Absolute Frequency Atlas from 915 nm to 985 nm based on Laser Absorption Spectroscopy of Iodine

This article reports on laser absorption spectroscopy of iodine gas between 915 nm and 985 nm. This wavelength range is scanned utilizing a narrow linewidth and mode-hop-free tunable diode-laser whose frequency is actively controlled using a calibrated wavelength meter. This allows us to provide an iodine atlas that contains almost 10,000 experimentally observed reference lines with an uncertainty of 50 MHz. For common lines, good agreement is found with a publication by Gerstenkorn et al. [S. Gerstenkorn, P. Luc, Atlas du spectre d'absorption de la molecule d'iode 14800-20000 cm$^{-1}$, Paris: Editions du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 1978]. The new rich dataset allows existing models of the iodine molecule to be refined and can serve as a reference for laser frequency calibration and stabilization.Comment: 7 pages, 4 figures, link to online data depositor

Using an Inbred Horse Breed in a High Density Genome-Wide Scan for Genetic Risk Factors of Insect Bite Hypersensitivity (IBH)

While susceptibility to hypersensitive reactions is a common problem amongst humans and animals alike, the population structure of certain animal species and breeds provides a more advantageous route to better understanding the biology underpinning these conditions. The current study uses Exmoor ponies, a highly inbred breed of horse known to frequently suffer from insect bite hypersensitivity, to identify genomic regions associated with a type I and type IV hypersensitive reaction. A total of 110 cases and 170 controls were genotyped on the 670K Axiom Equine Genotyping Array. Quality control resulted in 452,457 SNPs and 268 individuals being tested for association. Genome-wide association analyses were performed using the GenABEL package in R and resulted in the identification of two regions of interest on Chromosome 8. The first region contained the most significant SNP identified, which was located in an intron of the DCC netrin 1 receptor gene. The second region identified contained multiple top SNPs and encompassed the PIGN, KIAA1468, TNFRSF11A, ZCCHC2, and PHLPP1 genes. Although additional studies will be needed to validate the importance of these regions in horses and the relevance of these regions in other species, the knowledge gained from the current study has the potential to be a step forward in unraveling the complex nature of hypersensitive reactions

Copy number variations in Friesian horses and genetic risk factors for insect bite hypersensitivity

Background: Many common and relevant diseases affecting equine welfare have yet to be tested regarding structural variants such as copy number variations (CNVs). CNVs make up a substantial proportion of total genetic variability in populations of many species, resulting in more sequence differences between individuals than SNPs. Associations between CNVs and disease phenotypes have been established in several species, but equine CNV studies have been limited. Aim of this study was to identify CNVs and to perform a genome-wide association (GWA) study in Friesian horses to identify genomic loci associated with insect bite hypersensitivity (IBH), a common seasonal allergic dermatitis observed in many horse breeds worldwide. Results: Genotypes were obtained using the Axiom® Equine Genotyping Array containing 670,796 SNPs. After quality control of genotypes, 15,041 CNVs and 5350 CNV regions (CNVRs) were identified in 222 Friesian horses. Coverage of the total genome by CNVRs was 11.2% with 49.2% of CNVRs containing genes. 58.0% of CNVRs were novel (i.e. so far only identified in Friesian horses). A SNP- and CNV-based GWA analysis was performed, where about half of the horses were affected by IBH. The SNP-based analysis showed a highly significant association between the MHC region on ECA20 and IBH in Friesian horses. Associations between the MHC region on ECA20 and IBH were also detected based on the CNV-based analysis. However, CNVs associated with IBH in Friesian horses were not often in close proximity to SNPs identified to be associated with IBH. Conclusions: CNVs were identified in a large sample of the Friesian horse population, thereby contributing to our knowledge on CNVs in horses and facilitating our understanding of the equine genome and its phenotypic expression. A clear association was identified between the MHC region on ECA20 and IBH in Friesian horses based on both SNP- and CNV-based GWA studies. These results imply that MHC contributes to IBH sensitivity in Friesian horses. Although subsequent analyses are needed for verification, nucleotide differences, as well as more complex structural variations like CNVs, seem to contribute to IBH sensitivity. IBH should be considered as a common disease with a complex genomic architecture

震災豫防調査會報告第十八號正誤

<p>Insect bite hypersensitivity (IBH), which is a cutaneous allergic reaction to antigens from Culicoides spp., is the most prevalent skin disorder in horses. Misdiagnosis is possible, as IBH is usually diagnosed based on clinical signs. Our study is the first to employ IgE levels against several recombinant Culicoides spp. allergens as an objective, independent, and quantitative phenotype to improve the power to detect genetic variants that underlie IBH. Genotypes of 200 Shetland ponies, 127 Icelandic horses, and 223 Belgian Warmblood horses were analyzed while using a mixed model approach. No single-nucleotide polymorphism (SNP) passed the Bonferroni corrected significance threshold, but several regions were identified within and across breeds, which confirmed previously identified regions of interest and, in addition, identifying new regions of interest. Allergen-specific IgE levels are a continuous and objective phenotype that allow for more powerful analyses when compared to a case-control set-up, as more significant associations were obtained. However, the use of a higher density array seems necessary to fully employ the use of IgE levels as a phenotype. While these results still require validation in a large independent dataset, the use of allergen-specific IgE levels showed value as an objective and continuous phenotype that can deepen our understanding of the biology underlying IBH.</p

Structural and functional characterisation of gene mutations involved in growth and muscle development in pigs

Zoals bij de meeste landbouwhuisdieren, vertoont ook het varkensgenoom e en aanzienlijk aantal mutaties die verantwoordelijk zijn voor uigebreide variatie in fenotype. Door een jarenlange selectieve fokkerij van deze dieren met het oog op de optimalisering van enkele economisch bela ngrijke kenmerken, zijn landbouwhuisdieren vooral interessant in de zoek tocht naar genen die een rol spelen in onder andere groei, bespiering, v leeskwaliteit, gedrag en reproductie. In de fokkerij van beren zij n de twee belangrijkste economische kenmerken spiergroei en gemiddelde d agelijkse gewichtstoename (ADG). De fysiologische regulatie van zo wel spiergroei als ADG staat onder de controle van verschillende genen e n vertonen daardoor een continue verdeling. Daarom worden deze ken merken kwantitatieve kenmerken ( quantitative traits ) genoemd. De regio op een chromosoom waarin een kwantitatief kenmerk gelegen is word t een quantitative trait locus (QTL) genoemd. De lokalisatie van QTL is gebaseerd op verschillende technieken die zowel positie onafhank elijk als positie afhankelijk kunnen zijn. Beide benaderingen hebb en reeds geleid tot de karakterisering van QTL in varkens en het onderzo ek naar QTL is nog steeds gaande. Het doel van dit doctoraatswerk was onderzoek te verrichten naar QTL, ma ar met de nadruk op de studie van QTL met een invloed op spiergroei en A DG in varkens. In een eerste hoofdstuk wordt er een overzicht gege ven van reeds gekende QTL met een invloed op groei en spiergroei in vark ens. In een tweede hoofdstuk wordt een studie beschreven waarin ge tracht wordt het werkingmechanisme te ontrafelen van twee reeds gekende QTL met een invloed op spiergroei bij varkens. Deze QTL werden gel okaliseerd gebruik makend van de positie onafhankelijke en positie afhan kelijke benadering, respectievelijk. In het ryanodine receptor 1 (RYR1) gen, het gen dat codeert voor het belangrijkste Ca2+ k anaal in het sarcoplasmatisch reticulum van de skeletspier, werd een QTL gevonden gebruik maken van de positie onafhankelijke methode. Een nucleotidesubstitutie gevonden op positie 1843 (RYR1 g.1843C&gt;T) w as geassocieerd met een hoger percentage mager vlees en hogere bespierin gsgraad in verschillende varkensrassen, waaronder ook het zwaar bespierd e Piétrain ras. Een tweede QTL met invloed op bespiering in het va rken, gebaseerd op de positie afhankelijke methode, werd ontdekt in het paternaal tot expressie komend IGF2 gen, gelegen op Sus scrofa< /&gt; chromosoom 2. In dit gen leidt een substitutie in een evolution air geconserveerd CpG eiland (IGF2 g.3072G&gt;A) tot een drievoudige stijging van het IGF2 mRNA-gehalte. Dit positief effect op m RNA niveau zorgt dan vervolgens voor een stijging in spiergroei en harto mvang en een daling in vetaanzet. In deze eerste studie werd gevonden dat de IGF2 g.3072G&gt;A mutatie een effect heeft op de IGF2 expressie van speen- tot slachtleeftij d. Dit effect werd gezien in verschillende spiertypes, inclusief d e hartspier. Dieren die de mutatie geërfd hadden van hun vader ver toonden een significant hoger IGF2 expressie niveau in vergelijkin g met dieren die het paternaal wildtype allel droegen. Verder werd er bij beide genotypen voor IGF2 (Apat en Gpat) een significante daling van IGF2 expressie vastgesteld tussen de leeftijd van 4 en 26 weken. Aangezien IGF2 een positieve regulator van spiergroei is komt dit overeen met het gegeven dat relatieve spiergroei in een dier d aalt met de leeftijd. Ook werd er in deze studie een hogere expres sie van IGF2 gevonden in vroeg ontwikkelende spieren vergeleken me t laat ontwikkelende spieren. Dit stemt dan weer overeen met de ke nnis dat de relatieve gewichten van de verschillende, individuele spiere n in een pasgeboren dier vooral afhankelijk zijn van de directe behoefte n van dit dier. Tenslotte werd er in deze studie ook nog een signi ficant effect van de RYR1 g.1843C&gt;T mutatie op de IGF2 expre ssie gevonden. Dieren met het dubbel mutante genotype voor IGF2 en RYR1 bleken een lagere IGF2 expressie te hebben in ve rgelijking met dieren die mutant waren voor IGF2 maar homozygoot w ildtype voor de mutatie in RYR1. Dit zou kunnen verklaard wo rden door het feit dat de mutatie in de RYR1 zorgt voor een verhoo gde Ca2+ efflux uit het Ca2+ kanaal. Hierdoor verhoogt het intrace llulaire Ca2+ niveau wat kan leiden tot de destabilisatie van het IGF 2 mRNA. Zoals reeds vermeld werd is de zoektocht naar QTL in varkens nog steeds gaande. Daarom werden in dit doctoraatswerk ook twee (mogelijke) n ieuwe QTL voor groei en/of spiergroei in varkens bestudeerd. Ook d eze QTL zijn gebaseerd op de positie onafhankelijke (tweede studie) en d e positie afhankelijke (derde studie) benadering. In een derde hoofdstuk werd de karakterisering van het porciene MSTN< /&gt; gen beschreven. Hierbij werd getracht een nieuw QTL voor bespie ring bij varkens te vinden, gebaseerd op de positie onafhankelijke benad ering. Het MSTN gen werd gekozen als kandidaatgen omwille va n het feit dat in het MSTN gen van verschillende diersoorten en de mens, mutaties werden gevonden met een invloed op de spiergroei. Aangezien MSTN een negatieve regulator van spiergroei is, zorgen deze mu taties voor het zogenaamde dubbel bespierde fenotype. Bij varkens bestaat er één ras, namelijk het Belgische Piétrain ras, dat ook zulk ee n dubbel bespierd fenotype vertoont. De gelijkenis tussen deze var kens en het dubbelbespierde rundvee gecombineerd met de wetenschap dat f unctionele mutaties werden gevonden in verschillende landbouwhuisdierras sen, duidden het MSTN gen aan als een goed kandidaatgen. In de zoektocht naar mogelijke polymorfismen in het MSTN gen van het varken werd de sequentie bepaald van het volledige gen, inclusief grote delen van de 5 en 3 UTR. In totaal werden 15 polymorfismen gevond en, 3 daarvan waren gelegen in de promoterregio, 5 waren gelegen in intr on 1 en 7 waren gelegen in intron 2. Eén van deze polymorfismen, g elegen op positie 447 van de promoterregio van het porciene MSTN g en, vertoonde een erg hoge allelfrequentie in het zwaarbespierde Piétrai n ras. Deze mutatie bleek ook een mogelijke bindingsplaats voor de myocyte enhancer factor 3 te vernietigen. Met behulp van real- time PCR werd vervolgens aangetoond dat deze mutatie geassocieerd was m et een significant lagere MSTN expressie op een leeftijd van 4 wek en. Deze leeftijd komt overeen met de aanvang van de differentiati e van de tertiaire spiervezels in het varken. Aangezien MSTN een n egatieve invloed heeft op de spiergroei is een associatie tussen deze mu tatie en een verhoogde bespiering bij varkens dus plausibel. In het vierde hoofdstuk van dit doctoraatswerk werd de studie en karakte risering van een groei-QTL, gelegen op SSC1, beschreven. Deze stud ie was gebaseerd op de positie afhankelijke benaderingswijze. Dit QTL had een effect op groei en er werden geen gecorreleerde effecten gev onden met karkaskenmerken zoals percentage mager vlees of percentage vet . Bij de zoektocht naar een mogelijk postioneel kandidaatgen binne n het betrouwbaarheidsinterval van het groei QTL, werd het MC4R ge n gevonden als een mogelijke kandidaat. MC4R is een G-proteïne gek oppelde receptor die de effecten van leptine inzake voederopname en ener giebalans medieert. In dit gen werd op positie 893 van de coderend e sequentie een guanine-adenine substitutie gevonden (MC4R c.893G&gt;A) met een effect op rugspekdikte en ADG. Een associatiestudie werd uitg evoerd op 611 gelten, jonge zeugen voor hun eerste dracht, van twee synt hetische berenlijnen. Deze berenlijnen waren ofwel voornamelijk ge selecteerd voor percentage mager vlees (lijn A) ofwel voor groei (lijn B ). De associaties tussen groei en karkaskenmerken enerzijds en het MC4R c.893G&gt;A genotype anderzijds werden bestudeerd. Er wer d hierbij gevonden dat in lijn A, de mutatie in MC4R een goede mer ker zou kunnen zijn voor de selectie naar het groei-QTL. In lijn B echter werd er, naast de associatie met groei, ook een associatie gevon den tussen de MC4R mutatie en verschillende karkaskenmerken. Wanneer al deze data, verzameld in de drie vorige hoofdstukken, samengen omen werden, werd het mogelijk onderzoek te doen naar mogelijke interact ies tussen de vier bestudeerde QTL. In deze studie, beschreven in hoofdstuk 5, werd het effect van de mutatie in RYR1 op de IGF2< /&gt; expressie, gevonden in de eerste studie, bevestigd. Verder was in het hart van varkens op een leeftijd van 26 weken de IGF2 expre ssie significant gecorreleerd met het MSTN genotype. Dit sug gereert dat de QTL die bestudeerd werden in dit doctoraatsonderzoek een verschillend werkingsmechanisme hebben in de hartspier van het varken, v ergeleken met de skeletspierenDANKWOORD SAMENVATTING SUMMARY LIST OF PUBLICATIONS LIST OF ABBREVIATIONS TECHNICAL NOMENCLATURE TABLE OF CONTENTS INTRODUCTION AND OBJECTIVES 1 CHAPTER 1: STATE OF THE ART 7 1.1 POSITION INDEPENDENT APPROACH 11 1.1.1 ASSOCIATION ANALYSIS 11 1.1.2 CANDIDATE GENE APPROACH 11 1.1.2.1 Candidate genes associated with muscle development 12 1.1.2.1.1 Ryanodine receptor 1 (RYR1) 12 1.1.2.1.1.1 Genomic and proteomic organisation of Ryanodine receptor 1 12 1.1.2.1.1.2 Expression of porcine Ryr1 14 1.1.2.1.1.3 Function and regulation of Ryr1 in skeletal muscle 14 1.1.2.1.1.4 RYR1 g.1843C>T mutation 17 1.1.2.1.2 Myostatin (MSTN) 18 1.1.2.1.2.1 Genomic and proteomic organisation of porcine MSTN 18 1.1.2.1.2.2 Expression of porcine MSTN 19 1.1.2.1.2.3 Function of MSTN in myogenesis 21 1.1.2.1.2.4 Reported natural occurring functional mutations of MSTN in species other than the pig 28 1.1.2.2 Candidate genes associated with average daily gain 31 1.1.2.2.1 Pituitary-specific transcription factor 1 31 1.1.2.2.2 Leptin 32 1.1.2.2.3 Melanocortin 4-receptor 33 1.2 POSITION DEPENDENT APPROACH 34 1.2.1 GENOME WIDE SNP GENOTYPING 34 1.2.2 TOTAL GENOME SCAN 34 1.2.2.1 Characterisation of a QTL for muscle mass based on a total genome scan 40 1.2.2.1.1 Insulin-like growth factor 2 (IGF2) 40 1.2.2.1.1.1 Genomic and proteomic organisation of IGF2 40 1.2.2.1.1.2 Expression of IGF2 42 1.2.2.1.1.3 Function of IGF2 in myogenesis 44 1.2.2.1.1.4 The mutation in intron 3: IGF2 Intron3-g.3072G>A 47 1.2.2.2 Characterisation of a QTL for growth based on a total genome scan 49 1.2.2.2.1 An overview of reported growth QTL 50 1.2.2.2.2 QTL mapped in an experimental population 53 1.2.2.2.3 QTL mapped in a commercial population 55 CHAPTER 2: THE ASSOCIATION OF THE RYR1G.1843C>T MUTATION WITH THE EFFECT OF THE IGF2 INTRON3-G.3072G>A MUTATION ON MUSCLE HYPERTROPHY 57 2.1 ABSTRACT 59 2.2 INTRODUCTION 59 2.3 MATERIALS AND METHODS 60 2.3.1 ANIMALS AND SAMPLES 60 2.3.2 EXTRACTION OF DNA AND TOTAL RNA 61 2.3.3 GENOTYPING 61 2.3.4 MEASUREMENT OF IGF2 EXPRESSION USING QUANTITATIVE REAL-TIME PCR 62 2.3.5 STATISTICAL ANALYSES 62 2.4 RESULTS 62 2.5 DISCUSSION 65 CHAPTER 3: CHARACTERISATION OF THE COMPLETE PORCINE MSTN GENE AND EXPRESSION LEVELS IN PIG BREEDS DIFFERING IN MUSCULARITY 69 3.1 ABSTRACT 71 3.2 INTRODUCTION 71 3.3 MATERIALS AND METHODS 73 3.3.1 ANIMALS 73 3.3.2 EXTRACTION OF DNA AND RNA 74 3.3.3 SEQUENCING THE PORCINE MSTN GENE 74 3.3.4 ANALYSIS OF THE OBTAINED SEQUENCE 76 3.3.5 MEASUREMENT OF MSTN EXPRESSION USING QUANTITATIVE REAL-TIME PCR 76 3.3.6 STATISTICAL ANALYSES 76 3.4 RESULTS 77 3.4.1 POLYMORPHISMS IN THE PORCINE MSTN GENE 77 3.4.2 GENOMIC STRUCTURE OF PORCINE MYOSTATIN AND FUNCTIONAL ANALYSIS OF PROMOTER AND INTRONS 78 3.4.3 EXPRESSION STUDY OF MSTN 82 3.5 DISCUSSION 83 CHAPTER 4: IMPROVING THE GROWTH POTENTIAL OF COMMERCIAL SLAUGHTER PIGS: SELECTION FOR A GROWTH QTL ON SUS SCROFA CHROMOSOME 1 89 4.1 ABSTRACT 91 4.2 INTRODUCTION 91 4.3 MATERIALS AND METHODS 93 4.3.1 ANIMALS 93 4.3.2 GROWTH AND CARCASS QUALITY TRAITS 93 4.3.3 EXTRACTION OF DNA 94 4.3.4 GENOTYPING MC4R 94 4.3.5 STATISTICAL ANALYSES 94 4.4 RESULTS 94 4.5 DISCUSSION 96 CHAPTER 5: INTERACTIONS BETWEEN GENES INVOLVED IN GROWTH AND MUSCU-LARITY IN PIGS: IGF2, MSTN, RYR1 AND MC4R 101 5.1 ABSTRACT 103 5.2 INTRODUCTION 103 5.3 MATERIALS AND METHODS 105 5.3.1 ANIMALS 105 5.3.2 EXTRACTION OF DNA AND RNA 106 5.3.3 GENOTYPING 106 5.3.4 MEASUREMENT OF IGF2 AND MSTN EXPRESSION USING QUANTITATIVE REAL-TIME PCR 107 5.3.5 STATISTICAL ANALYSES 107 5.4 RESULTS 108 5.4.1 MSTN EXPRESSION 108 5.4.2 IGF2 EXPRESSION 109 5.5 DISCUSSION 110 CHAPTER 6: GENERAL DISCUSSION AND PERSPECTIVES 113 6.1 INTRODUCTION 115 6.2 SKELETAL MUSCLE GROWTH 117 6.2.1 INSULIN-LIKE GROWTH FACTOR 2 AND RYANODINE RECEPTOR 1 117 6.2.2 MYOSTATIN 122 6.2.3 MELANOCORTIN 4 RECEPTOR, CANDIDATE GENE FOR A QTL FOR GROWTH 122 6.2.4 INTERACTIONS BETWEEN THE FOUR QTN STUDIED 123 6.3 HEART MUSCLE GROWTH 133 REFERENCES 137 PICTURES OF BREEDS, LINES AND PHENOTYPES DISCUSSED IN THE PHD THESIS 149status: publishe

Afstammingscontrole: een blik achter de schermen

status: publishe

Genomic selection applied to the elimination in hernias and other birth defects in pigs

status: publishe

Mutations in the Myostatin gene leading to hypermuscularity in mammals: indications for a similar mechanism in fish?

The transforming growth factor β (TGF-β) superfamily encodes secreted factors that are important in regulating embryonic development and tissue homeostatis in adults. Myostatin (MSTN, encoded by MSTN) or 'growth and differentiation factor 8', a member of this superfamily, is a negative regulator of skeletal muscle growth and is highly conserved among animal species. In 1997, a mutation associated with the so-called double-muscling phenotype in cattle was found in the MSTN gene. During the years following the discovery of the first MSTN mutation, other mutations were found in cattle and other mammalian species, and MSTN became one of the most thoroughly studied genes in animals. The aim of this review is mainly to describe the functional mutations located in the MSTN genes of several mammalian species, leading to double muscling in these animals. Furthermore, in light of the increasing importance of fish genetics, the possibility of functional mutations in piscine MSTN with a similar effect as in mammals, and a genetic model for MSTN research in fish, will also be discussed.status: publishe

Half of 23 Belgian dog breeds has a compromised genetic diversity, as revealed by genealogical and molecular data analysis.

peer reviewedThe genetic diversity in 23 dog breeds raised in Belgium was investigated using both genealogical analysis and microsatellite markers. Some of these breeds are native breeds, with only small populations maintained. Pedigree and molecular data, obtained from the Belgian kennel club, were used to calculate the inbreeding coefficients, realised effective population size as well as probabilities of gene origin and average observed heterozygosity. Inbreeding coefficients ranged from 0.8 to 44.7% and realised effective population size varied between 3.2 and 829.1, according to the used method and breed. Mean observed heterozygosity ranged from 0.47 to 0.73. Both pedigree and molecular methods reveal low genetic diversity and presence of bottlenecks, especially in native Belgian breeds with small population sizes. Furthermore, principal component analysis on the set of investigated diversity parameters revealed no groups of breeds that could be identified in which similar breeding strategies could be applied to maintain genetic diversity