A Genome-Wide SNP Scan Reveals Novel Loci for Egg Production and Quality Traits in White Leghorn and Brown-Egg Dwarf Layers

Availability of the complete genome sequence as well as high-density SNP genotyping platforms allows genome-wide association studies (GWAS) in chickens. A high-density SNP array containing 57,636 markers was employed herein to identify associated variants underlying egg production and quality traits within two lines of chickens, i.e., White Leghorn and brown-egg dwarf layers. For each individual, age at first egg (AFE), first egg weight (FEW), and number of eggs (EN) from 21 to 56 weeks of age were recorded, and egg quality traits including egg weight (EW), eggshell weight (ESW), yolk weight (YW), eggshell thickness (EST), eggshell strength (ESS), albumen height(AH) and Haugh unit(HU) were measured at 40 and 60 weeks of age. A total of 385 White Leghorn females and 361 brown-egg dwarf dams were selected to be genotyped. The genome-wide scan revealed 8 SNPs showing genome-wise significant (P<1.51E-06, Bonferroni correction) association with egg production and quality traits under the Fisher's combined probability method. Some significant SNPs are located in known genes including GRB14 and GALNT1 that can impact development and function of ovary, but more are located in genes with unclear functions in layers, and need to be studied further. Many chromosome-wise significant SNPs were also detected in this study and some of them are located in previously reported QTL regions. Most of loci detected in this study are novel and the follow-up replication studies may be needed to further confirm the functional significance for these newly identified SNPs

The GTPase Activating Rap/RanGAP Domain-Like 1 Gene Is Associated with Chicken Reproductive Traits

BACKGROUND: Abundant evidence indicates that chicken reproduction is strictly regulated by the hypothalamic-pituitary-gonad (HPG) axis, and the genes included in the HPG axis have been studied extensively. However, the question remains as to whether any other genes outside of the HPG system are involved in regulating chicken reproduction. The present study was aimed to identify, on a genome-wide level, novel genes associated with chicken reproductive traits. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDING: Suppressive subtractive hybridization (SSH), genome-wide association study (GWAS), and gene-centric GWAS were used to identify novel genes underlying chicken reproduction. Single marker-trait association analysis with a large population and allelic frequency spectrum analysis were used to confirm the effects of candidate genes. Using two full-sib Ningdu Sanhuang (NDH) chickens, GARNL1 was identified as a candidate gene involved in chicken broodiness by SSH analysis. Its expression levels in the hypothalamus and pituitary were significantly higher in brooding chickens than in non-brooding chickens. GWAS analysis with a NDH two tail sample showed that 2802 SNPs were significantly associated with egg number at 300 d of age (EN300). Among the 2802 SNPs, 2 SNPs composed a block overlapping the GARNL1 gene. The gene-centric GWAS analysis with another two tail sample of NDH showed that GARNL1 was strongly associated with EN300 and age at first egg (AFE). Single marker-trait association analysis in 1301 female NDH chickens confirmed that variation in this gene was related to EN300 and AFE. The allelic frequency spectrum of the SNP rs15700989 among 5 different populations supported the above associations. Western blotting, RT-PCR, and qPCR were used to analyze alternative splicing of the GARNL1 gene. RT-PCR detected 5 transcripts and revealed that the transcript, which has a 141 bp insertion, was expressed in a tissue-specific manner. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Our findings demonstrate that the GARNL1 gene contributes to chicken reproductive traits

[Positional cloning of chromosomal regions controlling QTLs in chickens] Позиционное клонирование районов хромосом, контролирующих количественные признаки у кур

Сазанов А.А.; Царева В.А.; Смирнов А.Ф.; Вардецка Б.; Корчак М.; Ящак К.; Романов M.Н. Большинство хозяйственно ценных признаков домашних животных имеют сложный полигенный тип наследования и контролируются многими генами, расположенными в локусах QTL (quantitative trait loci). Изучение комплексной молекулярной архитектуры QTL представляет интерес с точки зрения общей генетики. Кроме того, данные о нуклеотидных последовательностях из районов QTL могут быть использованы в практическом животноводстве для селекции с помощью молекулярных маркеров (marker assisted selection, MAS). В настоящее время нами проведен ряд экспериментов по позиционному клонированию двух районов хромосомы 4 домашней курицы, содержащие QTL толщины скорлупы на 53 недели жизни (ST53) и массы белка в яйце на 33 неделе (AW33). Указанные признаки различаются у двух линий кур (польская зеленоногая и род-айленд) на 3,3% и 7,5%, соответственно. Показано сцепление признака AW33 с микросателлитным маркером MCW170 (генетическое расстояние 1сМ) и практически полное сцепление QTL ST53 с микросателлитным маркером MCW114. С использованием баз данных компьютерной сети Интернет показана локализация количественного признака AW33 в пределах интервала, ограниченного микросателлитными локусами MCW0170 и LEI0081, и QTL ST53 внутри района с границами MCW0114 и ADL0241. Проведен скрининг гридированной геномной BAC-библиотеки курицы 031-JF256-BI (http://hbz.tamu.edu) с использованием в качестве ДНК-зондов меченых -32P-dCTP последовательностей микросателлитов MCW0170, LEI0081, MCW0114 и ADL0241. Графическая обработка результатов скрининга проведена при помощи сканера FX-scan и пакета компьютерных программ Quantity One. Определены координаты двадцати клонов, имеющих гомологию последовательностей ДНК вставки с микросателлитными локусами MCW0170, LEI0081, MCW0114 и ADL0241. Полученные данные позволят «заякорить» районы QTL на детально разработанных сравнительных генетических картах «человек-мышь» на основе гомологии и, возможно, выявить гены, ответственные за QTL толщины скорлупы и массы белка в яйце. ( Кандидатские проекты.

[Positional cloning of quantitative trait loci in the domestic fowl] Позиционное клонирование локусов количественных признаков у домашней курицы

Большинство хозяйственно ценных признаков домашних животных имеют сложный полигенный тип наследования и контролируются многими генами, расположенными в локусах QTL (quantitative trait loci). Проведен ряд экспериментов по позиционному клонированию двух районов хромосомы 4 домашней курицы, содержащие QTL толщины скорлупы на 53 недели жизни (ST53) и массы белка в яйце на 33 неделе (AW33). Указанные признаки различаются у двух линий кур (польская зеленоногая и род-айленд) на 3,3% и 7,5%, соответственно. Методом гибридологического анализа косегрегации микросателлитных ДНК-маркеров и количественных признаков определены маркеры интервалов генетической карты (районов хромосом), контролирующих QTL AW33 и ST53. С использованием баз данных компьютерной сети Интернет показана локализация количественного признака AW33 в пределах интервала, ограниченного микросателлитными локусами MCW0170 и LEI0081, и QTL ST53 внутри района с границами MCW0114 и ADL0241. Определены координаты двадцати клонов, имеющих гомологию последовательностей ДНК вставки с микросателлитными локусами MCW0170, LEI0081, MCW0114 и ADL0241. Верификация аутентичности клонов методом ПЦР с использованием праймеров для трех микросателлитных локусов (MCW0170, MCW0114 и ADL0241) позволила установить соответствие двух BAC-клонов локусу MCW0170 (QTL AW33), девяти — локусу MCW0114 (QTL ST53) и четырех BAC-клонов локусу ADL0241 (QTL ST53). Методом флуоресцентной гибридизации ДНК-ДНК in situ (FISH) установлена внутрихромосомная локализация 15-ти BAC-клонов, содержащих микросателлитные локусы. Исходя из среднего размера вставки — 150 т.п.н. — можно говорить о позиционном клонировании двух участков хромосомы 4 домашней курицы суммарной длиной 300 т.п.н. для QTL AW33 и 1950 т.п.н. для QTL ST53

Chromosomal localization of 15 large insert BAC clones containing three microsatellites on chicken chromosome 4 (GGA4) which refine its centromere position

Source/description: Components of shell thickness quantitative trait loci (QTL) at 53 weeks of age (ST53) and egg albumin weight QTL at 33 weeks of age (AW33) were previously shown to be linked to microsatellite markers, MCW0114 and MCW0170, respectively. Microsatellites, ADL0241 and LEI0081, were also estimated to lie close to the ST53 and AW33 QTLs, respectively, based on existing chicken genetic maps. In this paper, we report identification of 15 large insert BAC clones containing microsatellites, MCW0114, ADL0241 and MCW0170 and their localization on GGA4..