Analyses of immune competence traits and their association with candidate genes in pigs

The present study was carried out to investigate the immune competences of a backcross DUMI population. Complement activity via classical and alternative pathways were determined using haemolytic activity assay. Antibodies response to Mycoplasma hyopneumoniae, Tetanus toxoid and PRRS virus were determined using an Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA). Moreover, complement component C3c and Haptoglobin (Hp), the important parameters of animal immune response were also determined. The parameters were further utilized as phenotypes for the linkage mapping to detect quantitative trait loci (QTL). Microsatellite genotyping was employed to detect the QTL of the immune traits. A total of 220 backcross animals were used for QTL analysis. Seventy-four microsatellites from 18 autosomes of Sus scrofa have been used for QTL mapping. Forty-two significant and twenty-four highly significant QTL could be detected for all immune traits. Most QTL were detected on SSC3, SSC16, and SSC18 (nine significant F-values on each chromosome). No significant F-value was detected on SSC12 and SSC13. Highly significant QTL could be detected for antibody response to Mycoplasma, Tetanus and PRRS vaccination, C3c and Hp concentration. For AH50 and CH50, twenty-two significant and nine highly significant QTL could be detected by using the program QTL express. Mannose-binding lectin (MBL) genes were proposed as a candidate gene in this study. Two porcine genes MBL1 and MBL2 were investigated. A phylogenetic study revealed that the porcine MBL genes had higher identities to bovine rather than primate and rodent sequences. Both genes were assigned to chromosome 14 by the radiation hybrid panel and linkage mapping. Both MBL genes were highly expressed in liver. MBL1 was also found to be expressed in lung, testis and brain, while low expression of MBL2 was detected in testis and kidney. New single nucleotide polymorphisms (SNP) of the porcine MBL2 gene were found and genotyped in an experimental F2 pig population together with a previously reported SNP of MBL1. MBL1 genotypes differed in C3c serum concentration, i.e. in vivo complement activity, at pAnalysen von Merkmalen für die Immunkompetenz und ihre Assoziation mit Kandidatengenen bei Schweinen Die vorliegende Arbeit wurde zur Untersuchung der Immunkompetenz in einer Duroc× Berliner Miniatur Schwein (DUMI) Rückkreuzungspopulation durchgeführt. Die Komplementaktivität über den klassischen und den alternativen Signalweg wurde mit dem hämolytischen Aktivitätsansatz ermittelt. Antikörperantworten zu Mycoplasma hyopneumoniae, Tetanus Toxoid und PRRS Virus wurden mit einem Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) gemessen. Darüber hinaus wurden die Komplementkomponenten C3c und Haptoglobin, wichtige Parameter der Immunantwort bei Tieren, bestimmt. Diese Parameter wurden im Folgenden als Phänotypen für die Kopplungskartierung zur Detektion von quantitativen trait loci (QTL) behandelt. Eine Genotypisierung von Mikrosatelliten wurde zur Untersuchung der QTL für Immunmerkmale durchgeführt. Es wurden insgesamt 220 Rückkreuzungstiere für 74 Mikrosatelliten auf den 18 Autosomen des Schweins für die QTL-Kartierung genotypisiert. Es konnten 42 signifikante und 24 hoch signifikante QTL für alle Immunmerkmale detektiert werden. Die meisten QTL wurden auf SSC3, SSC16 und SSC18 (neun signifikante F-Werte auf jedem Chromosom) gefunden. Die meisten hoch signifikanten QTL wurden für die Antikörperantwort auf Mykoplasma, Tetanus und PRRS Impfung, C3c und Hp Konzentration gefunden. Für die Merkmale AH50 und CH50 wurden 22 signifikante und 9 hoch signifikanten QTL Regionen mit Hilfe des Programms QTLexpress abgeleitet. Zwei porcine Mannose-binding Gene MBL1 und MBL2 wurden in dieser Untersuchung als Kandidatengene untersucht. Eine phylogenetische Studie ergab eine höhere Identität der porcinen MBL Gene zu den bovinen Sequenzen als zu den von Primaten oder Nagern. Beide Gene wurden mit Radiation Hybrid Panel und Kopplungskartierung dem SSC14 zugeordnet. Diese waren hoch exprimiert in der Leber. MBL1 war ebenfalls in Lunge, Hoden und Gehirn exprimiert, eine geringe Expression von MBL2 wurde in Hoden und Niere gefunden. Single strand polymorphisms (SNP) des porcinen MBL2 Gens wurden gefunden und in einer porcinen F2 Versuchspopulation parallel zu einem vorher beschriebenen SNP in MBL1 genotypisiert. MBL1 Genotypen unterschieden sich in der C3c Serumkonzentration, d.h. in vivo Komplementaktivität mit p<0,1. Entsprechend ergab die Kopplungsanalyse einen QTL für das C3c Serumlevel nahe der Position der MBL Gene. Diese Untersuchung bestätigt somit, dass die porcinen MBL Gene funktionelle und positionelle Kandidatengene für die Komplementaktivität sind

MILK YIELD, MILK COMPOSITION AND BLOOD METABOLITE PROFILES IN DAIRY COWS SUPPLEMENTED WITH VITAMIN D ENRICHED YEAST

The purpose of this study was to evaluate the effect of vitamin D enriched yeast supplementation on milk performance, vitamin D content in milk, and blood metabolite profiles. Six crossbred Holstein Friesian cows were randomly allocated to treatment by using a 3 x 3 Double Latin square design, including a control group (T1), 5 g live yeast supplementation (T2), and 5 g vitamin D enriched yeast supplementation (160,000 IU/head/day; T3). Milk and blood samples were collected on days 28 of each trail period, for analyzing milk composition, vitamin D content in milk, and blood metabolite profiles. The result showed that the vitamin D enriched yeast supplementation group had 25-hydroxyvitamin D2 concentration in blood significantly higher than other comparable groups (64.27 compared to 47.39 and 49.31 ng/ml, respectively; P &lt; 0.01). There were no significant differences between treatments for milk yield or ECM yield and milk composition but the vitamin D enriched yeast supplementation group had significantly higher vitamin D content in milk than the T1 and T2 groups (690.83 compared to 562.83 and 529.48 ng/1000mL, respectively; P &lt; 0.01). As a result, supplementing vitamin D enriched yeast with dairy cow diets cloud improve vitamin D content in milk

Identification and characterization of miRNAs expressed in the bovine ovary

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>MicroRNAs are the major class of gene-regulating molecules playing diverse roles through sequence complementarity to target mRNAs at post-transcriptional level. Tightly regulated expression and interaction of a multitude of genes for ovarian folliculogenesis could be regulated by these miRNAs. Identification of them is the first step towards understanding miRNA-guided gene regulation in different biological functions. Despite increasing efforts in miRNAs identification across various species and diverse tissue types, little is known about bovine ovarian miRNAs. Here, we report the identification and characterization of miRNAs expressed in the bovine ovary through cloning, expression analysis and target prediction.</p> <p>Results</p> <p>The miRNA library (5'-independent ligation cloning method), which was constructed from bovine ovary in this study, revealed cloning of 50 known and 24 novel miRNAs. Among all identified miRNAs, 38 were found to be new for bovine and were derived from 43 distinct loci showing characteristic secondary structure. While 22 miRNAs precursor loci were found to be well conserved in more than one species, 16 were found to be bovine specific. Most of the miRNAs were cloned multiple times, in which let-7a, let-7b, let-7c, miR-21, miR-23b, miR-24, miR-27a, miR-126 and miR-143 were cloned 10, 28, 13, 4, 11, 7, 6, 4 and 11 times, respectively. Expression analysis of all new and some annotated miRNAs in different intra-ovarian structures and in other multiple tissues showed that some were present ubiquitously while others were differentially expressed among different tissue types. Bta-miR-29a was localized in the follicular cells at different developmental stages in the cyclic ovary. Bio-informatics prediction, screening and Gene Ontology analysis of miRNAs targets identified several biological processes and pathways underlying the ovarian function.</p> <p>Conclusion</p> <p>Results of this study suggest the presence of miRNAs in the bovine ovary, thereby elucidate their potential role in regulating diverse molecular and physiological pathways underlying the ovarian functionality. This information will give insights into bovine ovarian miRNAs, which can be further characterized for their role in follicular development and female fertility as well.</p

Trait correlated expression combined with expression QTL analysis reveals biological pathways and candidate genes affecting water holding capacity of muscle

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Leakage of water and ions and soluble proteins from muscle cells occurs during prolonged exercise due to ischemia causing muscle damage. Also <it>post mortem </it>anoxia during conversion of muscle to meat is marked by loss of water and soluble components from the muscle cell. There is considerable variation in the water holding capacity of meat affecting economy of meat production. Water holding capacity depends on numerous genetic and environmental factors relevant to structural and biochemical muscle fibre properties a well as <it>ante </it>and <it>post </it>slaughter metabolic processes.</p> <p>Results</p> <p>Expression microarray analysis of M. <it>longissimus dorsi </it>RNAs of 74 F2 animals of a resource population showed 1,279 transcripts with trait correlated expression to water holding capacity. Negatively correlated transcripts were enriched in functional categories and pathways like extracellular matrix receptor interaction and calcium signalling. Transcripts with positive correlation dominantly represented biochemical processes including oxidative phosphorylation, mitochondrial pathways, as well as transporter activity. A linkage analysis of abundance of trait correlated transcripts revealed 897 expression QTL (eQTL) with 104 eQTL coinciding with QTL regions for water holding capacity; 96 transcripts had <it>trans </it>acting and 8 had <it>cis </it>acting regulation.</p> <p>Conclusion</p> <p>The complex relationships between biological processes taking place in live skeletal muscle and meat quality are driven on the one hand by the energy reserves and their utilisation in the muscle and on the other hand by the muscle structure itself and calcium signalling. Holistic expression profiling was integrated with QTL analysis for the trait of interest and for gene expression levels for creation of a priority list of genes out of the orchestra of genes of biological networks relevant to the liability to develop elevated drip loss.</p

Untersuchungen der Genotypfrequenzen von Nordrhein-Westfälischen Schweinepopulationen am Genort NRAMP1 sowie vor- und nachgeschalteten Genen für Salmonellen-Resistenz

Salmonella spp. führt zu hohen ökonomischen Verlusten bei der Produktion von Fleisch in indistriellen und traditionellen Zuchtsystemen. Im Gegensatz zu Routinemeßmethoden zur Kontrolle von Krankheiten (z.B. Impfungen, Antibiotika, höhere Hygienemaßnahmen) ist die Berücksichtigung der genetischen Resistenz ein neuerer Ansatz zur Verbesserung von Tiergesundheits Managementsystemen. Kürzlich wurden individuelle Kandidatengene, welche die natürliche Resistenz oder Anfälligkeit für eine Salmonella Erkrankung kontrollieren, identifiziert. In der vorliegenden Untersuchung konnte der signifikante Einfluss der Kandidatengene NRAMP1 und IFNγ auf die Antikörperlevel in kommerziellen Schlachtschweinen gezeigt werden. In der vorliegenden Studie wurde herausgefunden, dass der identifizierte SNP 532A/G in der Exonregion des NRAMP1 Gens zu einem Austausch der Aminosäuren von Valine178 zu Isoleucin178 führt. Eine Assoziationsanalyse ergab, dass Tiere mit dem Genotypen A/G am Genort NRAMP1 höhere Salmonella Antikörperlevel hatten als Tier mit den Genotyopen G/G oder A/A. Ein signifikanter Einfluss wurde ebenfalls für einen SNP 2048A/G im Intron des Gens IFNγ gefunden. Tiere mit dem Genotyp A/A hatten achtzehnmal bessere Werte des Antikörperlevel als Tiere mit dem Genotypen G/G. Bei der Untersuchung des Kandidatengens IL2 konnte keine Assoziation zwischen dem bestätigten SNP und dem Antikörperlevel nachgewiesen werden. Bei der Untersuchung der Expression der Gene in gesunden Tieren konnte festgestellt werden, dass NRAMP1 in der Milz, Lunge und den Leukozyten höher exprimiert war, IFNγ in der Lunge hoch exprimiert war und IL2 die höchste Expression in den Leukozyten zeigte. Insgesamt konnte die höchste Genexpression aller untersuchten Gene in den Leukozyten festgetsellt werden. Zusätzlich wurde die Genotyp-abhängige Genexpression untersucht, der signifikante Einfluss der Genotypen auf die Genquantität konnte jedoch für die Gene NRAMP1, IFNγ und IL2 nicht nachgewiesen werden. Die höchsten Korrelationen zwischen dem Antikörperlevel und der Genquantität wurde bei den Genen NRAMP1 und IFNγ gefunden

Molekulargenetische Analyse der Fundamentstabilität beim Schwein als Beitrag zur Verbesserung der Robustheit

Gliedmaßenerkrankungen machen in der heutigen Schweinehaltung einen großen Teil der Abgangsursachen aus und verursachen einen enormen wirtschaftlichen Schaden. Das Ziel dieser Untersuchung war die Untersuchung von Merkmalen der Knochenfestigkeit und darüber hinaus die Identifizierung von Regionen auf dem Schweinegenom welche diese beeinflussen. Diese Daten sollen somit zum einen die Möglichkeiten der phänotypischen Charakterisierung von Fundamentproblemen beziehungsweise von Osteochondrosis untersuchen, zum anderen eine mögliche Selektion mit Hilfe von genetischen Markern analysieren. Zur Klärung dieser Problematik wurden Tiere einer Versuchspopulation, einer Kreuzung zwischen den beiden Vaterlinien Duroc × Pietrain verwendet. Die vorderen und hinteren Fundamente wurden am lebenden Tier beurteilt, die Knochenmineraldichte, -masse und – fläche mit einer Röntgenuntersuchung erfasst. Die pathohistologische Beurteilung erfolgte an Schnitten der proximalen und distalen Gelenkoberflachen von Humerus und Femur. Zusätzlich wurden die Mast- und Schlachtleistungsmerkmale der F2 Tiere erfasst. Insgesamt wurden die Tiere der F0, F1 und F2 Generation der DUPI Population an 79 Mikrosatellitenmarkern typisiert. Die Lage und die relativen Abstände der Marker stimmten dabei mit publizierten Genkarten überein. Suggestive QTL (LOD Score >1.9, p<0.05) wurden für die Fundamentbeurteilung der hinteren Fundamente auf SSC2, 12 und 18 gefunden. Für die Bewertungen der histologischen Schnitte, des hinteren Kotyledon, wurden Kopplungsregionen auf SSC2 und 9 gefunden. Die Identifizierung von QTL für die Knochenabmessungen zeigten mögliche Kandidatengene auf den Chromosomen 3 (Dichte und Fläche), 5 (Dichte und Masse) und 7 (Dichte). Einige der gefunden Regionen waren in Übereinstimmung mit publizierten Ergebnisse anderer QTL Studien. Es konnten ebenfalls verschieden positionelle und funktionelle Kandidatengene innerhalb einiger Kopplungsregionen identifiziert werden

Molecular mechanism underlying the differential MYF6 expression in postnatal skeletal muscle of Duroc and Pietrain breeds

Among modern western pigs, Duroc (high meat fat ratio) and Pietrain (low meat fat ratio) breeds extensively utilized in commercial pork production differ extremely for their muscle phenotypes. The molecular mechanism, especially the epigenetic mechanism, underlying these breed-specific differences is poorly known. Myogenic factor 6 (MYF6) is the most abundantly expressed myogenic factor in adult muscle. Moreover, MYF6 tends to be expressed more highly in muscle tissue of the lean selection line and is supposed to be one promising candidate gene for growth- and meat quality-related traits in adult pigs. Six months old female Duroc and Pietrain pure breed pigs were used in this study. Protein and mRNA levels of MYF6 in loin eye muscle were determined by Western blotting and quantitative Real-time reverse transcription PCR (qRT-PCR), respectively. The DNA methylation status of the MYF6 5'-regulatory region was determined by bisulfite sequencing PCR (BSP). The global Histone 4 acetylation at lysines 5 (H4K5) and 8 (H4K8) were examined by Western blotting. Pietrain pigs exhibited significant higher expression of MYF6 and hypermethylated E2F1 binding element within MYF6 5'-regulatory region as compared with Duroc pigs. Significant elevation in DNA methyltransferase 1 (DNMT1) expression was observed in Pietrain pigs which are in agreement with hypermethylation of MYF6. Histone acetylation level at neither H4K5 nor H4K8 is significant between two breed pigs. Nevertheless, mRNA and protein expression of E2F1 were significantly elevated in the Pietrain breed. It is thus conceivable that the upregulation of MYF6 transcription in postnatal Pietrain pigs is not associated with cis-activation by epigenetic modification of MYF6 5'-regulatory region, but may be attributed to trans-activation through enriched expression of E2F1. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved

Association study and expression analysis of porcine ESR1 as a candidate gene for boar fertility and sperm quality

Male fertility is impaired through the lack of ESR1 (Estrogen Receptor 1) but little is known about the ESR1 roles in boar spermatogenesis and fertility. Therefore, this research was aimed at investigating the association with sperm quality and boar fertility traits in a total of 300 boars both from purebred Pietrain and Pietrain. ×. Hampshire crosses. A SNP in coding region of ESR1g.672C. >. T in exon 1 was associated with sperm motility (.