POLYMORFISMUS GENU PRO RECEPTOR RŮSTOVÉHO
Transkript
POLYMORFISMUS GENU PRO RECEPTOR RŮSTOVÉHO
Acta fytotechnica et zootechnica – Mimoriadne číslo 2006 Eva HRADECKÁ a kolektív Obrázek 2 Podíl mrtvě narozených telat prvotelek a krav v závislosti na délce březosti Figure 2 Portion of stillbirth calves of heifers and cows to relation on gestation lenght 30,00 25,00 % 20,00 prvotelky 15,00 krávy 10,00 5,00 295 292 289 286 283 280 277 274 271 268 265 0,00 délka březosti Závěr Střední vazba mezi výsledkem a průběhem porodu, charakterizovaná hodnotou korelačního koeficientu 0,48 odpovídá zjištění, že více než polovina mrtvě narozených telat přichází na svět normálním porodem. Z hlediska hodnocení délky březosti byla zaznamenána velmi slabá negativní vazba (-0,05) mezi touto vlastností a výsledkem porodu, když s prodlužující březostí až do 290 dne klesal i podíl mrtvě narozených telat, který dále u krav zůstával pod úrovní 4 %, ale u prvotelek vzrůstal zřejmě vlivem nepoměru velikosti telete a průchodnosti porodních cest na 8,76 %. Dosud provedené analýzy dat budou sloužit jako podklady při sestavování modelu pro odhad genetické proměnlivosti časné mortality telat. Práce byla finančně podporována grantem MZe ČR NAZV QF3012. Literatura BERGLUND, B. 1996. Ongoing research on the causes of variation in calving performance and stillbirth in Swedish dairy cattle. Interbull Bull., 12, 78-83. FUERST, C. - EGGER-DANNER, C. 2003. Multivariate Evaluation for Calving Ease and Stillbirth in Austria and Germany. Interbull Bull., 31, 47-51. HABERS, A. - SEGEREN, L. - DE JONG, G. 2000. Genetic Parameters for Stillbirth in the Netherlands. Proc. of the 2000 Interbull Meeting, Bled, Slovenia, May 14 – 15, Bulletin No. 25, 117-122. HANSEN, M. - MISZTAL, I. - LUND, M.S. - PEDERSEN, J. - CHRISTENSEN, L.G. 2004. Undesired Phenotypic and Genetic Trend for Stillbirth in Danish Holsteins. J. Dairy Sci. 87, 1477-1486. MEYER, C.L. - BERGER, P.J. - KOEHLER, K.J. THOMPSON, J.R. - SATTLER, C.G. 2001. Phenotypic Trends in incidence of stillbirths for Holsteins in the United States. J. Dairy Sci., 84, 515-523. PHILIPSSON, J. - STEINBOCK, L. - BERGLUND, B. 1997. Considering stillbirths in the breeding program? Interbull Bull., 18, 25 – 27. STEINBOCK, L. - NASHOLM, A. - BERGLUND, B. JOHANSSON, K. - PHILIPSSON, J. 2003. Genetic Effects on Stillbirth and Calving Difficulty in Swedish Holsteins at First and Second Calving. J. Dairy Sci., 86, 2228 – 2235. STEINBOCK, L. - JOHANSSON, K. - NASHOLM, A. BERGLUND, B. - PHILIPSSON, J. 2005. Genetic Evaluation of Stillbirth and Calving Difficulty in Swedish Red and White Dairy Cattle. Proc. of the 56th EAAP Meeting, 5 – 8 June, Uppsala, Sweden, CG2.10, 5 s. Kontaktní adresa: Ing. Eva Hradecká, Ph.D., katedra genetiky, šlechtění a výživy, ZF JU v Českých Budějovicích, 370 05 České Budějovice, [email protected] Acta fytotechnica et zootechnica – Mimoriadne číslo Nitra, Slovaca Universitas Agriculturae Nitriae, 2006, s. 224 POLYMORFISMUS GENU PRO RECEPTOR RŮSTOVÉHO HORMONU U BÝKŮ HOLŠTÝNSKÉHO A ČESKÉHO STRAKATÉHO SKOTU THE POLYMORPHISM OF GROWTH HORMONE RECEPTOR GENE IN HOLSTEIN AND CZECH PIED BULLS E. HRADECKÁ, V. ŘEHOUT, J. ČÍTEK Jihočeská univerzita, České Budějovice, Česká republika The aim of this study was to analyse the polymorphism at position 257 in exon X of the GHR gene and to investigate its association with the parameters of growth in Czech Pied cattle, and the breeding values for milk production in German Holstein. The genetic analysis showed the prevalence of allele A in both breeds (0, 933 in Holstein, 0,735 in Czech 224 Acta fytotechnica et zootechnica – Mimoriadne číslo 2006 Eva HRADECKÁ a kolektív Pied). The statistical analysis did not show any significant gene substitution effect on growth, milk production or milk composition. Further investigations will be useful for better understanding on the effect of this GHR polymorphism. Key words: Czech Pied cattle; Holstein cattle; GHR; growth; milk production Růstový hormon uplatňuje svůj vliv na růst a metabolismus prostřednictvím interakce se specifickým receptorem (growth hormone receptor, GHR) na povrchu cílových buněk. Následně změny ve funkčních oblastech GHR mohou ovlivnit vazbovou kapacitu a signální dráhu, a tedy měnit aktivitu růstového hormonu v cílových tkáních. Vzhledem ke klíčové úloze růstového hormonu při iniciaci a udržení laktace i v regulaci růstu, byl GHR navržen jako kandidátní gen pro znaky související s produkcí masa a mléka u skotu. Receptor růstového hormonu je členem rodiny cytokinin / hematopoetinových receptorů. U skotu je kódován genem umístěným na chromozómu 20 mezi TGLA126 a GMBT41 (Moody et al., 1995). Na chromozómu 20 byl v dřívějších výzkumech (Georges et al., 1995; Arranz et al., 1998) zmapován QTL ovlivňující produkci a složení mléka, a právě polymorfismus GHR je společně s nedaleko umístěným (7 MB) genem pro receptor prolaktinu (PRLR) jedním z nejvážnějších kandidátů pro vysvětlení tohoto efektu (Viitala et al., 2006). Gen kódující bovinní GHR sestává z 9 exonů (číslo 2 - 10) v translatované oblasti, a z dlouhé 5´- nekódující oblasti, která zahrnuje 9 netranslatovaných exonů IA - II (Jiang & Lucy, 2001).Tři jednonukleotidové polymorfismy (SNP) byly nalezeny v 5´-nekódující oblasti GHR genu (Aggrey et al., 1999): RFLP-AluI (A/T), RFLPAccI a RFLP-StuI (obě C/T), přičemž Falaki et al. (1996) a Aggrey et al. (1999) popisují vztah mezi RFLP-AluI a produkcí mléčného tuku. Ge et al. (1999) detekovali prostřednictvím RFLP-NsiI v promotorové oblasti transici A/G; a dále popsali její vztah s koncentrací IGF-I v krevní plazmě a růstovými vlastnostmi plemene angus (Ge et al., 2003). Další 4 SNP popisují Ge et al. (1999) v exonu 10, kódujícím cytoplasmatickou oblast GHR. Ty jsou umístěny na pozicích 76 (T/C), 200 (G/A), 229 (T/C) a 257 (A/G). Z toho SNP na pozicích 200 a 257 indukují substituci aminokyselin Ala/Thr a Ser/Gly, zbývající dva jsou tiché mutace. Vztah polymorfismu na pozici 257 se 14 ukazateli masné užitkovosti analyzovali Di Stasio et al. (2005) a zjistili vyšší hodnoty ztráty okapem masa u jedinců A nesoucích alelu GH společně se signifikantním efektem dominance. Celkem 10 SNP popisují Blott et al. (2003). Jeden z nich, T/A substituce v exonu 8, podmiňuje substituci aminokyselin F279Y v transmembránové oblasti receptoru, a významně ovlivňuje procentický obsah bílkovin a tuku, méně pak dojivost, u holštýnského skotu a plemene jersey. Toto zjištění potvrzují Viitala et al. (2006) analýzou vlivu polymorfismu GHR a PRLR u plemene ayrshire, když průkazný je vliv snp1 GHR na procento mléčného tuku a bílkovin a vliv snp5 PRLR na objem produkce obou složek. 2 nové SNP identifikovali v oblasti 5´ Maj et al. (2005): Fnu4HI a Sau961 (obě C/T), přičemž druhý z nich může sloužit také jako marker při detekci hybridů mezi Bos taurus (homozygotní CC) a Bos indicus (homozygotní TT). Materiál a metody Izolace DNA byla provedena ze vzorků krve 270 německých plemenných býků holštýnského skotu a 74 testovaných býků českého strakatého skotu. Zaměřili jsme se na detekci 257 SNP polymorfismu se sekvencemi primerů 5´-GCT AAC TTC ATC GTG GAC AAC-3´ (forward) a 5´-CTA TGG CAT GAT TTT GTT CAG-3´ (reverse). Jako restrikční enzym jsme použili AluI, fragmenty byly rozděleny elektroforézou na agarózovém gelu, obarveny ethidium bromidem a vizualizovány UV zářením. Alela G sestávala ze dvou fragmentů v délce 191 a 151 bp, alela A ze tří fragmentů 191, 101 a 50 bp. U 225 býků německého holštýna byly k dispozici plemenné hodnoty pro produkci mléka, tuku, bílkovin, procentický obsah bílkovin a tuku v mléce i relativní plemenná hodnota pro produkci mléka. U všech býků českého strakatého skotu byly zaznamenány informace o přírůstku od narození a přírůstku v testu. Výsledky a diskuze Frekvence alel pro 257 SNP sledovali Ge et al. (2000) a Di Stasio et al. (2005) u masných plemen skotu s rozdílnými výsledky. Ge et al. (2002) udávají u plemene angus četnosti alel A 0,782, G 0,218, genotypů AA 0,605, GA 0,355 a GG 0,040. Oproti tomu Di Stasio et al. (2005) uvádějí ve dvou skupinách plemene piemont vyrovnané četnosti obou alel (0,49 A, 0,51 G) s distribucí genotypů 0,24 AA, 0,50 GA a 0,39 GG u býků zařazených do testu výkrmnosti a 0,42 A, 0,58 G s distribucí 0,24 AA, 037 GA a 0,39 GG u jatečných býků. Polymorfismus v exonu X popisují dále Viitala et al. (2006), kteří udávají u plemene ayrshire četnosti A 0,87 a G 0,13. Sledované četnosti u holštýnského a českého strakatého skotu potvrdily převahu alely A u obou plemen s vyšším zastoupením G u druhého jmenovaného. Rozdíly v alelických četnostech mezi oběma plemeny byly statisticky vysoce významné. Tabulka 1 Četnosti alel a genotypů GHR u býků holštýnského a českého strakatého skotu genotyp / alela AA GA GG A G Table 1 počet 239 26 5 504 36 holštýnský relativní četnost 0,885 0,096 0,019 0,933 0,067 český strakatý počet relativní četnost 44 0,542 31 0,383 6 0,075 119 0,735 43 0,265 Frequencyof alleles and genotypes in Holstein and Czech Pied bulls 225 Acta fytotechnica et zootechnica – Mimoriadne číslo 2006 Tabulka 2 Průměrný denní přírůstek býků českého strakatého skotu podle genotypu GHR přírůstek v testu genotyp AA genotyp AG genotyp GG alela A alela G od narození genotyp AA genotyp AG genotyp GG alela A alela G Table 2 n průměr 74 1 466,50 42 1 466,05 18 1 469,43 4 1 450,75 112 1 466,89 36 1°465,28 74 1 298,69 42 1 301,03 18 1 294,50 4 1 303,50 112 1 299,00 36 1 296,50 minimum maximum 1 273,00 1 273,00 1 275,00 1 372,00 1 273,00 1 275,00 1 077,00 1 077,00 1 110,00 1 258,00 1 077,00 1 275,00 1 803,00 1 763,00 1 803,00 1 517,00 1 803,00 1 803,00 1 592,00 1 592,00 1 493,00 1 358,00 1 613,00 1 493,00 sm. odchylka 118,73 118,35 123,29 58,88 119,61 112,49 97,75 105,45 89,13 42,60 101,66 81,22 Average of day growth of Czech Pied bulls by genotypes GHR Průměry přírůstků a plemenných hodnot pro ukazatele mléčné užitkovosti uvádějí tabulky č. 2 a 3. Rozdíly mezi skupinami podle genotypů byly vyhodnoceny analýzou variance, v žádné kategorii však nebyly nalezeny statisticky významné rozdíly. Prostým porovnáním průměrů lze zaznamenat do jisté míry nepříznivou asociaci alely G a mléčné užitkovosti, variabilita plemenných hodnot v rámci genotypů GA či GG však byla příliš vysoká na to, aby bylo možné usuzovat na jednoznačný trend. Podobně v oblasti průměrných denních přírůstků českých strakatých býků hodnocených v testu a od narození nebyly zaznamenány statisticky významné rozdíly, což odpovídá sledování Ge et al. (2003) i pozdější asociační studii autorů Di Stasio et al. (2005), kteří analyzovali celkem 14 znaků masné užitkovosti, a přes obecně nepříznivý vztah alely A ke všem parametrům potvrzují pouze její signifikantní vliv na ztráty hmotnosti masa okapem. Tabulka 3 Plemenné hodnoty pro mléčnou užitkovost holštýnských býků podle genotypu GHR genotyp / alela AA relativní mléko 105,60 ± 12,25 GA 103,15 ± 10,23 GG 96,00 ± 14,92 A 105,49 ± 0,59 G 101,11 ± 2,31 průměr 105,213 sm. odch. ± 12,222 Table 3 mléko tuk kg % 600,86 - 0,03 ± 583,81 ± 0,29 461,90 0,03 ± 597,62 ± 0,30 329,00 -0,22 ± 627,50 ± 0,20 594,10 -0,03 ± 28,63 ± 0,01 423,93 - 0,04 ± 111,13 ± 0,06 583,516 -0,026 ± 588,178 ± 0,292 tuk kg 21,05 ± 22,25 20,50 ± 11,71 -6,50 ± 20,81 21,03 ± 1,06 12,79 ± 4,11 20,516 ± 21,802 bílkoviny % 0,00 ± 0,10 0,00 ± 0,11 -0,01 ± 0,05 0,00 ± 0,01 - 0,00 ± 0,02 0,001 ± 0,104 bílkoviny kg 20,28 ± 17,68 15,55 ± 17,51 9,75 ± 21,45 20,05 ± 0,87 13,89 ± 3,37 19,671 ± 17,842 Breeding value for milk production of Holstein bulls by genotypes GHR Závěr Analýza ukazatelů růstu testovaných býků českého strakatého skotu a mléčné užitkovosti plemenných býků Eva HRADECKÁ a kolektív německého holštýna nepotvrdily žádnou významnou asociaci 257SNP v exonu X genu pro receptor růstového hormonu. Podobné výsledky uvádějí Ge et al. (2003) v souvislosti s růstem u plemen angus, Di Stasio et al. (2005) ve vztahu k masné užitkovosti u plemene piemont i Viitala et al. (2006) ve vztahu k mléčné užitkovosti plemene ayrshire. Z tohoto hlediska se tento konkrétní polymorfismus nejeví jako využitelný marker pro parametry růstu a mléčné užitkovosti. Práce vznikla v rámci řešení výzkumného záměru MSM 6007665806. Literatura AGGREY, S.E. - YAO, J. - SABOUR, M.P. - LIN, C.Y. ZADWORNY, D. - HAYES, J.F. - KUNLEIN, U. 1999. Markers within the regulatory region of the growth hormone receptor gene and their association with milkrelated traits in Holsteins. J. Hered., 90, 148-151. ARRANZ, J.J. - COPPIETERS, W. - BERZI, P. CAMBISANO, N. - GRISART, B. - KARIM, L. - MARCQ, F. - MOREAU, L. - MEZER, C. - RIQUET, J. - SIMON, P. VANMANSHOVEN, P.- WAGENAAR, D. - GEORGES, M. 1998. A QTL affecting milk yield and composition maps to bovine chromosome 20: a confirmation. Anim. Genet., 29, 107 - 115. BLOTT, S. - KIM, J. - MOISIO, S. - SCMIDT-KUNTZEL, A. - CORNET, A. - BERZI, P. - CAMBISANO, N. - FORD, C. - GRISARD, B. - JOHNSON, D. - WONG, J. - VILKKI, J. GEORGES, M. - FARNIR, F. - COPPIETERS, W. 2003. Molecular dissection of a quantitative trait locus: a phenylalanine-to-tyrosine substitution on the transmembrane domain of the bovine growth hormone receptor is associated with major effect on milk yield and composition. Genetics, 163, 253-266. FALAKI, M. - GENGLER, N. - SNEYERS, M. - PRANDI, A. - MASSART, S. - FORMIGONI, A. - BURNY, A. PORTELLE, D. - RENAVILLE, R. 1996. Relationships of polymorphisms for growth hormone and growth hormone receptor genes with milk production traits for Italian Holstein-Friesian bulls. J. Dairy Sci., 79, 1446 - 1453. GE, W. - DAVIS, M.E. - HINES, H.C. - IRVIN, K.M. 1999. Twoallelic DGGE polymorphism detected in a promoter region of bovine GHR gene. Anim. Genet., 30, 71. GE, W. - DAVIS, M.E. - HINES, H.C. - IRVIN, K.M. SIMMEN, R.C. 2003. Association of single nucleotide polymorphism in the growth hormone and growth hormone receptor genes with blood serum insuline-like growth factor I concentration and growth in Angus cattle. J. Anim. Sci., 81, 641-648. GEORGES, M. - NIELSEN, D. - MACKINNON, M. MISHRA, A. - OKIMOTO, R. - PASQUINO, A.T. SARGEANT, L.S. - SORENSEN, A. - STEELE, M.R. ZHAO, X. - WOMACK, J.E. - HOESCHELE, I. 1995. Mapping quantitative trait loci controlling milk production by exploiting progeny testing. Genetics, 139, 907 - 920. JIANG, H.A. - LUCY, M.C. 2001. Variants of the 5´ unstranslated region of the bovine growth hormone receptor mRNA: isolation, expression and effects on translational efficiency. GeneI, 265, 45 - 53. MAJ, A. - PAREEK, C.S. - KLAUZIŃSKA, M. ZWIERZCHOWSKI, L. 2005. Polymorphism of 5´-region of 226 Vaclav REHOUT a kolektív Acta fytotechnica et zootechnica – Mimoriadne číslo 2006 the bovine growth hormone receptor gene. J. Anim. Breed. Genet., 122, 414 - 417. MOODY,M.D.E. - POMP, D. - BARENDSE, W. WOMACK, J.E. 1995. Assignment of the growth hormone receptor gene to bovine chromosome 20 using linkage analysis and somatic cell mapping. Anim. Genet., 26, 341 - 343. VIITALA, S. - SZYDA, J. - BLOTT, S. - SCHULMAN, N. LIDAUER, M. - MÄKI-TANILA, GEORGES, M. - VILKKI, J. 2006. The Role of the Bovine Growth Hormone Receptor and Prolactin Receptor Genes in Milk, Fat and Protein Production in Finnish Ayrshire Dairy Cattle. Genetics, Published Articles Ahead 10.1534/genetics.105.046730 of Print, June 4, Kontaktní adresa: Ing. Eva Hradecká, Ph.D., Katedra genetiky, šlechtění a výživy, ZF JU v Českých Budějovicích, Studentská 13, 370 05 České Budějovice; e-mail: [email protected] Acta fytotechnica et zootechnica – Mimoriadne číslo Nitra, Slovaca Universitas Agriculturae Nitriae, 2006, s. 227 INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE VE VÝUCE GENETIKY NA JIHOČESKÉ UNIVERZITĚ V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH INFORMATION TECHNOLOGY IN TEACHING GENETICS AT THE UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN THE CZECH REPUBLIC V. ŘEHOUT 1, E. HRADECKÁ 1, J. ČÍTEK 1, A. KÚBEK 2 1 Jihočeská univerzita, České Budějovice, Česká republika poľnohospodárska univerzita, Nitra 2 Slovenská Department of genetics, animal breeding and nutrition of AF USB in České Budějovice belongs to academic workplaces, whose plans include also the field of pedagogy development. Three major projects, fundamental in term of genetics, were presented this year. First of them is the realization of a genetic informative centre, which was supplied with information technology gained from the winning project of Ministry of Education. The genetic informative centre offers programs for genetic calculations, which either came of its own production, or were freely distributed via Internet. Programs as PHYLIP, DISPAN or MANTIS software, used for students´ scientific work or/and exercising, belong to the best established.Second project was the processing of multimedia text named “Genetically modified organisms – theory, reality, ethics, risks and legislative”. Its several versions including the simplified one for lifelong learning classes are accessible on web pages of Department of genetics, animal breeding and nutrition (http://home.zf.jcu.cz/public/departments/koz). Third project develops the incorporation of advanced biometrical methods in teaching of animal breeding. It deals with the application of maximum likelihood, Bayesian analysis or survival analysis in the estimation of genetic parameters and breeding values aimed at the formation of textbook and simple exercise programs. Key words: genetics; information technology; didactics Součástí působení vysokoškolského akademického pracovníka od lektora, přes asistentské funkce až po docenta a profesora je vedle vědecké práce i povinnost rozvíjet vysokoškolskou pedagogiku a hledat metody její optimalizace, které přispějí ke zvýšení efektivnosti pedagogické práce, validitě hodnocení studentů a v konečném efektu i ke kvalitě poznání a úrovni vzdělanosti vysokoškolských absolventů. Současná doba, která je poznamenána bezuzdnou honbou za impaktovanými publikacemi, vysokoškolské pedagogice a natož jejímu rozvíjení nepřeje. Z činnosti vysokoškolského pedagoga se vytrácí práce na učebních pomůckách, rozvíjení pedagogických metod, hledání nových, racionálních forem výuky a to zejména proto, že mnozí akademičtí funkcionáři tuto snahu a její výsledky vůbec nehodnotí. Vysokoškolští pedagogové jsou dokonce oficiálně nabádáni k tomu, aby veškeré své konání podřídili vědě a zajišťování kvalitní výuky ponechali nejnižším pedagogickým funkcím. Přes tyto obecně nepříznivé podmínky pro rozvoj vysokoškolské pedagogiky je potřeba upozornit na tři, přece jen příznivé skutečnosti. V České republice je to především existence Fondu rozvoje vysokých škol, který je institucí Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy a který již řadu let podporuje rozvoj modernizace výuky na což ročně rozděluje nemalé finanční prostředky. V České republice není prakticky vysoká škola nebo univerzita, která by v minulém období nezískala významné finanční 227