Genomica: passato, presente e futuro
Nick Boddicker, Ph.D.
nboddicker@genesus.com
La genomica è spesso un punto di discussione ogni volta che i produttori di suini stanno parlando di genetica, e comprensibilmente perché la genomica ha promesso grandi miglioramenti all'industria dei suini. I produttori vogliono sapere se la società di allevamento con cui stanno lavorando utilizza la tecnologia più avanzata per massimizzare il profitto. La maggior parte, se non tutte, delle principali aziende di genetica utilizza in qualche modo la genomica, incluso Genesus. Molti degli articoli tecnici che pubblichiamo riguardano la genomica oi progetti che hanno una componente genomica. Ma che dire del grande quadro? La genomica è tutto ciò che è stato ipnotizzato? L'industria ha beneficiato della genomica?
Il genoma suina (composizione genetica totale del maiale) è stato ufficialmente rilasciato in 2009 ed è stato pubblicato in 2012 (Groenen et al., 2012). Il genoma suino è costituito da coppie di cromosomi 19, 1 di cui è la coppia cromosomica del sesso, ed è approssimativamente 2.7 miliardi di coppie di base in lunghezza, che è simile al genoma umano di 3 miliardi di base (Bates, 2010). La figura a destra descrive le coppie di base nel cromosoma. La maggior parte di queste coppie di base non sono informative perché sono uguali in tutti i suini, ma non tutti. Le coppie di base che variano da maiale a maiale sono chiamate SNP o polimorfismi singoli nucleotidi. Il primo chip SNP commercialmente disponibile conteneva ~ 60,000 SNPs. Per gli anni 6 o 7 passati, questi SNP 60,000 sono stati utilizzati per identificare loci di caratteri quantitativi (QTL), che sono regioni del genoma associate alla variazione di un fenotipo, ma non necessariamente causano la variazione in un fenotipo. Questi QTL sono tipicamente in prossimità del gene che causa la variazione fenotipica.
Prima dell'uscita del genoma suino e del chip SNP commercialmente disponibile, una media di 370 QTL è stata pubblicata all'anno. Dopo che il genoma è stato rilasciato, una media di 1,350 QTL è stata pubblicata all'anno, o 3.6 volte più all'anno, prima del rilascio del genoma (animalgenome.org). Questi risultati hanno portato a una ricchezza di conoscenza di geni o QTL che stanno interessando economicamente importanti. Di seguito è riportato un grafico del numero di QTL riportati all'anno da 2000.
Le informazioni genomiche hanno il più grande impatto sulla risposta alla selezione dei tratti che non possono essere raccolti sui candidati selezionati (carcassa e qualità della carne, difficili da misurare (connessi alla salute) e tratti poveri ereditabili (prestazioni riproduttive). Di seguito è riportato un riepilogo del numero totale di QTL per classe di caratteristica che è stato riportato alla fine di 2014.Questo approssimativamente 72% del QTL riportato è stato nelle classi di carattere della carcassa e della qualità e della salute della carne, ciò non significa che tutti questi QTL siano utilizzati all'interno della l'industria dei suini, ma è chiaro che molte ricerche sono state identificate in QTL associate a questi tratti difficili da scegliere nel nucleo. Da qui, a ciascuna azienda riproduttiva, viene convalidata la presenza di questi QTL all'interno delle loro popolazioni prima di utilizzarli per la selezione genomica.
La ricerca ha dimostrato che la genomica può aumentare il tasso di guadagno genetico da 10 a 43% per vari tratti (Dekkers, 2007). Tuttavia, l'industria dei suini nel suo complesso è stata lenta a incorporare informazioni genomiche rispetto all'industria lattiero-casearia. Uno dei motivi principali è perché gli animali commerciali sono attraversati e gli animali del nucleo sono tipicamente puro. Pertanto, vi è una sconnessione tra prestazioni di razza pura e prestazioni crossbred. La genomica può colmare il divario se l'azienda di allevamento ha accesso alle informazioni genomiche e fenotipiche degli animali da crociera.
Quanto sopra ha fornito un'istantanea di genomica fino ad oggi e dove siamo attualmente nell'industria del suino. Ma dove è l'industria in futuro con la genomica? La prima area chiave è un aumento del numero di SNP su un chip SNP. I piccoli pannelli di densità, ad esempio il chip 60,000 SNP, non catturano tutta la varianza genetica presente all'interno di una popolazione, il che significa che informazioni importanti all'interno del genoma potrebbero non essere completamente catturate o catturate. Poco più di 1 anni fa, è stato rilasciato un nuovo pannello che conteneva ~ 80,000 SNPs. La ricerca sta condotta con questo nuovo pannello e la ricerca iniziale di Genesus sta dando risultati promettenti; forse meglio rispetto all'originale chip 60,000 SNP. Il nuovo pannello sviluppato è il chip 600,000 SNP. Genesus è una delle prime, se non la prima, società di genetica suina per utilizzare questo nuovo chip e i risultati saranno disponibili nei prossimi mesi. Il maggior numero di SNP sta sequenziando l'intero genoma, o tutte le 2.7 miliardi di base e Genesus ha già sequenziato alcuni animali all'interno della sua popolazione. È difficile apprezzare la quantità massiccia di dati che rendono i sequenziali, ma la potenza del computer che è necessario per gestire tale quantità di dati è sostanziale.
Altre aree emergenti di ricerca che sono diventate importanti dal rilascio del genoma suino includono nutrigenomica, epigenetica e medicina "suina personalizzata". Non solo i genetisti che utilizzano la genomica, nutrizionisti stanno facendo ricerche sull'effetto che l'alimentazione ha sull'espressione dei geni, che si traduce in differenze nelle prestazioni. "Una determinata componente nutrizionale nella dieta altera l'espressione di un gene in modo vantaggioso?" È una delle domande che la nutrigenomica può rispondere. Un esempio di epigenetica è l'effetto che la madre ha sulla sua prole in utero. "L'ambiente in cui la madre è in gestazione ha un effetto sulla performance dei figli?" È una delle domande risposte attraverso l'epigenetica. E infine, le aziende vaccinali stanno utilizzando la genomica per identificare i vaccini più vantaggiosi se una popolazione di animali ha un certo genetico trucco.
Chiaramente, la genomica ha beneficiato dell'industria dei suini nel suo complesso, ma abbiamo solo toccato la punta dell'iceberg. Il rilascio del genoma suino ha aperto le porte a molte aree di ricerca che non sono state possibili prima. È un tempo entusiasmante nell'industria del suino e come ricercatore e genetista è un momento emozionante per lavorare nel settore della genetica suina per eseguire una ricerca all'avanguardia utilizzando la tecnologia più avanzata al fine di massimizzare i profitti dei nostri produttori e clienti.
Riferimenti:- Web site e database di Genomics Animal. Animalgenome.org.
- Bates, Ronald. 2010. Liberazione del Genoma del Pig! Conferenza Nazionale del Pork Board di 2010 della Contea di Extenstion.
- Dekkers, JCM. 2007. Selezione dei marcatori per prestazioni di crossbred commerciale. Journal of Animal Science. 85: 2104-2114.
- Groenen, MA, Archibals, AL, et al. 2012. Le analisi dei genomi dei suini forniscono una visione della demografia e dell'evoluzione della suina. Natura 491: 393-398.
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Questo post è stato scritto da Genesus