Дослідження асоціації геному визначає генетичні варіанти

Атлантичний лосось (Salmo salar) - важливий вид вирощуваних у рибі риб, відомий високим вмістом у м’язах довголанцюгових поліненасичених жирних кислот омега-3 (омега-3 LC PUFA), що сприяють здоров’ю, ейкозапентаенової кислоти (EPA; 20: 5 омега-3) та докозагексаєнової кислоти (DHA; 22: 6 омега-3). Рівні омега-3 LC ПНЖК значно зменшились за останні десятиліття через заміну великої частини морських інгредієнтів більш стійкими рослинними інгредієнтами в раціоні атлантичного лосося, що вирощується. Кількісні генетичні аналізи оцінили генетичні параметри омега-3 жирних кислот атлантичного лосося та показали потенціал селективного розведення для підвищення рівня омега-3 LC PUFA у філе лосося, оскільки вони є властивостями, що успадковуються.

У кількох дослідженнях спостерігалося більш високе селективне відкладення DHA в м'язах порівняно з іншими жирними кислотами в раціоні. З іншого боку, ЕРА, як видається, метаболізується більшою мірою, ніж ДГК у м’язах. Недавнє дослідження нашої групи атлантичного лосося показало, що вміст ЕРА у м’язах негативно пов’язаний з експресією генів, що беруть участь в катаболізмі ліпідів, і висунуто гіпотезу про те, що індивідуальні відмінності у вмісті ЕРА викликані селективним окисленням жирних кислот. Однак відомостей про те, які гени та метаболічні шляхи є найважливішими для визначення вмісту ЕРА та DHA в м’язах атлантичного лосося, обмежено.

Загальногеномні дослідження асоціацій (GWAS) - це потужний інструмент, який дозволяє ідентифікувати поліморфізми одного нуклеотиду [SNPs - заміщення одного нуклеотиду (будівельних блоків ДНК і РНК), які виробляються в певному положенні геному (повний набір ДНК будь-якого організму)], зв’язана з генами, пов’язаними з фенотиповими (спостережуваними) ознаками. GWAS м'язового складу FA проводили у великої рогатої худоби та свиней, де було виявлено кілька областей та суттєво пов'язані локуси. У рибах дослідження на азіатських морських окунях (або баррамунді, Lates calcarifer) показало складність генетичної архітектури ФА у риб.

Для покращення розуміння генетики вмісту омега-3 LC ПНЖК в атлантичному лососі, GWAS - це відповідний підхід, який ще не досліджено в атлантичному лососі. Ця стаття, адаптована та узагальнена з оригінальний пост [Горн С.С. та ін. 2020. GWAS ідентифікує генетичні варіанти, пов’язані зі складом жирних кислот омега-3 в філе атлантичного лосося.] - повідомляє про дослідження щодо виявлення генетичних варіантів, пов’язаних із вмістом довголанцюгових омега-3 жирних кислот у м’язах атлантичного лосося, шляхом проведення загальногеномного дослідження асоціацій (GWAS).

Налаштування дослідження

Всього в аналіз було включено 642 риби від 92 чоловіків та 194 самок. Усі самці мали чотири і більше потомків від більш ніж однієї самки. Риба виникла з нерестової популяції [річного класу] атлантичного лосося з SalmoBreed AS. Рибу переносили в море із середньою вагою 0,1 кг і забивали приблизно через 12 місяців із середньою вагою 3,6 кг (при діапазоні від 1,2 до 6,4 кг). Риб годували товарними кормами для розплоду. Скреттинг що містять 70 відсотків риб’ячого жиру та 3,1 відсотка EPA та DHA.

Всю рибу вирощували в однакових умовах і голодували протягом 13-14 днів перед забоєм. Після жертвоприношення візуально визначали стать шляхом огляду статевих залоз, реєстрували масу тіла та відбирали зразки скелетних м’язів для аналізу ліпідів та ФА від Norwegian Quality Cut; зразки збирали, заморожували та зберігали при -20 градусах С для різних аналізів. Для отримання детальної інформації про популяцію риб та записи, аналіз м’язового жиру та жирних кислот, генотипи та статистичний аналіз, будь ласка, зверніться до оригінальної публікації. Ця робота була підтримана Норвезькою дослідницькою радою (номер гранту NFR 244200).

Результати і обговорення

У цьому дослідженні GWAS проводили на 642 атлантичному лососі розміру забою, показуючи зміни вмісту EPA та DHA. Було проаналізовано кілька ознак, і більшість ознак не показали значущих значень ймовірності (р-значень) для всього геному. Виняток становили співвідношення DHA/ALA [α-ліноленова кислота] та співвідношення DHA/DPA [докозапентаенова кислота]. Тому ми зосередилися на цих двох ознаках, на додаток до основних омега-3 LC ПНЖК: DHA та EPA.

У таблиці 1 наведена описова статистика цих ознак. Середній вміст ЕРА та ДГК становив відповідно 5,42 та 6,75 відсотка від загальної кількості м’язів. Зміст ЕРА показав набагато більші варіації та меншу спадковість [статистика, що використовується у репродукції та генетиці для оцінки ступеня варіації фенотипової ознаки у популяції, що зумовлена ​​генетичними варіаціями між особинами у цій популяції] у порівнянні з DHA. Риси стосунків мали дещо геномну оцінку спадковості.

Ріг, омега-3, таблиця 1

TraitMedia (SD) MinMaxCVh ^ 2 (SE)
Жирні кислоти ^ *
EPA 20: 5n-35,29 (1,21)2.069.4522.940,05 (0,04)
DHA 22: 6n-36,51 (1,16)1.49.117.870,23 (0,07)
Співвідношення
Співвідношення DHA/ALA1,94 (0,27)0,913.113,950,28 (0,07)
Співвідношення DHA/DPA2,87 (0,30)1.944.2510.570,21 (0,06)
Таблиця 1. Описова статистика ознак жирних кислот, визначених у дослідженні.
^ * Відсоток загальної ФА у м’язах. SD: стандартне відхилення; Мінімум: мінімальне значення; Макс. .: максимальне значення; CV: коефіцієнт варіації (SD/середнє x 100); h ^ 2: геномна спадковість; SE: стандартна помилка.

^ * Відсоток загальної ФА у м’язах. SD: стандартне відхилення; Мінімум: мінімальне значення; Макс: максимальне значення; CV: коефіцієнт варіації (SD/середнє x 100); h ^ 2: геномна спадковість; SE: стандартна помилка.

Ми виявили ген-кандидат для взаємозв'язку DHA/DPA, безпосередньо залучений до активності біоконверсії омега-3. Однак ми не знайшли сигналу в генах або поруч із ними, як відомо, що беруть участь у біоконверсії омега-3 для ознак співвідношення EPA, DHA або DHA/ALA. Передбачається, що гени цього шляху повинні були бути ідентифіковані в цих аналізах, якщо цей шлях був важливим для визначення вмісту ЕРА та DHA у м’язах. Отже, наші результати свідчать про те, що гени шляху біоконверсії омега-3 чітко не пов’язані із вмістом ЕРА та DHA у м’язах атлантичного лосося.

омега-3
1: Манхеттенський графік результатів GWAS для співвідношення A) DHA, B) EPA та C) DHA/ALA. Вісь X (горизонтальна) представляє хромосоми, а вісь Y (вертикальна) показує –log 10 (значення p). Ділянка на Манхеттені - це тип діаграми розсіювання, який зазвичай використовується для відображення даних з великою кількістю точок даних, і, як правило, використовується в дослідженнях асоціацій для всього геному (GWAS) для відображення значних SNP. Адаптовано з оригіналу.

Можливим важливим фактором відсутності асоціації з генами шляху біоконверсії омега-3 є те, що риб годували дієтою з високим вмістом риб’ячого жиру. Високі дієтичні рівні ЕРА та ДГК пригнічують активність шляху біоконверсії омега-3. Період голодування також може вплинути на метаболічну активність та склад жирних кислот. Тому спостережувані відмінності у вмісті омега-3 частіше спричинені різницею в інших метаболічних процесах, ніж біоконверсія омега-3.

Іншим можливим поясненням є те, що, хоча біоконверсія омега-3 є важливою для складу жирних кислот у печінці, вона може бути не такою важливою для складу жирових кислот у м’язах. Роль цього шляху у визначенні складу м’язових жирних кислот не продемонстрована, і вміст довголанцюгових омега-3 жирних кислот у печінці та м’язах, як видається, є двома різними ознаками, оскільки вони демонструють дуже корельований спад.

Наші результати дозволяють припустити, що генетичні зміни, що впливають на вміст EPA та DHA у філе, є у 21-й хромосомі атлантичного лосося. Результати GWAS для співвідношення DHA до ALA ще більше посилили значення хромосоми 21 щодо вмісту омега-3 LC PUFA в м'язах атлантичного лосося. Область найбільш значущих SNP в хромосомі 21 містила кілька нехарактерних генів. Деякі з них можуть брати участь у метаболізмі омега-3 FA в майбутньому. Подальші дослідження - включаючи точне картографування та перевірку функціональності - необхідні для подальшого з'ясування варіантів, що лежать в основі композиційних ознак ФА.

Посилання доступні з оригінальної публікації.

Тепер, коли ви закінчили читати статтю .

… Ми сподіваємось, ви розглянете можливість підтримати нашу місію, щоб задокументувати розвиток світової індустрії аквакультури та щотижня ділитися нашою розгалуженою мережею знань, що розширюються.

Ставши членом Глобального альянсу аквакультури, ви гарантуєте, що вся передконкурентна робота, яку ми робимо за рахунок переваг, ресурсів та заходів учасників (Академія, Адвокат, GAA Films, GOAL, MyGAA), може продовжуватися. Індивідуальне членство коштує лише 50 доларів на рік.

Автори

Доктор філософії кандидат та автор-кореспондент
Нофіма, Норвезький інститут досліджень продуктів харчування, рибальства та аквакультури
П.О. Box 210, N-1432 Ås, Норвегія; і
Відділ наук про тварин та аквакультуру
Норвезький університет наук про життя
N-1430 Ås, Норвегія

Бенте Руйтер, доктор філософії.

Нофіма, Норвезький інститут досліджень продуктів харчування, рибальства та аквакультури
П.О. Box 210, N-1432 Ås, Норвегія

Проф. Тео Н.Є. Меувіссен

Відділ наук про тварин та аквакультуру
Норвезький університет наук про життя
N-1430 Ås, Норвегія

Хуман Могадам, доктор філософії.

SalmoBreed AS
Sandviksboder 3A, N-5035 Берген, Норвегія

Боргілд Хіллестад, доктор філософії.

SalmoBreed AS
Sandviksboder 3A, N-5035 Берген, Норвегія