Züchtungskunde, 87, (1) S. 37-46, 2015, ISSN 0044-5401
© Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart
Scientific Articles
Untersuchungen zur Umweltsensitivität der Milchmerkmale bei Deutschen Holstein (Dissertation)
Melanie Streit1,2 ; G. Thaller3 ; J. Bennewitz1 ; 1 Institut für Tierhaltung und Tierzüchtung, Universität Hohenheim, Garbenstraße 17, 70599 Hohenheim, E-Mail: streitmelanie@gmail.com, j.bennewitz@uni-hohenheim.de ; 2 Landeskuratorium der Erzeugerringe für tierische Veredelung in Bayern e.V. (LKV), Haydnstraße 11, 80336 München, E-Mail: streitmelanie@gmail.com ; 3 Institut für Tierzucht und Tierhaltung, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Hermann-Rodewald-Straße 6, 24118 Kiel, E-Mail: gthaller@tierzucht.uni-kiel.de
Über Genotyp-Umwelt-Interaktionen (GxE) wird häufig berichtet. Eine Möglichkeit diese zu berechnen sind Reaktionsnormmodelle. Die erste Ableitung der Reaktionsnorm ist die Umweltsensitivität (ES). In der vorliegenden Studie wurde eine genomweite Assoziationsanalyse durchgeführt, um SNPs zu finden, die Produktionsniveau (GP) und ES von Milchmerkmalen bei Deutschen Holstein beeinflussen. Bullenzuchtwerte für GP und ES wurden mit Hilfe von ca. 12 Millionen Töchterbeobachtungen mit einem linearen Reaktionsnormmodell berechnet. Die Töchter sind Nachkommen von 2297 Bullen. Die Bullen sind mit einem 54k Chip genotypisiert. Die Umwelt wurde zum einen als Milchenergieleistung der Herde und zum anderen als Herdenzellzahlgehalt zum Zeitpunkt der Beobachtung definiert. Die Bullenzuchtwerte wurden als Beobachtung in einer genomweiten Assoziationsanalyse mit 1797 Bullen genutzt. Signifikante SNPs wurden in einem unabhängigen Datensatz (500 Bullen der gleichen Population) bestätigt. Um reine Skaleneffekte von GxE-Effekten trennen zu können, wurden die Beobachtungen zusätzlich log-transformiert. Mit Hilfe der Reaktionsnormmodelle konnten GxE-Effekte gefunden werden. Zahlreiche SNPs konnten für GP und ES validiert werden, wobei viele SNPs sowohl GP als auch ES beeinflussen. Einige der validierten SNPs konnten bei beiden Umweltparametern validiert werden. Dies war vor allem bei ES der Fall, obwohl die beiden Umweltparameter nur schwach korreliert waren. Es konnte gezeigt werden, dass ES der Milchmerkmale ein typisches quantitatives Merkmal ist, das von vielen Genen mit kleinen Effekten und wenigen Genen mit großen Effekten beeinflusst wird. Die log-Transformierung der Daten hat die Anzahl der validierten SNPs reduziert.
Umweltsensitivität; Genotyp-Umwelt-Interaktion; somatische Zellzahl; Assoziationsanalyse; Reaktionsnorm; Milchvieh
Analysis of environmental sensitivity of milk traits in German Holsteins
In dairy cattle, it has been reported widely about genotype-by-environment interaction (GxE). If the environment can be measured on a continuous scale reaction norms can be used to study GxE. The first derivative of a reaction norm is the environmental sensitivity (ES). In the present study we conducted a large scale genome-wide association analysis to identify SNPs that affect general production (GP) and ES of milk traits in the German Holstein population. Sire estimates for GP and ES were calculated with help of linear reaction norm models. Around 12 million daughter records were used. The daughters were offspring from 2297 sires and the sires were genotyped with a 54k SNP chip. The environment was defined as the average milk energy yield performance of the herds and the herd somatic cell score at the time where the daughter observations were recorded. The sire estimates of 1797 sires were used as observations in a genome-wide association analysis. Significant SNPs were confirmed with help of an independent validation set (500 sires of the same population). Additionally, the observations were log-transformed to separate GxE scaling and other GxE effects. Results from the reaction norm model revealed GxE effects. Numerous significant SNPs were validated for both GP and ES and many of them affect GP and ES. Some of the SNPs could be validated with both environmental descriptors. Especially, this happened for ES, although the environmental parameters showed a low correlation. It could be shown that ES of milk traits is a typical quantitative trait, genetically controlled by many genes with small effects and few genes with larger effects. A log-transformation of the observation resulted in a reduced number of validated SNPs for ES.
Environmental sensitivity; genotype-by-environment interaction; somatic cell score; association analysis; reaction norm; dairy cattle