Genetic parameters for carcass traits in beef cattle

Viimeisten kahden vuosikymmenen aikana eri tutkimuksissa on havaittu selviä eroja, rotujen välillä, teurasominaisuuksien periytymisasteissa (vaihteluväli, teuraspaino 0,06 - 0,65) ja varianssikomponenteissa. Tässä tutkimuksessa tutkimuskohteina olivat seuraavat teurasominaisuudet: teuraspaino, rasvaluokka ja ruholuokka, sekä seuraavat rodut: hereford, charolais, aberdeen angus, limousin, simmental ja ylämaankarja. Rodut voivat erota fysiologisilta ominaisuuksiltaan voimakkaasti ja rotuja jaetaan erilaisiin ryhmiin muun muassa niiden alkuperämantereen perusteella. Yksi tämän tutkimuksen tarkoituksista oli selvittää näiden erojen suuruutta ja vaikutusta teurasominaisuuksien jalostettavuuteen. Näiden asioiden selvittämisen kannalta on oleellista määrittää eri roduille omat perinnölliset tunnuslukunsa jokaiselle teurasominaisuudelle. Teurasominaisuuksien geneettisten tunnuslukujen määrityksen jälkeen testattiin, onko rotujen geneettisissä variansseissa tilastollisesti merkitseviä eroja. Kahta mallia verrattiin: rajoittamatonta mallia, jossa kukin rotu oli omana ominaisuutenaan ja kaikille viidelle rodulle estimoitiin omat varianssikomponentit, sekä rajoitettua mallia, jossa kaikki rodut ovat erillisinä ominaisuuksina, mutta kaikille roduille on estimoitu yksi yhteinen geneettinen varianssi. Tulokset vahvistavat rajoittamattomien mallien paremmuuden rajoitettuihin malleihin verrattuina. Rotujen välillä oli eroja sekä varianssikomponenteissa että periytymisasteissa, mutta johtuen ylämaankarjan pienestä aineistosta, tälle rodulle saatiin vain suuntaa antavia tuloksia. Voidaan todeta, että koska rotujen välillä on eroja, ne mahdollisesti vaikuttavat rotujen jalostusarvojen laskemiseen. Parhaan tuloksen jokaiselle rodulle saisi todennäköisimmin laskemalla jalostusarvot rotukohtaisesti.In the last two decades, a variety of studies have introduced the idea that there are significant differences between levels of variance components and heritabilities, between breeds of beef cattle. In this study the following carcass traits were observed for these differences: slaughter weight, carcass class and carcass fatness. The breeds used for this evaluation were hereford, charolais, aberdeen angus, limousin, simmental and highland cattle. Cattle breeds may differ by their physiological traits and breeds are often divided into groups by their original continents. One of the objectives of this study was to analyse the level of such differences and their impact on the genetic improvement of carcass traits. To successfully define these matters it is essential to determine the genetic parameters of carcass traits for each breed separately. After assessing the levels of genetic parameters for each breed in question, the significance of the differences between genetic variances was evaluated. Two models were compared: an unconstrained model, in which the breeds were seen as different traits, with their own variances and a constrained model in which the breeds were also as separate traits but with one joint variance. The results suggest that the unconstrained model is to be preferred over the constrained model. The differences between the levels of variances and heritabilities were apparent between breeds. For highland cattle the results were only indicative due to the limited amount of data acquired. These differences between the breeds’ genetic parameters may affect the prediction of breeding values severely. Therefore, it may be noted in the light of this study that the best breeding values might be obtained by assessing the breeds separately

It’s complex : studies on the genetics of canine hip dysplasia

This thesis addresses the genetic background of hip dysplasia, a complex hereditary disorder common in many species, including dogs and humans. The highly polygenic nature of hip dysplasia has become evident after many years of arduous research conducted in numerous studies that have explained only a small proportion of the disease heritability in dogs. The studies included in this thesis revealed multiple new loci, a novel regulatory variant for a gene that is imperative to normal joint development and validated numerous loci that have been associated with the disorder. In Study I, genome-wide association analyses uncovered four loci that associated with the disorder with either protective or risk effects. A subsequent targeted resequencing and variant analysis found disease associated variants for multiple genes. Deletion variants in the putative regulatory region of the gene NOG were found to protect against moderate-to-severe hip dysplasia. These variants were shown to downregulate reporter gene expression in vitro. In Study II, different hip dysplasia and osteoarthritis phenotypes were investigated. The genome-wide association analyses revealed three novel loci associated with hip joint incongruity and osteoarthritis. New candidate genes were identified: NOG and NANOS1 for hip joint incongruity and NOX3 and ARID1B for osteoarthritis. In Study III, a total of 21 loci on 14 different chromosomes were validated in across- and within-breed association analyses in a large cohort of dogs comprised of 10 breeds. One locus was specific to the across-breed data. Neddylation-pathway was found to be significantly enriched in a candidate gene set that included 254 genes from the 21 validated loci. These studies have generated new, long-awaited knowledge about the complex genetic background of hip dysplasia and related osteoarthritis in dogs. They also highlighted that mild hip dysplasia and the more severe disease forms may be induced by partially different genetic factors. Validation of associated loci for hip dysplasia has not been conducted to this extent before these studies, so an important step forward was taken in our latest study. Finally, finding causal variants has been uncommon. The regulatory NOG variants were an exciting finding, although their causality in hip dysplasia is yet to be revealed. Overall, our studies emphasise the complexity of the genetic background of hip dysplasia.Tässä väitöskirjatutkimuksessa selvitettiin lonkkaniveldysplasian geneettistä taustaa. Lonkkaniveldysplasia on yleinen monitekijäinen sairaus, jota esiintyy kaikilla nisäkkäillä, kuten koirilla ja ihmisillä. Tämän sairauden perinnöllistä taustaa on selvitetty monissa eri tutkimuksessa lähes kahden vuosikymmenen ajan, mutta tulokset ovat selittäneet vain pienen osan sairauden periytymisasteesta. Tutkimuksemme toi esiin useita uusia perimän alueita, jotka liittyvät sairauteen. Löysimme myös uuden perimän muutoksen, joka sijaistee nivelten normaalille kehitykselle oleellisen geenin mahdollisella säätelyalueella. Lisäksi vahvistimme useita aiemmin julkaistuja perimän alueita. Ensimmäisessä osatyössä löysimme neljä perimän aluetta kahdessa eri kromosomissa, jotka liittyivät lonkkaniveldysplasiaan, ja joilla oli joko lonkkaniveldysplasialta suojaavia tai sairastumisriskiä lisääviä vaikutuksia. Yhden tällaisen alueen kohdennettu sekvensointi ja varianttianalyysi paljasti useita muutoksia koirien perimässä, jotka liittyivät lonkkaniveldysplasian ilmiasuun. NOG-geenin mahdollisella säätelyalueella olevat 24-27 emäksen häviämien havaittiin suojaavan koiria vakavammilta lonkkaniveldysplasian muodoilta. Osoitimme, että nämä häviämät vähensivät reportterigeenin ekspressiota in vitro. Toisessa osatyössä tutkimme erilaisia lonkkaniveldysplasiaa kuvaavia ilmiasuja sekä nivelrikkoa. Perimänlaajuinen assosiaatioanalyysi paljasti kolme perimän aluetta kolmesta eri kromosomista, jotka liittyivät eri lonkkanivelen epäyhdenmukaisuutta eli inkongruenssia kuvaavaan ilmiasuun sekä nivelrikkoon. Löysimme näiltä perimän alueilta useita kandidaattigeenejä. Geenit NOG ja NANOS1 sijaitsivat lonkan inkongruenssiin liittyvällä alueella, kun taas geenit NOX3 ja ARID1B olivat nivelrikkoon liittyvällä perimän alueella. Kolmannessa osatyössä käytimme suurta, kymmenen eri rotua sisältävää, aineistoa ja suoritimme analyysit sekä rotujen välillä että niiden sisällä. Vahvistimme yhteensä 21 perimän aluetta neljässätoista eri kromosomissa. Yksi näistä alueista ilmeni vain analyysissä, joka tehtiin yli rotujen. Vahvistetuilta perimän alueilta kootuista 254 kandidaattigeenistä tehtiin vuorovaikutusanalyysi, jossa havaitiin, että neddylaatio-polku oli rikastunut tässä geenisarjassa. Tämä väitöskirjatutkimus on tuottanut merkittävää uutta tietoa lonkkaniveldysplasian sekä nivelrikon perinnöllisestä taustasta. Tuloksemme korostavat, että lievä lonkkaniveldysplasia eroaa tämän sairauden vakavammista muodoista perimän tasolla. Lonkkaniveldysplasiaan liittyvien perimän alueiden validointi on ollut harvinaista ennen tätä tutkimusta, joten useiden perimän alueiden vahvistaminen tässä väitöskirjatutkimuksessa oli huomattava edistysaskel tutkimusalalle. Myös kausaalisten perimän muutosten löytäminen on ollut hidasta. NOG-geenin häviämä-muutosten löytäminen ja niiden funktionaalisen merkityksen osoittaminen oli erityisen arvokasta, vaikka niiden kausaalisuus lonkkaniveldysplasiaan on vielä osoittamatta. Kaikkiaan tässä väitöskirjatutkimuksessa tuotettu tieto korostaa sitä, kuinka monimutkainen lonkkaniveldysplasian perinnöllinen tausta oikeasti on

An across-breed validation study of 46 genetic markers in canine hip dysplasia

BackgroundCanine hip dysplasia (CHD) is a common disease, with a complex genetic background. Dogs with severe CHD sometimes also suffer from osteoarthritis (OA), an inflammatory, often painful and incurable condition. Previous studies have reported breed-specific genetic loci associated with different hip dysplasia and OA phenotypes. However, the independent replication of the known associations within or across breeds has been difficult due to variable phenotype measures, inadequate sample sizes and the existence of population specific variants.ResultsWe execute a validation study of 46 genetic markers in a cohort of nearly 1600 dogs from ten different breeds. We categorize the dogs into cases and controls according to the hip scoring system defined by the Federation Cynologique Internationale (FCI). We validate 21 different loci associated on fourteen chromosomes. Twenty of these associated with CHD in specific breeds, whereas one locus is unique to the across-breed study. We show that genes involved in the neddylation pathway are enriched among the genes in the validated loci. Neddylation contributes to many cellular functions including inflammation.ConclusionsOur study successfully replicates many loci and highlights the complex genetic architecture of CHD. Further characterisation of the associated loci could reveal CHD-relevant genes and pathways for improved understanding of the disease pathogenesis.Peer reviewe

Genetic dissection of canine hip dysplasia phenotypes and osteoarthritis reveals three novel loci

Background Hip dysplasia and osteoarthritis continue to be prevalent problems in veterinary and human medicine. Canine hip dysplasia is particularly problematic as it massively affects several large-sized breeds and can cause a severe impairment of the quality of life. In Finland, the complex condition is categorized to five classes from normal to severe dysplasia, but the categorization includes several sub-traits: congruity of the joint, Norberg angle, subluxation degree of the joint, shape and depth of the acetabulum, and osteoarthritis. Hip dysplasia and osteoarthritis have been proposed to have separate genetic etiologies. Results Using Federation Cynologique Internationale -standardized ventrodorsal radiographs, German shepherds were rigorously phenotyped for osteoarthritis, and for joint incongruity by Norberg angle and femoral head center position in relation to dorsal acetabular edge. The affected dogs were categorized into mild, moderate and severe dysplastic phenotypes using official hip scores. Three different genome-wide significant loci were uncovered. The strongest candidate genes for hip joint incongruity were noggin (NOG), a bone and joint developmental gene on chromosome 9, and nanos C2HC-type zinc finger 1 (NANOS1), a regulator of matrix metalloproteinase 14 (MMP14) on chromosome 28. Osteoarthritis mapped to a long intergenic region on chromosome 1, between genes encoding for NADPH oxidase 3 (NOX3), an intriguing candidate for articular cartilage degradation, and AT-rich interactive domain 1B (ARID1B) that has been previously linked to joint laxity. Conclusions Our findings highlight the complexity of canine hip dysplasia phenotypes. In particular, the results of this study point to the potential involvement of specific and partially distinct loci and genes or pathways in the development of incongruity, mild dysplasia, moderate-to-severe dysplasia and osteoarthritis of canine hip joints. Further studies should unravel the unique and common mechanisms for the various sub-traits.Peer reviewe

An across-breed validation study of 46 genetic markers in canine hip dysplasia

Abstract Background Canine hip dysplasia (CHD) is a common disease, with a complex genetic background. Dogs with severe CHD sometimes also suffer from osteoarthritis (OA), an inflammatory, often painful and incurable condition. Previous studies have reported breed-specific genetic loci associated with different hip dysplasia and OA phenotypes. However, the independent replication of the known associations within or across breeds has been difficult due to variable phenotype measures, inadequate sample sizes and the existence of population specific variants. Results We execute a validation study of 46 genetic markers in a cohort of nearly 1600 dogs from ten different breeds. We categorize the dogs into cases and controls according to the hip scoring system defined by the Fédération Cynologique Internationale (FCI). We validate 21 different loci associated on fourteen chromosomes. Twenty of these associated with CHD in specific breeds, whereas one locus is unique to the across-breed study. We show that genes involved in the neddylation pathway are enriched among the genes in the validated loci. Neddylation contributes to many cellular functions including inflammation. Conclusions Our study successfully replicates many loci and highlights the complex genetic architecture of CHD. Further characterisation of the associated loci could reveal CHD-relevant genes and pathways for improved understanding of the disease pathogenesis

Perunan tyvimädän tunnistaminen infektiossa vapautuvien yhdisteiden perusteella

Erwinia-bakteerien aiheuttama tyvi- ja märkämätä on yksi pahimmista tautiongelmista perunantuotannossa. Tyvimätä on emomukulasta alkavaa ja siitä perunan varsiin leviävää mätänemistä, kun taas mukuloiden mätänemistä kutsutaan märkämädäksi. Mukuloita pilaava märkämätä aiheuttaa vuosittain suuria varastohävikkejä niin siemen- kuin ruokaperunatuotannossa. Taudin tekee erityisen ongelmalliseksi taudinaiheuttajien leviäminen oireettomana siemenmukulassa kasvikaudesta toiseen. Näkyvät tyvimädän oireet alkavat kehittyä vasta, kun mukulassa on riittävästi bakteerisoluja. Erwinia-bakteerien infektioiden yhteydessä vapautuu haihtuvia yhdisteitä, jotka ovat näille bakteereille ominaisia. Jos nämä yhdisteet voidaan mitata ja määrittää luotettavasti, piilevän tyvimädän infektio voidaan havaita ennen oireiden ilmenemistä ja koko perunaerän/-varaston saastumista tai pilaantumista.MTT Pohjois-Pohjanmaan tutkimusaseman, Turun yliopiston elintarvikekemian laboratorion, fysiikan laitoksen optiikan laboratorion ja Gasera Oy:n yhteistyönä toteuttaman tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, voidaanko piilevä tyvimätä havaita Erwinia-bakteerien infektion yhteydessä vapautuvien haihtuvien yhdisteiden perusteella ennen näkyvien oireiden ilmenemistä. Perunalajikkeen Asterix mukuloita saastutettiin keinotekoisesti Erwinia carotovora alalaji atroseptica -bakteerilla ja säilytettiin huoneen- tai varastolämpötilassa. Haihtuvia yhdisteitä kerättiin eri ajankohtina ja analysoitiin SPME-GC-MS- ja FTIR -menetelmillä. Molemmilla menetelmillä voitiin osoittaa selvä ero terveestä ja Erwi-nia-bakteerilla saastutetusta perunasta vapautuvien haihtuvien yhdisteiden välillä. SPME-GC-MS –menetelmällä ero havaittiin 15-18 ja FTIR-menetelmällä 12-18 tunnin kuluttua saastutuksesta, kun perunat säilytettiin huoneenlämpötilassa (21-23 ºC). Näkyvät mätänemisen oireet alkoivat ilmetä 48 tunnin kuluttua saastutuksesta. Samanlainen selvä ero havaittiin saastutettujen ja saastuttamattomien perunoiden haihtuvissa yhdisteissä, kun perunoita säilytettiin varastolämpötilassa (5 ºC). Inkubointiajan jatkuessa sekä haihtuvien yhdisteiden määrä että pitoisuudet kasvoivat. Saastuttamattomissa kontrollimukuloissa samoja haihtuvia yhdisteitä ei havaittu.Sekä SPME-GC-MS- että FTIR –menetelmät soveltuivat perunoista vapautuvien haihtuvien yh-disteiden määritykseen laboratorio-oloissa, sillä molemmilla menetelmillä voitiin osoittaa selvä ero terveen ja Erwinia-bakteerilla saastutetun perunan välillä ennen näkyvien oireiden ilmenemistä. Menetelmien optimoinnilla ja validoinnilla voidaan saada tarkempia tuloksia mm. yhdisteiden absoluuttisista pitoisuuksista. Kumpikaan menetelmä ei sellaisenaan sovellu piilevän tyvimädän tunnistamiseen tuotanto-oloissa, mutta näillä menetelmillä voidaan kerätä aineistoa, joka mahdollistaa kenttäkelpoisen sovelluksen kehittämisen

The LifeCycle Project-EU Child Cohort Network : a federated analysis infrastructure and harmonized data of more than 250,000 children and parents

Early life is an important window of opportunity to improve health across the full lifecycle. An accumulating body of evidence suggests that exposure to adverse stressors during early life leads to developmental adaptations, which subsequently affect disease risk in later life. Also, geographical, socio-economic, and ethnic differences are related to health inequalities from early life onwards. To address these important public health challenges, many European pregnancy and childhood cohorts have been established over the last 30 years. The enormous wealth of data of these cohorts has led to important new biological insights and important impact for health from early life onwards. The impact of these cohorts and their data could be further increased by combining data from different cohorts. Combining data will lead to the possibility of identifying smaller effect estimates, and the opportunity to better identify risk groups and risk factors leading to disease across the lifecycle across countries. Also, it enables research on better causal understanding and modelling of life course health trajectories. The EU Child Cohort Network, established by the Horizon2020-funded LifeCycle Project, brings together nineteen pregnancy and childhood cohorts, together including more than 250,000 children and their parents. A large set of variables has been harmonised and standardized across these cohorts. The harmonized data are kept within each institution and can be accessed by external researchers through a shared federated data analysis platform using the R-based platform DataSHIELD, which takes relevant national and international data regulations into account. The EU Child Cohort Network has an open character. All protocols for data harmonization and setting up the data analysis platform are available online. The EU Child Cohort Network creates great opportunities for researchers to use data from different cohorts, during and beyond the LifeCycle Project duration. It also provides a novel model for collaborative research in large research infrastructures with individual-level data. The LifeCycle Project will translate results from research using the EU Child Cohort Network into recommendations for targeted prevention strategies to improve health trajectories for current and future generations by optimizing their earliest phases of life.Peer reviewe

Siemenperunan taudinkestävyyttä uudella pesu- ja desinfiointitekniikalla II -tutkimushanke

vBEL/SB