Avl for auka produktivitet. QTL som nytt hjelpemiddel i avlsarbeidet.

Transkript

1 Avl for auka produktivitet. QTL som nytt hjelpemiddel i avlsarbeidet. Håvard Bakke

2 Avlsmålene til SalmoBreed er: En frisk og robust fisk med gode produksjonsegenskaper. 1.Tilvekst 2. Helse 3. Kvalitet

3 Avlsmål: Tilvekst: Bedre tilvekst i ferskvann fram til smoltifisering Bedre tilvekst i sjøvann fra smoltifisering til slakting (indirekte: forutnytting)

4 Avlsmål: Sykdomsresistens Bedre overlevelse fra klekking til slakting Økt robusthet = økt utbytte. På familiematerialet registreres all dødelighet på individnivå fra merking til utvalg som stamfisk. Denne informasjonen er med på å definere kva som er sterke og svake familier. Bedre motstandsevne mot IPN PD ILA Lus (parasitt) Ny teknologi som QTL IPN ses 2010/2011 PD ses 2011/

5 FAMILIEHOLD MOTOREN I SALMOBREED Ca 300 nye familiar kvart år Elektroniske merke pit tag SalmoBreed merker mellom og fisk pr år

6 Hvorfor familieavl Egenskaper som ikke kan måles på dyret selv (slaktekvalitet) Egenskaper med lav arvegrad (sykdomsresistens) Vi måler slike egenskaper på slektninger for å få informasjon om den genetiske verdien til avlsdyret. Data fra flere kilder gir større sikkerhet.

7 Nye verktøy i avlsarbeidet Smittemodeller for flere sykdommer. (Viktig grunnlag også for bruk av QTL) Ny metodikk for registrering av egenskaper (for eksempel måle fett og farge på hel/levende fisk) Kartlegging av slektskap med DNA teknologi Genetiske markører (QTL) Kartlegging av heile genomet (alle gener)

8 Genom Hele arvestoffet, genomet, til en organisme er delt opp i enheter som kalles kromosomer. Ordet kromosomer betyr fargelegemer. De har fått navnet fordi man ved å tilsette farge til cellen kan se kromosomene i mikroskop under celledelingen. Hvert kromosom består av et langt DNA-molekyl. Hos mennesket består hele arvestoffet, det humane genom, av 46 kromosomer eller 23 kromosompar. Vi har nemlig to utgaver av hvert kromosom. I hvert kromosompar har vi arvet ett kromosom fra far og ett fra mor. Det 23. kromosomparet er kjønnskromosomene som avgjør om man blir gutt eller jente. Jenter har to kopier av X- kromosomet, mens gutter har ett X- og ett Y-kromosom. Det humane genom består av 3,2 milliarder basepar i hvert kromosomsett. Laks har 58 kromosom. Regnbue ørret 60

9 Arvestoffet DNA Alle levende organismer har arvestoff som består av DNA. DNA er lange, trådformede molekyler. Et DNA-molekyl består av to DNA-tråder som er tvunnet om hverandre og danner en dobbelspiral, en DNA-dobbelheliks. Trådene er bygget opp av fi re byggesteiner: basene adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og tymin (T). Hver av basene på den ene tråden er koblet til en base på den andre tråden og danner et basepar (se fi gur 4). Det er alltid slik at C og G danner basepar sammen, og A og T danner basepar sammen. Baseparing gjør DNA-molekylet til et stabilt molekyl. Den gjør det også mulig for cellen å reparere skader i arvestoffet og lage to identiske kopier av arvestoffet før celledeling slik at de to dattercellene får hver sin kopi av morcellens arvestoff. Dette er viktig både fordi DNA-et er arvematerialet som overføres fra generasjon til generasjon, og fordi vi bærer det med oss gjennom hele livet.

10 Kartlegging av slektskap med DNA teknologi og bruk i avl. Kontroll av innavl for individselektert fisk Fastlegge slektskap (familier) for fisk fra mange foreldre som går i samme kar (må merkes når prøven tas) Ulempe i avlsarbeid: vil bli svært ulikt antall pr familie (sporing av rømt fisk)

11 MAS. Markørassistert Seleksjon. Quantitative Trait Loci (QTL). (locus = plassering av et eller flere gen på kromosomet. Loci er flertall av locus) Identifisere DNA-markør som ligger nær, og er kopla til et eller flere gen som har stor effekt på en produksjonsegenskap. Hvorfor QTL: Gir mulighet for utvalg av gode individ innen familie. Øker sikkerhet i utvalg og dermed raskere genetisk framgang.

12 MAS. Markørassistert Seleksjon. Quantitative Trait Loci (QTL).

13 Pooling design Susceptible progeny Resistant progeny 3 subpools, equal contribution from each family Each pool typed on two chips

14 QTL i praksis IPN-QTL i bruk frå Landcatch, Aquagen, SalmoBreed PD. Cigene/Nofima Identifisert QTL i SalmoBreed tar i bruk PD-QTL sesongen ILA. NFR prosjekt, Nofima/Salmobreed, Identifisert fleire men svake markørar. Ikkje tatt i bruk LUS. Indikasjon på mulig QTL. Nytt prosjekt i CMS, HSMB, osv..

15

16 PD Smittetest frå Dette gav grunnlag for å starta leiting etter QTL. Prosjekt 2011 med Cigene, Nofima og AFGC. Identifisert relativt sterk QTL i mai. Basert på materiale frå smittetestar. Vevsprøver av stamfisk kandidatar tatt i juli DNA analyse august september. Berekna avlsverdiar for PD-QTL i september Brukar ++ hannar til rognproduksjon

17 Baranski: Genotype combinations for most significant SNP # of survived sorted by most significant SNP % survived sorted by most significant SNP GG GG AG AG AA AA AA AG GG Survived Dead % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % AA AG GG Survived Dead

18 Overleving i PD-test, % Rogn fra PD-sterke familier. Basert på smittetest av 300 familier. Variasjon i overleving i test fra 0 100% mellom familier. Velger hannfisk (fedre) fra 10% beste familier i PD test. Hunfisk velges fra Helse-linje. Gjennomsnittlig økt overlevelse for PD hos avkom er beregnet til 16 %. Det beregnes at avkom vil ha omlag flg. framgang: 100 PD L09 Motstand mot PD + 16 % Slaktevekt % IPN, ILA og furunkulose 5 15 % Kjønnsmodning ca. 50 % Små endringer for andre egenskaper Alle egenskaper målt mot gjennomsnitt av foreldregenerasjonen Familie

19 Stamfisk selektert for QTL som gir stor motstandsevne mot PD. En relativ sterk QTL for PD resistens er nylig påvist i Salmobreed-stammen. Denne nye QTLen vil i kombinasjon med smittetest bli brukt for første gang i utvalg av stamfisk for produksjon av PD-QTL rogn sesongen Hannfisk med positiv QTL-genotype brukes som fedre. Hunfisk (mødre) er stamfisk fra SalmoBreed sin Helse-linje. Rogn (avkom) vil ha god beskyttelse mot PD viruset. Det blir også tatt hensyn til andre egenskaper ved utvalg av stamfisk, slik at rognen også vil ha framgang på viktige egenskaper som tilvekst og resistens mot andre sykdommer.

20 Kartlegging av hele genomet (alle gener) Ut fra kartlegging av gener på alle kromosomer sammen med kunnskap om effekten av genene vil vi (i teorien) kunne finne de genetisk beste individer med 100% sikkerhet Arbeidet med kartlegging av lakse-genomet er i gang i Canada. Et spleiseprosjekt mellom flere land, offentlig og private bidragsytere. Tilnærmet fullstendig kartlegging skal være ferdig i 2012.

21 Applying MAS Genomic selection A variant of MAS where markers covering the whole genome are used to predict breeding values Three steps: 1. Use the markers to deduce the genotype of each animal at each QTL 2. Estimate the effects of each QTL genotype on the trait 3. Sum all the QTL effects for selection candidates to obtain their genomic EBV (GEBV)