Zero-inflated Poisson regression models for QTL mapping applied to tick-resistance in a Gyr × Holstein F2 population

Now a days, an important and interesting alternative in the control of tick-infestation in cattle is to select resistant animals, and identify the respective quantitative trait loci (QTLs) and DNA markers, for posterior use in breeding programs. The number of ticks/animal is characterized as a discrete-counting trait, which could potentially follow Poisson distribution. However, in the case of an excess of zeros, due to the occurrence of several noninfected animals, zero-inflated Poisson and generalized zero-inflated distribution (GZIP) may provide a better description of the data. Thus, the objective here was to compare through simulation, Poisson and ZIP models (simple and generalized) with classical approaches, for QTL mapping with counting phenotypes under different scenarios, and to apply these approaches to a QTL study of tick resistance in an F2 cattle (Gyr × Holstein) population. It was concluded that, when working with zero-inflated data, it is recommendable to use the generalized and simple ZIP model for analysis. On the other hand, when working with data with zeros, but not zero-inflated, the Poisson model or a data-transformation-approach, such as square-root or Box-Cox transformation, are applicable

QTL mapping for tick resistence, birth weight and weight after sixty days on chromossome 23 from F2 design breeding of bovines Holstein x Gir.

Uma população experimental F2 foi desenvolvida a partir do cruzamento de quatro machos da raça Holandesa com vinte e oito fêmeas Gir, produzindo uma geração F1 com cento e cinqüenta animais, da qual quatro machos foram escolhidos baseados na sua fertilidade para acasalar com sessenta e oito fêmeas e produzir a geração F2 com aproximadamente quatrocentos indivíduos. Foram coletados dados fenotípicos para características de contagem de carrapatos, peso ao nascimento e peso a desmama para os animais da geração F2. Cerca de duzentos e noventa animais tiveram seu fenótipo medido para as características com exceção da contagem de carrapatos, onde somente cento e sessenta e sete animais foram medidos. As gerações parentais e F1 foram genotipadas para cinco marcadores microssatélites posicionados no cromossomo 23. Após a determinação do grau de informação dos marcadores, todos os animais da geração F2 disponíveis foram genotipados para os cinco marcadores. Com o resultado da genotipagem foi construído o mapa de ligação específico dos marcadores no cromossomo 23 para a população desenvolvida. Após o ajuste da característica de contagem de carrapatos pelo logaritmo da contagem e pela transformação rank, ambos ajustes foram utilizados para mapeamento de QTL pelo método de regressão por mínimos quadrados ordinários, utilizando o programa QTL Express. Não foi encontrado nenhum QTL associado a nenhuma das características estudadas. O pequeno número de animais avaliados para a característica de contagem de carrapatos pode ter influenciado o resultado, bem como um melhor ajuste ou mais variáveis que complementem essa característica. Outras análises devem ser realizadas com essa população, tanto para complementar este estudo como para realização de outros estudos sobre características relativas a resistência a ecto e endoparasitas.A F2 design population had been developed from the breeding between four male holstein with twenty eight female Gir, generating a F1 with one hundred and fifty animals, from these sample four male have been chosen based on their fertility for matching. They have been breed with sixty eight females, producing the F2 generation with about four hundred individuals. Phenotypic data has been collected for tick accounting, birth weight and weight after sixty days for individuals on F2. Over than two hundred and ninety animals had their phenotypic measured for those characteristics with the exception of the tick accounting. On this case, only one hundred sixty seven were measured. The parental and F1 generations were genotyped for five microsatellite markers positioned on chromosome 23. After the determination of the markers information degree, all the F2 animals available were genotyped for the five markers. Under the genotyping results was constructed the linkage map for this markers on chromosome 23. After the log transformation for tick accounting and the rank transformation both adjusts was used for QTL mapping by the regression method based on minimum ordinary least squares, using the QTL Express software, were not found any QTL associated for any studied characteristics. The small sample of animals used for tick accounting could have biased the results. Other analyses must be taken over this population; not only to complete the present study, but also to create new sort of studies on characteristics related on ecto and endo parasites

Statistical models for QTL mapping associated to counting data

Este estudo teve por objetivo analisar e comparar metodologias estatísticas para fins de mapeamento de QTL associados à resistência a ectoparasitas em bovinos. Os animais, submetidos à infestação artificial, foram periodicamente avaliados por contagens, como número de carrapatos. Estes dados se caracterizam como medidas repetidas e, via de regra, não atendem ou atendem parcialmente as exigências usuais da análise, para mapeamento de QTL, dentre elas a de apresentar distribuição normal e independência dos erros. Ainda não está bem definido qual seria a melhor estratégia para analisar dados com o perfil descrito. Algumas alternativas seriam transformações de dados que permitam o uso dos programas já disponíveis, ou o desenvolvimento de programas que utilizem outras distribuições como Poisson ou Poisson inflada de zeros (ZIP). Esta proposta está inserida na parceria entre EMBRAPA - Gado de Leite e a ESALQ/USP, para desenvolvimento do projeto de mapeamento de QTL em bovinos mestiços (Gir x Holandês), para várias características incluindo a resistência a parasitas. Foram utilizados 263 animais F2, genotipados com 5 marcadores moleculares no cromossomo 23, na tentativa de mapear QTL para característica de resistência a carrapatos. Dados coletados naquela população F2 e dados simulados em diferentes cenários, serão a base para a comparação de estratégias de análise e mapeamento de QTL. Os modelos de mapeamento clássico, assim como a utilização de transformações dos dados originais foram comparados a modelos de regressão Poisson e modelo ZIP. Os modelos Poisson e ZIP apresentaram os melhores resultados quando trabalhamos com dados de contagem inflacionados de zeros, porém em outros cenários a transformação dos dados originais se mostrou igualmente eficiente. Dependendo do propósito do mapeamento (seja ele localizar ou estimar o efeito), cada modelo possui suas vantagens e suas limitações. Assim, sempre é recomendável uma prévia análise descritiva dos dados para que o melhor modelo seja utilizado.This study has as main objective to analyze and compare statistical approaches to QTL mapping for parasites resistance in bovines. The animals, under artificial infestation, were periodically evaluated by counting, as ticks count. These data are characterized as repeated measures and, usually, dont follow or partially follow the usual requirements for the analysis, for QTL mapping, that is to present normal distribution and error independence. It is not clear yet which will be the best strategy to analyze this kind of data. Some alternatives could be data transformation that allows the use of software available on the web, or the development of specific programs that use other types of distribution like Poisson or Zero Inflated Poisson (ZIP).This work is an association between EMBRAPA Gado de Leite and ESALQ/USP, to the development of the QTL mapping project for crossbred bovines (Gyr x Holstein), for different characteristics including the parasite resistance. Were used 263 animals F2, genotyped for 5 molecular markers on the chromosome 23, aiming to map QTL for characteristics of parasite resistance. Data collected on this F2 population and simulated data in different scenarios will be the base for the strategies of the QTL mapping approaches comparison. The classical mapping models and the use of data transformation of the original data were compared to Poisson regression and ZIP models. The Poisson and ZIP models presented the best results when working with zero inflated count data however in some other scenarios the data transformation showed similar efficiency. Depending on the purpose of the mapping (this meaning locate or estimate the QTL effect) each model has its vantages and its limitations. This way, it is always advisable to make a previous descriptive analysis of the data to better choose the model

Late-replicating X-chromosome: replication patterns in mammalian females

The GTG-banding and 5-BrdU incorporation patterns of the late-replicating X-chromosome were studied in female dogs and cattle, and compared to human female patterns. The replication patterns of the short arm of the X-chromosomes did not show any difference between human, dog and cattle females. As to the long arm, some bands showed differences among the three studied species regarding the replication kinetics pattern. These differences were observed in a restricted region of the X-chromosome, delimited by Xq11 -> q25 in humans, by Xq1 -> q8 in dogs, and by Xq12 -> q32 in cattle. In an attempt to find out if these differences in the replication kinetics could be a reflection of differences in the localization of genes in that region of the X-chromosome, we used the probe for the human androgen receptor gene (AR) localized at Xq12, which is in the region where we observed differences among the three studied species. We did not, however, observe hybridization signals. Our study goes on, using other human probes for genes located in the region Xq11 -> Xq25