Introgression of bacterial leaf blight (BLB) resistant gene, Xa7 into MARDI elite variety, MR219 by marker assisted backcrossing (MABC) approach

Abstract Bacterial leaf blight (BLB) is one of the major rice diseases in Malaysia. This disease causes substantial yield loss as high as 70%. Development of rice varieties which inherited BLB resistant traits is a crucial approach to promote and sustain rice industry in Malaysia. Hence, this study aims were to enhance BLB disease resistant characters of high yielding commercial variety MR219 through backcross breeding approach with supporting tool of marker-assisted selection (MAS). Broad spectrum BLB resistance gene, Xa7 from donor parent IRBB7 were introgressed into the susceptible MR219 (recurrent parent) using two flanking markers ID7 and ID15. At BC3F4, we managed to generate 19 introgressed lines with homozygous Xa7 gene and showed resistant characteristics as donor parent when it was challenged with Xanthomonas oryzae pv. oryzae through artificial inoculation. Recurrent parent MR219 and control variety, MR263 were found to be severely infected by the disease. The improved lines exhibited similar morphological and yield performance characters as to the elite variety, MR219. Two lines, PB-2-107 and PB-2-34 were chosen to be potential lines because of their outstanding performances compared to parent, MR219. This study demonstrates a success story of MAS application in development of improved disease resistance lines of rice against BLB disease.

Resumo A mancha bacteriana das folhas (BLB) é uma das principais doenças do arroz na Malásia. Essa doença causa perdas substanciais de rendimento de até 70%. O desenvolvimento de variedades de arroz que herdaram características de resistência ao BLB é uma abordagem crucial para promover e sustentar a indústria do arroz na Malásia. Portanto, o objetivo deste estudo foi aumentar os caracteres BLB resistentes a doenças da variedade comercial MR219 de alto rendimento por meio de uma abordagem de cruzamento retrocruzamento com ferramenta de apoio de seleção assistida por marcador (MAS). O gene de resistência a BLB de amplo espectro, Xa7 do pai doador IRBB7, foi introgressado no MR219 suscetível (pai recorrente) usando dois marcadores flanqueadores ID7 e ID15. No BC3F4, conseguimos gerar 19 linhagens introgressadas com o gene Xa7 homozigoto e apresentamos características de resistência como genitor doador quando desafiado com Xanthomonas oryzae pv. oryzae por inoculação artificial. O pai recorrente MR219 e a variedade controle, MR263, estavam gravemente infectados pela doença. As linhas melhoradas exibiram características morfológicas e de desempenho de rendimento semelhantes às da variedade elite, MR219. Duas linhas, PB-2-107 e PB-2-34, foram escolhidas como linhas potenciais por causa de seus desempenhos excelentes em comparação com a mãe, MR219. Este estudo demonstra uma história de sucesso de aplicação de MAS no desenvolvimento de linhas de arroz melhoradas com resistência a doenças contra a doença BLB.

Introgression of bacterial leaf blight (BLB) resistant gene, Xa7 into MARDI elite variety, MR219 by marker assisted backcrossing (MABC) approach / Introdução do gene resistente à ferragem da folha bacteriana (BLB), xa7 na variedade MARDI elite, MR219 por abordagem de backcrossing assistida por marcador (MABC)

Abstract Bacterial leaf blight (BLB) is one of the major rice diseases in Malaysia. This disease causes substantial yield loss as high as 70%. Development of rice varieties which inherited BLB resistant traits is a crucial approach to promote and sustain rice industry in Malaysia. Hence, this study aims were to enhance BLB disease resistant characters of high yielding commercial variety MR219 through backcross breeding approach with supporting tool of marker-assisted selection (MAS). Broad spectrum BLB resistance gene, Xa7 from donor parent IRBB7 were introgressed into the susceptible MR219 (recurrent parent) using two flanking markers ID7 and ID15. At BC3F4, we managed to generate 19 introgressed lines with homozygous Xa7 gene and showed resistant characteristics as donor parent when it was challenged with Xanthomonas oryzae pv. oryzae through artificial inoculation. Recurrent parent MR219 and control variety, MR263 were found to be severely infected by the disease. The improved lines exhibited similar morphological and yield performance characters as to the elite variety, MR219. Two lines, PB-2-107 and PB-2-34 were chosen to be potential lines because of their outstanding performances compared to parent, MR219. This study demonstrates a success story of MAS application in development of improved disease resistance lines of rice against BLB disease.

Resumo A mancha bacteriana das folhas (BLB) é uma das principais doenças do arroz na Malásia. Essa doença causa perdas substanciais de rendimento de até 70%. O desenvolvimento de variedades de arroz que herdaram características de resistência ao BLB é uma abordagem crucial para promover e sustentar a indústria do arroz na Malásia. Portanto, o objetivo deste estudo foi aumentar os caracteres BLB resistentes a doenças da variedade comercial MR219 de alto rendimento por meio de uma abordagem de cruzamento retrocruzamento com ferramenta de apoio de seleção assistida por marcador (MAS). O gene de resistência a BLB de amplo espectro, Xa7 do pai doador IRBB7, foi introgressado no MR219 suscetível (pai recorrente) usando dois marcadores flanqueadores ID7 e ID15. No BC3F4, conseguimos gerar 19 linhagens introgressadas com o gene Xa7 homozigoto e apresentamos características de resistência como genitor doador quando desafiado com Xanthomonas oryzae pv. oryzae por inoculação artificial. O pai recorrente MR219 e a variedade controle, MR263, estavam gravemente infectados pela doença. As linhas melhoradas exibiram características morfológicas e de desempenho de rendimento semelhantes às da variedade elite, MR219. Duas linhas, PB-2-107 e PB-2-34, foram escolhidas como linhas potenciais por causa de seus desempenhos excelentes em comparação com a mãe, MR219. Este estudo demonstra uma história de sucesso de aplicação de MAS no desenvolvimento de linhas de arroz melhoradas com resistência a doenças contra a doença BLB.

Genetic diversity of four broodstocks of tilapia (Oreochromis sp.) from Antioquia, Colombia / Diversidad genética de cuatro grupos de reproductores de tilapia (Oreochromis sp.) de Antioquia, Colombia / Diversidade genética de quatro estoques de reprodutores de tilápia (Oreochromis sp.) de Antioquia, Colombia

Abstract Background: Tilapia is the most farmed fish in Colombia. However, the genetic diversity and structure of broodstocks in the hatcheries of Antioquia province remains unknown. Objective: To analyze the genetic diversity and structure of one Nile and three red tilapia broodstocks in Antioquia, Colombia. Methods: Fish were genotyped using 24 microsatellite markers of 13 linkage groups in five multiple reactions. Genetic diversity metrics were estimated and null alleles were detected. Analysis of Molecular Variance and analysis of number of clusters were used to describe the relationship between broodstocks. Results: Two microsatellites could not be amplified, and 22 were polymorphic. Average number of alleles per locus ranged 5.77 to 7.91. Locus UNH211 had the most alleles (17), whereas OMO032 had the fewest (4). Except for GM234 and OMO032, the analyzed loci had at least one private allele per population. Average effective number of alleles (3.37-4.03) was always less than the number of observed alleles. Significant deviations from Hardy-Weinberg equilibrium with heterozygote deficiencies were registered. Nine markers showed evidence of null alleles. The expected heterozygosity (0.65 to 0.67 per broodstock) was significantly higher than the observed heterozygosity (0.601 to 0.649) in the four populations. The fixation index for all broodstocks (excluding null alleles) was 0.0766 (95% confidence interval, 0.05092 to 0.10289). According to the molecular variance analysis, the greatest variation was between individuals rather than between groups of broodstocks or individuals within broodstocks. The genetic distance between the Nile and red broodstocks ranged from 0.43 to 0.54. Conclusions: Overall, these findings provide baseline information about the genetic diversity and structure of tilapia broodstocks in Antioquia, Colombia, useful for the management of hatcheries.

Resumen Antecedentes: La tilapia es el pez más cultivado en Colombia; sin embargo, hay gran desconocimiento sobre la estructura genetica actual de los reproductores. Objetivo: Analizar la diversidad y estructura genética de los reproductores de tres granjas de tilapia roja y una de tilapia Nilótica en Antioquia, Colombia. Métodos: Se utilizaron 24 microsatélites de 13 grupos de ligamiento amplificados en cinco reacciones múltiples. Se calcularon diferentes medidas de diversidad y se detectaron alelos nulos. Se utilizó un análisis de varianza molecular y uno de número de grupos para describir las relaciones entre las granjas de reproductores. Resultados: Dos marcadores no fueron amplificados y los 22 restantes fueron polimórficos. El promedio de alelos por locus varió entre 5,77 y 7,91. El mayor número de alelos (17) se encontró en el locus UNH 211, mientras que el menor se observó en OMO032 (cuatro). Veinte loci presentaron por lo menos un alelo privado. El número de alelos efectivos promedio fue menor al número de alelos observado y estuvo entre 3,37 y 4,03. Se registraron desviaciones significativas en el equilibrio Hardy-Weinberg, en su mayoría con deficiencias de heterocigotos. Se encontraron evidencias de alelos nulos en nueve marcadores. La heterocigosidad observada estuvo entre 0,601 y 0,649. El índice de fijación fue de 0.0766 (intervalo de confianza de 95%, entre 0,05092 y 0,10289). Según el análisis de varianza molecular, la mayor fuente de variación se encontró entre individuos. El valor de la distancia de Nei entre los reproductores Nilóticos y rojos estuvo entre 0,43 y 0,54. Conclusión: Los resultados de la presente investigación proveen una línea base acerca de la diversidad y estructura genética de los reproductores de tilapia en Antioquia, Colombia, y son útiles para el manejo de granjas dedicadas a la reproducción de tilapia.

Resumo Antecedentes: A tilápia é o peixe mais cultivado na Colômbia. É importante examinar a diversidade genética de peixes reprodutores. Objetivo: Avaliar a diversidade e estrutura genética de três estoques de reprodutores de tilápias vermelhas e um de tilápia Nilótica em Antioquia, Colômbia. Métodos: Utilizaram-se 24 microssatélites de 13 grupos de ligação em cinco reações múltiplas. Métricas de diversidade genética foram estimadas e alelos nulos foram detectados. Análise da Variância Molecular e análise do número de clusters foram utilizados para descrever a relação entre os estoques. Resultados: Dois marcadores não foram amplificados e vinte e dois microssatélites analisados mostraram-se polimórficos. O número médio de alelos por locus variou entre 5,77 e 7,91. O Locus UNH211 apresentou o maior número de alelos (17), enquanto o OMO032 apresentou o menor número (4). Exceto GM234 e OMO032, os loci analisados mostrou um pelo menos um alelo privado por população. O número efetivo médio de alelos (3,37-4,03) foi sempre menor do que o número de alelos observados. Foram observados desvios significativos do equilíbrio Hardy-Weinberg e deficiência de heterozigotos. Nove loci mostraram evidências de alelos nulos. A heterozigosidade esperada (0,6504-0,6748 por população) foi significativamente maior do que a heterozigosidade observada (0,601-0,649). O índice de fixação foi de 0,0766 (intervalo de confiança de 95%, 0,05092-0,10289). De acordo com a análise da variância molecular, a maior variação foi entre indivíduos. Adistância genética entre o Nilo e os reprodutores vermelhos variou de 0,43 a 0,54. Conclusão: No geral, esses resultados fornecem informação básica sobre sobre diversidade e estrutura genética de reprodutores de tilápia em Antioquia, Colômbia, e são significativos para o manejo de plantéis de reprodutores.

QTLs for seedling traits under salinity stress in hexaploid wheat / Caracterização de QTLs por traços de sementes sob o estresse de salinidade em trigo Hexaploid

ABSTRACT: Soil salinity limits agricultural production and is a major obstacle for increasing crop yield. Common wheat is one of the most important crops with allohexaploid characteristic and a highly complex genome. QTL mapping is a useful way to identify genes for quantitative traits such as salinity tolerance in hexaploid wheat. In the present study, a hydroponic trial was carried out to identify quantitative trait loci (QTLs) associated with salinity tolerance of wheat under 150mM NaCl concentration using a recombinant inbred line population (Xiaoyan 54×Jing 411). Values of wheat seedling traits including maximum root length (MRL), root dry weight (RDW), shoot dry weight (SDW), total dry weight (TDW) and the ratio of TDW of wheat plants between salt stress and control (TDWR) were evaluated or calculated. A total of 19QTLs for five traits were detected through composite interval mapping method by using QTL Cartographer version 2.5 under normal and salt stress conditions. These QTLs distributed on 12 chromosomes explained the percentage of phenotypic variation by individual QTL varying from 7.9% to 19.0%. Among them, 11 and six QTLs were detected under normal and salt stress conditions, respectively and two QTLs were detected for TDWR. Some salt tolerance related loci may be pleiotropic. Chromosome 1A, 3A and 7A may harbor crucial candidate genes associated with wheat salt tolerance. Our results would be helpful for the marker assisted selection to breed wheat varieties with improved salt tolerance.

RESUMO: A salinidade do solo limita a produção agrícola. O trigo mole é uma das culturas mais importantes com característica allohexaploid e genoma altamente complexo. O mapeamento QTL é uma maneira muito útil de identificar genes para traços quantitativos, como a tolerância à salinidade em trigo hexaplóide. No presente estudo realizou-se um ensaio hidropónico para identificar locos de traços quantitativos (QTLs) associados à tolerância à salinidade do trigo sob concentração de NaCl 150 mM, usando uma população de linhagem consanguíneo recombinante (Xiaoyan 54 × Jing 411). Os valores dos traços de mudas de trigo, incluindo comprimento máximo da raiz (MRL), peso seco da raiz (RDW), ponha o peso seco (SDW), peso seco total (TDW) e a proporção das plantas de trigo TDW entre o estresse salgado e o controle (TDWR), foram avaliados ou calculados. Um total de 19QTLs para cinco traços foram detectados através do método de mapeamento de intervalo composto usando a versão 2.5 do cartógrafo QTL sob condições normais e de estresse salino. Estes QTLs distribuídos em 12 cromossomos explicaram a porcentagem de variação fenotípica por QTL individual variando de 7,9% a 19,0%. Entre eles, foram detectados 11 e 6 QTLs em condições de estresse normal e sal, respectivamente, e dois QTLs foram detectados para TDWR. Cromossoma 1A, 3A e 7A podem conter genes que são candidatos cruciais associados à tolerância ao sal de trigo. Nossos resultados seriam úteis para a seleção assistida por marcadores para produzir variedades de trigo com tolerância salina melhorada.

Molecular identification and mapping of a novel stripe rust resistance gene in wheat resistance line CH5389 / Identificação e mapeamento de um novo gene de resistência a ferrugem linear na linhagem de trigo CH5389

ABSTRACT: Stripe rust, caused by Puccinia striiformis is one of the most destructive diseases of wheat worldwide. CH5389 is a wheat-Thinopyrum intermedium derived line conferring stripe rust resistance. Genetic analyses of seedlings of F2 populations and F2:3 families developed by crossing CH5389 and susceptible common wheat revealed that stripe rust resistance in CH5389 was controlled by a single dominant gene that was designated YrCH5389. Eight SSR and EST-PCR polymorphic markers on chromosome 3AL were identified in F2 population of CH5389/Taichung29. The YrCH5389 was flanked by EST marker BE405348 and SSR marker Xwmc388 on chromosome 3AL with genetic distances of 2.2 and 4.6 cM, respectively. Comparative genomic analysis demonstrated that the orthologous genomic region of YrCH5389 covered 990 kb in rice, 640 kb in Brachypodium, and 890 kb in sorghum. Based on the locations of the markers, the resistance gene was located to chromosome deletion bin 3AL-0.85-1.00. Because there are no officially named stripe rust resistance genes on the 3AL chromosome, the YrCH5389 should be designated as a new resistance gene. These linkage markers could be useful for marker-assisted selection in wheat resistance breeding.

RESUMO: A ferrugem linear causada por Puccinia striiformis é uma das doenças mais destrutivas do trigo no mundo. A linhagem CH5389 é derivada do cruzamento de trigo com Thinopyrum intermedium e confere resistência a ferrugem linear. Análises genéticas de indivíduos da população F2 e família F2:3 obtida a partir do cruzamento entre CH5389 e trigo comum suscetível revelaram que a resistência à ferrugem linear na linhagem CH5389 foi controlada por um único gene dominante, designado YrCH5389. Oito marcadores polimórficos SSR e EST-PCR no cromossomo 3AL foram identificados na população F2 de CH5389/Taichung29. O gene YrCH5389 foi delimitado pelos marcadores EST BE405348 e SSR Xwmc388 no cromossomo 3AL com distâncias genéticas de 2,2 e 4,6 cM, respectivamente. Análises genômicas comparativas demonstraram que regiões genômicas ortólogas do gene YrCH5389 compreendem 990 kb em arroz, 640 kb em braquipódio e 890 kb em sorgo. Com base nas localizações dos marcadores, o gene de resistência foi localizado no cromossomo 3AL-0.85-1.00. Como não há genes oficialmente nomeados de resistência à ferrugem linear no cromossomo 3AL, o YrCH5389 deve ser designado como um gene novo de resistência. Esses marcadores de ligação podem ser úteis para a seleção assistida de genótipos de trigo resistentes a ferrugem linear.

Correlation between gene expression profiles in muscle and live weight in dzhalginsky merino sheep / Correlación entre los perfiles de expresión génica en músculo y peso vivo de ovejas Dzhalginsky Merino / Correlação entre perfis de expressão gênica no músculo e peso vivo de ovinos Dzhalginsky Merino

Summary Background: marker assisted selection methods of sheep require the identification of genes that positively and negatively affect meat quality. Genes with high expression levels could have the greatest impact on growth and structure of muscle fibers. Objective: this study evaluated the expression of genes in the loin muscle of Dzhalginsky Merino sheep. Methods: reverse transcription-quantitative real-time PCR (RT-qPCR) was used to investigate the expression of 48 genes in the loin muscle of Dzhalginsky Merino sheep bred in Russia. Results: genes GAPDH, PYGM, CAST, ATP5G1, CAPN3, SOD1, VEGFA, CALM2, YWHAZ, ASIP,MYOD1, CAPN1, GHR, OXTR, BEGAIN, SLC2A3, and SS18L2 showed the highest expression. The group of genes with a medium level of expression included ATOX1, BAMBI, TLR6, IGF2, FOS, FST, GGTA2P, C-MET, FGF5, ACVR2A, CAPN2, GH, DGAT1, and IGF1. Low levels of expression were identified for genes ABCG2, SPP2, PYGL, PPARG2, TGFB1, CXCR4, MSTN, CYP2J, LEPR, CDKN1A, IGFBP4, and SERT. Trace expression was detected in genes SST, TSHR, GDF9, FGF7 and BMP15. Significant correlation between expression level and live weight was observed for most of the investigated genes. Conclusion: our results demonstrate the feasibility of using these newly identified candidate genes as genetic markers in sheep.

Resumen Antecedentes: los métodos de selección asistida de ovejas a través de marcadores requieren la identificación de los genes que afectan positiva o negativamente la calidad de la carne. Los genes con niveles más altos de expresión podrían tener mayor impacto en el crecimiento y estructura de las fibras musculares. Objetivo: evaluar la expresión de los genes en el músculo del lomo de carneros de la raza Dzhalginsky Merino. Métodos: se utilizó RT-PCR cuantitativa en tiempo real (RT-qPCR) para investigar la expresión de 48 genes en el músculo del lomo de ovejos raza Merino Dzhalginsky criados en Rusia. Resultados: los genes GAPDH, PYGM, CAST, ATP5G1, CAPN3, SOD1, VEGFa, CALM2, YWHAZ, ASIP, MYOD1, CAPN1, GHR, OXTR, BEGAIN,SLC2A3 y SS18L2 mostraron la más alta expresión. El grupo de genes con un nivel medio de expresión incluyó ATOX1, BAMBI, TLR6, IGF2, FOS, FST, GGTA2P, C-MET, FGF5, ACVR2A, CAPN2, GH, DGAT1 y IGF1. Se identificaron bajos niveles de expresión en los genes ABCG2, SPP2, PYGL, PPARG2, TGFB1, CXCR4, NTCR, CYP2J, LEPR, CDKN1A, IGFBP4 y SERT. Expresión traza fue detectada en los genes SST, TSHR, GDF9, FGF7 y BMP15. Para la mayoría de los genes investigados hubo una correlación significativa entre el nivel de expresión y el peso vivo de los carneros. Conclusión: los resultados demuestran la factibilidad del uso de estos genes candidatos identificados recientemente como marcadores genéticos en ovejas.

Resumo Antecedentes: métodos que utilizam marcadores de seleção assistida em ovelhas exigem a identificação de novos genes que afetam a qualidade da carne. Genes com maiores níveis de expressão podem ter maior impacto sobre o crescimento e a estrutura das fibras músculares. Objetivo: avaliar a expressão de genes no músculo lombar de ovinos da raça Merino Dzhalginsky. Métodos: foi utilizada a reação em cadeia da polimerase-transcriptase reversa e em tempo real (RT-qPCR) para investigar a expressão de 48 genes em músculo do lombo da raça de ovinos Merino Dzhalginsky, que foram criados na Rússia. Resultados: os genes GAPDH, PYGM, CAST, ATP5G1, CAPN3, SOD1, VEGFA, CALM2, YWHAZ, ASIP, MYOD1, CAPN1, GHR,OXTR, BEGAIN, SLC2A3 e SS18L2 apresentaram a maior expressão. O grupo de genes com um nível médio de expressão incluíram ATOX1, BAMBI, TLR6, IGF2, FOS, FST, GGTA2P, C-MET, FGF5, ACVR2A, CAPN2,GH, DGAT1 e IGF1. Foram identificados baixos níveis de expressão para os genes ABCG2, SPP2, PYGL, PPARG2, TGFB1, CXCR4, MSTN, CYP2J, LEPR, CDKN1A, IGFBP4 e SERT. Foi detectado rastreamento de expressão nos genes SST, TSHR, GDF9, FGF7 e BMP15. Para a maioria dos genes investigados, houve uma correlação significativa entre o nível de expressão e o peso vivo dos carneiros Dzhalginsky Merino. Conclusão: os resultados demonstram a viabilidade do uso desses genes candidatos recentemente identificados como marcadores genéticos no desenvolvimento de novas raças de ovinos.

Estabilidade genética em triticale estimada pela viabilidade polínica / Genetic stability in triticale estimated by pollen viability

O estudo visou inferir sobre a estabilidade genética, com base na viabilidade polínica, em genótipos de triticale hexaploide utilizados no bloco de cruzamentos do programa de melhoramento genético da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa Trigo). O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado. Para cada genótipo, foram avaliadas cinco repetições e cada repetição foi constituída por uma planta. Analisaram-se, por meio de microscopia óptica e pela técnica de Squash com corante carmim acético 1%, 200 grãos de pólen por lâmina, totalizando 1.000 grãos de pólen por genótipo. As variáveis analisadas foram: grãos de pólen binucleados e trinucleados, com pouco amido, vazios, com mais de um poro e de tamanhos diferentes. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 1%. Houve diferença significativa entre todas as variáveis. A porcentagem de grãos de pólen binucleados e/ou trinucleados variou de 74 a 97%. Concluiu-se que 66% dos genótipos avaliados apresentaram viabilidade polínica acima de 90%, sendo indicados a continuar fazendo parte do programa de melhoramento genético de triticale, tanto na seleção de parentais como durante os cruzamentos e retrocruzamentos. Portanto, os estudos citogenéticos representam excelente ferramenta de apoio ao melhorista na escolha dos genótipos mais estáveis.(AU)

The study aimed to infer about the genetic stability from the pollen viability in hexaploid triticale genotypes used in block crossings breeding program from Brazilian Company of Agriculture Research (Embrapa Wheat). The experiments were conducted in a randomized design. For each genotype five repetitions were assessed. Each replication consisted of one plant and each replication consisted of one plant. Two hundred pollen grains were analyzed by optical microscopy and by the squash technique with 1% acetic carmine dye per slide, totalizing 1,000 pollen grains per genotype. The variables analyzed were: binucleate and trinucleate pollen grains, with little starch, empty, with more than one pore and with different sizes. The data were submitted to analysis of variance and compared by Tukey test at 1%. There were significant differences between all variables. The percentage of binucleate and/or trinucleate grains ranged from 74 to 97%. We conclude that 66% of genotypes present pollen viability above 90% and they are indicated to remain of the breeding program of triticale, both in the selection of parenting as during the crossing and backcrossing. Therefore, the cytogenetic studies represent excellent support tool for breeder in selecting the most stable genotypes.(AU)

Association of BoLA-DRB3 and TLR4 alleles with subclinical mastitis in cattle from Colombia / Asociación de los alelos BoLA-DRB3 y TLR4 con mastitis subclínica en vacas de Colombia / Associação de Bola-DRB3 alelos e TLR4 com mastite subclínica em vacas da Colômbia

Background: molecular markers for genetic resistance can be used to control mastitis in dairy cattle. The Major Histocompatibility Complex and the Toll-like receptor 4 (TLR4) are two promising genes that warrant investigation. Objective: to identify associations between genotypes of BoLA-DRB3 locus and T4CRBR2 fragment and subclinical mastitis (SM). Methods: 996 lactating cows from 32 herds comprising Holstein (80%), Holstein x Jersey cross (12.5%), and other crosses (7.5%) were evaluated monthly during two years, diagnosed for SM and genotyped for the second exon of BoLA DRB3 and the TLR4 coreceptor-binding region 2 (T4CRBR2) using a Polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism technique (PCRRFLP). The association between candidate alleles and subclinical mastitis was measured by logistic regression. Results: the most frequently observed alleles for BoLA-DRB3 were DRB3.2 *8, *22, *24, *16, *10, *23, *gba, *11, *2, *mbb, *jba, *3, and *15, accounting for 58.9% of the population. Frequencies for T4CRBR2 alleles A and B were 0.352 and 0.647, respectively. Based on 57,408 observations during the period, the mean SM prevalence was 16.2% (95% CI 13.0 and 19.4) per udder quarter and 37.6% (95% CI 32.1 and 43.2) per cow. The predominant microorganisms isolated from SM quarters were Streptococcus agalactiae and Coagulase-Negative Staphylococci (CNS). Allele DRB3.2 *23 was associated with SM occurrence and CNS infection. No alleles were associated with Streptococcus agalactiae infection. Allele *mbb was associated with occurrence of CNS infection and alleles *jba and *15 were associated with resistance to CNS infection. No significant relationship between T4CRBR2 and SM was observed. Conclusion: DRB3.2 gen may play an important role in the occurrence of SM and certain alleles may confer resistance to specific pathogens.

Antecedentes: los marcadores moleculares genéticos de resistencia para mastitis bovina son una herramienta para el control de la enfermedad en rebaños lecheros. Los genes del Complejo Mayor de Histocompatibilidad y el Receptor tipo Toll 4 (TLR4) son dos genes candidatos promisorios que justifica investigar. Objetivo: identificar asociaciones entre los genotipos del locus BoLA-DRB3 y del fragmento T4CRBR2 con la ocurrencia de mastitis subclínica. Métodos: 996 vacas lactantes de 32 hatos de las razas Holstein (80%), Holstein x Jersey (12,5%) y otros cruces (7,5%), fueron visitadas mensualmente por dos años, diagnosticadas para mastitis subclínica y genotipificadas para el segundo exón del DRB3 y para la región 2 de unión al correceptor del TLR4 (T4CRBR2) por medio de las técnicas de Reacción en cadena de la polimerasa y de Longitud del polimorfismo del fragmento de restricción (PCR-RFLP). La asociación entre los alelos candidatos y la mastitis subclínica se midió por regresión logística. Resultados: los alelos más frecuentes para el DRB3.2 fueron *8, *22, *24, *16, *10, *23, *gba, *11, *2, *mbb, *jba, *3 y *15, que suman el 58,9% del total en la población. Las frecuencias para los alelos A y B del T4CRBR2 fueron de 0,352 y 0,647, respectivamente. Basados en 57.408 observaciones, la prevalencia de MS a nivel de cuarto fue 16,2% (95% IC 13,0 y 19,4) y a nivel de vaca fue de 37,6% (95% IC 32,1 y 43,2). Los microorganismos más frecuentes fueron Streptococcus agalactiae y Estafilococo Coagulasa Negativo (ECN). El alelo DRB3.2 *23 fue el más asociado con la ocurrencia de MS y con la infección por ECN. No se hallaron alelos asociados a infección con mastitis por Streptococcus agalactiae. Con respecto a la infección por ECN, el *mbb se asoció con la ocurrencia y los alelos *jba y *15 se asociaron con resistencia. No se observó asociación entre T4CRBR2 y MS. Conclusión: el gen DRB3.2 puede jugar un papel importante en la presencia de MS y ciertos alelos pueden conferir resistencia a patógenos específicos.

Antecedentes: o uso de marcadores moleculares de resistência para mastites permite controlar esta doença em rebanhos leiteiros. Os genes Toll Like Receptor 4 (TLR4) e o Complexo Mayor de Histocompatibilidade são dois genes candidatos promissórios que justifica pesquisar. Objetivo: identificar associações entre genótipos do locus BoLA-DRB3 e do fragmento T4CRBR2 com a ocorrência de mastite subclínica. Método: 996 vacas em lactação de 32 rebanhos da raça Holandesa (80%), Holandesa x Jersey (12,5%) e outras cruzas (7,5%) foram visitadas mensalmente por dois anos, diagnosticadas para mastites subclínica e genotipadas para o exon segunda BoLA DRB3 e região 2 da ligação co-receptor TLR4 (T4CRBR2) através das técnicas de Reação em Cadeia da Polimerase e do Polimorfismo de Comprimento do Fragmento de Restrição (PCRRFLP). A associação entre alelos candidatos e mastite subclínica foi realizada por meio de regressão logística. Resultados: os alelos mais frequentes *8, *22, *24, *16, *10, *23, *gba, *11, *2, *mbb, *jba, *3 e *15, com um 58,9% do total da população. As frequências dos alelos A e B do T4CRBR2 foram 0,352 e 0,647, respectivamente. Com base em 57.408 observações, a prevalência da SM em quartos mamários foi de 16,2% ((IC 95% 13,0 e 19,4) e ao nível de vaca foi de 37,6% (IC 95% 32,1 e 43,2). Os microrganismos mais comuns foram: Streptococcus agalactiae e Estafilococos Coagulase-negativo, ECN. O alelo DRB3.2 *23 foi o mais associado com a ocorrência de SM e com a infecção por ECN. Não foram encontrados alelos associados à infecção por Streptococcus agalactiae. Em relação à infecção por ECN, o *mbb esteve associado com ocorrência e os alelos *jba e *15 estiveram associados com resistência. Não existiu associação entre MS e os alelos do T4CRBR2. Conclusão: o gene DRB3.2 bovino pode desempenhar um papel importante na presencia de MS e alguns alelos podem conferir resistência à patógenos específicos.

Genome association analysis for pregnancy status following parturition in crossbred beef cattle / Estudo de associação genômica de prenhez pós-parto em vacas de corte

The aim of this study was to evaluate genetic diversity of nine molecular markers, six short tandem repeats - STRs (BM4325, BMS3004, ILSTS002, IDVGA51, HEL5, AFZ1) and three single nucleotide polymorphisms (SNPs; LepSau3A1 A-B, LepSau3A1 1-2, and FSHRAlu1), linked to genes involved in reproductive function and their possible effect on reproductive performance. For this purpose, 81 crossbred beef cows were used in this study. The animals were classified into two groups (fertile and sub-fertile cows) based on their pregnancy status after two breeding seasons. High genetic diversity level was observed highlighted by the polymorphic content information ranging 0.23 to 0.87 and expected heterozygosity from 27 to 89%, with an average of 62%. Alleles BM4325 103, BMS3004 129, ILSTS002 137, IDVGA51 177, LEPSau3A1 A, LEPSau3A1 1, HEL5 149, AFZ1 119 and FSHRAlu1 G presented high frequencies. Two STRs (IDVGA51 and ILSTS002), linked to Leptin and LH genes, respectively, were associated to reproductive performance. These data support previous findings suggesting the potential use of IDVGA51 and ILSTS002 STRs for reproductive performance selection.

Foi avaliada a diversidade genética de nove marcadores moleculares, dos quais seis do tipo short tandem repeats - STR (BM4325, BMS3004, ILSTS002, IDVGA51, HEL5, AFZ1) e três do tipo single nucleotide polymorphisms - SNPs (LepSau3A1 A-B, LepSau3A1 1-2 e FSHRAlu1), ligados a genes envolvidos na reprodução e seus efeitos na performance reprodutiva. Foram examinadas amostras de sangue de 81 vacas sem raça definida, os animais foram classificados em dois grupos (vacas férteis e subférteis) baseado nas taxas de prenhez de duas estações reprodutivas. Alto nível de diversidade genética foi observado, revelando alto conteúdo de informação polimórfica, variando de 0,23 a 0,87 e heterozigosidade esperada de 27 a 89% com 62% em média. Os alelos mais frequentes foram BM4325 103*, BMS3004 129*, ILSTS002 137*, IDVGA51 177*, LEPSau3A1 A, LEPSau3A1 1, HEL5 149*, AFZ1 119* e FSHRAlu1 G. Os marcadores IDVGA51 e ILSTS002, ligados aos genes da leptina e LH, respectivamente, foram associados a performance reprodutiva. Esses dados suportam achados prévios que sugerem o potencial uso desses marcadores na seleção de animais com maior performance reprodutiva.

Seleção de famílias de feijoeiro baseada na produtividade, no tipo de grãos e informações de QTLs / Selection of common bean families based on grain type and yield, and QTLs informations

Objetivou-se neste trabalho, selecionar famílias de feijoeiro promissoras para a produtividade de grãos com tipo de grãos ideal utilizando informações fenotípicas e de marcadores moleculares ligados a QTLs. Foram utilizadas 100 famílias F3:7, avaliadas em três safras, com dois experimentos/safra, totalizando seis experimentos. A primeira safra foi a da seca/2007, na qual conduziu-se um experimento em Lavras-MG e o outro em Ijaci-MG. Nas safras de inverno/2007 e águas 2007/2008, foram conduzidos, em cada uma, um experimento em Lavras-MG e outro em Lambari-MG. Em todos eles foi utilizado o delineamento látice triplo 10x10, com parcelas de duas linhas de dois metros. As famílias foram avaliadas pela sua produtividade de grãos. Em apenas um dos experimentos de cada safra foi avaliado o tipo de grão. Os dados foram submetidos à análise de variância individual e conjunta, por local e por safra. 480 marcadores microssatélites foram testados para identificar polimorfismo entre os genitores. Os oito marcadores polimórficos identificados foram utilizados para a genotipagem das famílias. Entre esses, cinco explicaram parte da variação da produtividade de grãos. Os marcadores explicaram pequena porcentagem da variação fenotípica e apresentaram alta interação QTLs x ambientes. O ganho com a seleção fenotípica para produtividade de grãos foi de 7,4 por cento, e de 9,6 por cento para tipo de grãos, adotando a intensidade de seleção de 5 por cento. A seleção assistida por marcadores foi equivalente à fenotípica para produtividade de grãos, porque apenas um marcador mais estável contribuiu para a seleção com base na média dos ambientes.

The objectives of this research were to select com mon bean families with high grain yield and ideal grain type using phenotypical information and molecular markers linked to the QTLs. One hundred F3:7 families were evaluated in three seasons, in two field experiments per season. Two experiments were set up in the counties of Lavras and Ijaci in the dry season/2007, other four experiments were set up in Lavras and Lambari, two in the winter season/2007 and two in the 2007/2008 rainy season. A 10x10 lattice design was used in all experiments, using 2m-long plots and rows 50cm apart. The families were evaluated based on grain yield in all experiments, and based on grain type in one experiment per season. Moreover, 480 microsatellite markers were tested in the parents. Eight markers were polymorphic and used for genotyping the families. Among them five explained part of the grain yield variability and presented high interaction by environments. Selecting 5 percent of the families the genetic gain was of 7,4 percent for grain yield and 9,6 percent for grain type. The marker-assisted selection gave a similar result to the phenotypic selection because only one more stable marker of the along with average grain yield was used in the selection.

Loci de caracteres quantitativos (qtl) em peixes / Quantitative trait loci (qtl) in fishes / Loci de caracteres cuantitativos (qtl) en peces

Entre as aplicações do mapeamento genômico está a procura por loci de caracteres quantitativos, influenciando características economicamente importantes na produção animal. A metodologia identifica relações entre variações no nível do DNA e valores fenotípicos. Esses dados fenotípicos podem ser referentes à características de herança simples ou quantitativa (herança poligênica). Em anos recentes, análises têm sido focadas, principalmente em caracteres quantitativos, pois são a base das características de produção. No entanto, a natureza poligênica desses caracteres com variação contínua dificulta análises clássicas, por meio de cruzamento para isolamento gênico, principalmente em razão da falta de segregação fenotípica discreta. Nesses casos, regiões do DNA responsáveis pelo fenótipo são definidas como QTL (Quantitative Trait Loci). Sua identificação pode ser realizada por varredura genômica ou análise de cromossomos individualmente. Um próximo passo é identificar os genes presentes nas regiões próximas a marcadores ligados ao QTL. O procedimento é realizado por meio de mapeamento fino, com o emprego de um maior número de marcadores próximos a região de localização do QTL. Este refinamento da análise de ligação, ou saturação da região de mapeamento, permite reduzir o tamanho da região mapeada, e, portanto, reduzir o número de possíveis genes relacionados ao QTL...

Among the applications of genome mapping is the search for loci that influence economically important quantitative traits in animal production. The methodology identifies the relationship among variations at DNA level and phenotypic values. These phenotypic data may be referent to traits of simple or quantitative (polygenic) inheritance. In recent years, analyses have been mainly focused in quantitative traits, since these are usually production traits. However, the polygenic nature of these particular characters with continuous variation makes it difficult to employ classical analyses of crosses for gene isolation, mainly due to the lack of discrete phenotypic segregation. In these cases, DNA regions responsible for the phenotype are defined as QTL (Quantitative Trait Loci). Its identification can be done by a whole-genome screening or analyzing chromosomes individually. A next step is to identify the genes present in the regions next to markers linked to QTL. The procedure is done by fine mapping, using a larger number of markers next to the region of the QTL position. This refinement of the linkage analysis or saturation of the mapping region allows reducing the size of the mapped region and thus reduce the number of possible genes related to the QTL...

Entre las aplicaciones del mapeo genómico está la búsqueda por loci de caracteres cuantitativos, influenciando características económicamente relevantes en la producción animal. La metodología identifica relaciones entre variaciones a nivel del ADN y valores fenotípicos. Esos datos fenotípicos pueden ser referentes a las características de herencia simple o cuantitativa (herencia poligénica). En años recientes, análisis han sido enfocadas, principalmente en caracteres cuantitativos, pues son la base de las características de producción. Sin embargo, la naturaleza poligénica de esos caracteres con variación continua dificulta análisis clásicos, que utiliza cruzamientos para aislamiento génico, principalmente en razón de la falta de segregación fenotípica discreta. En esos casos, regiones del ADN responsables por el fenotipo son definidas como QTL (Quantitative Trait Loci). Su identificación puede ser realizada por barredura genómica o por análisis individual de cromosomas. Un próximo paso es identificar los genes presentes en las regiones próximas a los marcadores unidos al QTL...