzung des Schweinegenoms hat die Türen für viele Forschungsgebiete eröffnet, die vorher nicht möglich waren. Es ist eine spannende Zeit in der Schweineindustrie zu sein und als Forscher und Genetiker ist es eine aufregende Zeit, im Bereich der Schweinegenetik zu arbeiten, um mit der modernsten Technologie modernste Forschung durchzuführen, um die Gewinne für unsere Produzenten zu maximieren Kunden.
References:- Animal Genomics Website und Datenbank. Animalgenome.org.
- Bates, Ronald. 2010 Freigabe des Schweinegenoms! 2010 Nationales Schweinefleisch-Brett Schweine-Extenstion In-Service-Konferenz.
- Dekkers, JCM. 2007 Marker-unterstützte Auswahl für kommerzielle Crossbred-Performance. Zeitschrift für Tierwissenschaft 85: 2104-2114.
- Groenen, MA, Archibals, AL, et al. 2012 Analysen von Schweinegenomen geben Einblick in die Schweinemographie und die Evolution. Natur 491: 393-398.
Kategorisiert in: Global Tech
Dieser Beitrag wurde von Genesus geschrieben