Αξιολόγηση των παραγωγικών χαρακτηριστικών αιγών ανθεκτικών στην κλασική τρομώδη νόσο

Abstract

The objectives were to determine the genetic profile of dairy goats in Greece regarding their resistance to classical scrapie and to assess the possible impact of selection for scrapie resistance on other economically important animal traits. A total of 766 dairy goats from seven farms were used. Goats belonged to two indigenous Greek, Eghoria (n = 264) and Skopelos (n = 287), and a foreign breed Damascus (n = 215). Nuclear DNA was extracted from individual blood samples. Polymorphisms of interest at codons 146 (N/S/D), 211 (R/Q) and 222 (Q/K) were detected using Real-Time PCR analysis and four different Custom TaqMan® SNP Genotyping Assays. Genotypic, allelic and haplotypic frequencies were calculated. Chi-square tests were used to compare genotypic distribution across breeds. Moreover, genetic distances among the three breeds, and between these and 27 breeds reared in other countries were estimated based on haplotypic frequencies using fixation index FST. All scrapie resistance-associated alleles (146S, 146D, 211Q and 222K) were detected in the studied goats. Significant genetic profile differences (P<0.01) were observed between the two indigenous Greek and Damascus breeds; alleles 222K and 146S had the highest frequency, respectively (ca. 6.0%). Moreover, the studied breeds differed significantly (P<0.01) from some breeds reared in other countries. Subsequently, the association of polymorphisms at the PRNP gene locus (codons 146, 211 and 222) with performance traits of dairy goats in Greece was investigated. Eghoria and Skopelos goats were considered together as one indigenous population, while Damascus goats were considered separately. Milk production, udder health and body condition score of individual animals were recorded monthly for two consecutive milking periods. Milk production traits included daily and total milking period milk yield and composition; fat, protein, lactose and solids-not-fat content and yield. Udder health traits included udder asymmetry, fibrosis, abscess and total number of udder problems per milking period, milk somatic cell count, and total viable count. Allele and genotype effects on animal traits were assessed using mixed linear models. Overall, resistance-associated alleles and genotypes did not affect the studied traits. Some nominally statistically significant effects (P<0.05) were detected, which did not remain significant after correcting for multiple testing with the Holm-Bonferroni method (P>0.0003). Results suggest there is adequate variation in the PRNP gene locus to support breeding programmes for enhanced scrapie resistance in goats reared in Greece. Genetic differences among all goat breeds indicate that selective breeding programmes towards scrapie resistance should be developed independently for each breed of interest. In this regard, our results suggest that separate breeding programmes should apply to the indigenous Greek and Damascus breeds with alleles 222K and 146S being the best candidates, respectively. Selection for the latter is not expected to compromise animal productivity and udder health. Nevertheless, continuous monitoring of selective breeding programmes is advised to safeguard against possible emerging side effects on animal performance and genetic diversity.

Η παρούσα διατριβή είχε ως στόχους τον προσδιορισμό της γονοτυπικής σύνθεσης του ελληνικού πληθυσμού αιγών ως προς την ανθεκτικότητά τους στην κλασική μορφή της τρομώδους νόσου και τη διερεύνηση τυχόν επιπτώσεων στις αποδόσεις και την υγεία των ζώων που θα μπορούσαν να αναμένονται από την εφαρμογή ενός προγράμματος γενετικής επιλογής, ανθεκτικών για την τρομώδη νόσο, αιγών. Χρησιμοποιήθηκαν 766 γαλακτοπαραγωγές αίγες, από 7 εκτροφές, των φυλών Εγχώρια (n=264), Σκοπέλου (n=287) και Δαμασκού (n=215). Πυρηνικό DNA απομονώθηκε από ατομικά δείγματα αίματος και αναλύθηκε με την τεχνική της αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης σε πραγματικό χρόνο (Real-Time PCR), χρησιμοποιώντας τέσσερα μίγματα TaqMan, για την ανίχνευση των πολυμορφισμών στα κωδικόνια 146 (N/S/D), 211 (R/Q) και 222 (Q/K) του γονιδίου PRNP. Υπολογίστηκαν οι γονοτυπικές, αλληλικές και απλοτυπικές συχνότητες. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση της γονοτυπικής κατανομής μεταξύ των φυλών με τη δοκιμή χ2. Επιπρόσθετα, εκτιμήθηκαν οι γενετικές αποστάσεις μεταξύ των τριών φυλών και μεταξύ αυτών και 27 φυλών αιγών που εκτρέφονται σε άλλες χώρες με τη χρήση του δείκτη FST. Στο σύνολο των αιγών, παρατηρήθηκαν όλα τα προστατευτικά αλληλόμορφα (146S, 146D, 211Q, 222K). Η γενετική σύγκριση έδειξε σημαντικές διαφορές (P<0,01) στη γονοτυπική σύνθεση μεταξύ των δύο εγχώριων φυλών (Εγχώρια και Σκοπέλου) και της φυλής Δαμασκού με τα προστατευτικά αλληλόμορφα 222Κ και 146S να παρατηρούνται σε υψηλότερη συχνότητα (περίπου 6,0%), αντίστοιχα. Επιπλέον, σημαντικές διαφορές (P<0,01) διαπιστώθηκαν μεταξύ των τριών υπό μελέτη φυλών και φυλών αιγών που εκτρέφονται σε άλλες χώρες. Για τη διερεύνηση της επίδρασης του γονιδίου PRNP (κωδικόνια 146, 211 και 222) στις αποδόσεις και την υγεία του μαστού των αιγών, οι φυλές Εγχώρια και Σκοπέλου θεωρήθηκαν ως ένας ενιαίος εγχώριος πληθυσμός, ενώ η φυλή Δαμασκού ως ένας ξεχωριστός. Ελήφθησαν ατομικές μηνιαίες μετρήσεις για δύο συνεχόμενες αρμεκτικές περιόδους χαρακτηριστικών της γαλακτοπαραγωγής (ημερήσια και συνολική γαλακτοπαραγωγή της αρμεκτικής περιόδου και περιεκτικότητα και απόδοση του γάλακτος σε λίπος, πρωτεΐνες, λακτόζη και στερεό υπόλειμμα άνευ λίπους), της υγείας του μαστού (παρουσία ίνωσης, αποστημάτων και ασυμμετρίας των ημιμορίων του μαστού, αριθμός σωματικών κυττάρων και ολική μεσόφιλη χλωρίδα) και του δείκτη θρεπτικής κατάστασης. Η εκτίμηση της επίδρασης των αλληλομόρφων και των γονοτύπων του γονιδίου PRNP στα παραπάνω χαρακτηριστικά έγινε με μικτά γραμμικά πρότυπα. Η επίδραση αυτή δεν βρέθηκε στατιστικά σημαντική μετά τη διόρθωση για τις πολλαπλές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν με τη μέθοδο Holm-Bonferroni (P>0,0003). Ωστόσο, παρατηρήθηκαν κάποιες αρχικά στατιστικά σημαντικές συσχετίσεις (P<0,05). Τα αποτελέσματα κατέδειξαν πολυμορφικότητα ως προς το γονίδιο PRNP η οποία ευνοεί την εφαρμογή προγραμμάτων γενετικής επιλογής ανθεκτικών για την κλασική τρομώδη νόσο αιγών. Οι γενετικές συγκρίσεις μεταξύ των φυλών υποστηρίζουν την σημασία εφαρμογής ειδικά σχεδιασμένων προγραμμάτων ανάλογα με τη γονοτυπική σύνθεση της κάθε φυλής ενδιαφέροντος. Ειδικότερα, καταδεικνύεται η ανάγκη εφαρμογής ξεχωριστών προγραμμάτων για τις εγχώριες φυλές (Εγχώρια και Σκοπέλου) και τη φυλή Δαμασκού με ιδανικότερους υποψήφιους τα αλληλόμορφα 222K και 146S, αντίστοιχα. Η εφαρμογή των προγραμμάτων αυτών δεν αναμένεται να έχει αρνητική επίδραση στην παραγωγικότητα και την υγεία του μαστού των υπό μελέτη φυλών. Ωστόσο, συστήνεται ο έλεγχος και η επίβλεψη της εφαρμογής τους ώστε να εξασφαλισθεί η έγκαιρη αντιμετώπιση τυχόν ανεπιθύμητων επιπτώσεων σε άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά και τη γενετική ποικιλότητα.