Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Pferdezucht, Farbgenetik, Pferdegenomprojekt, Rassen, Biodiversität, Produkteverfolgbarkeit
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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Horse breeding, Equine coat colour genetics, Horse genom project, Breeds, Biodiversity, Traceability
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die Vererbungslehre der Fellfarben und die molekulare Definition von Farbgenen bei Pferden ist von wissenschaftlichem (Tiermodelle, Biodiversität) wie auch pferdezüchterischem Interesse (Farbenselektion) und hat in der Rassenzucht traditionell grosse Bedeutung. Die Analyse von Pferdefarbgenen und deren Funktion sind Beiträge zum Pferdegenomprojekt sowie zur biomedizinischen Grundlagenforschung.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The genetics of coat colours and the molecular definition of coat colour genes in horses is of scientific interest (animal models, biodiversity) as well as of interest to the livestock industry (coat colour selection) and has a traditionel importance in pure bred animal populations. The characterization of coat colour genes and their function are contributions to the horse genome project and to biomedical research.
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Projektziele
(Deutsch)
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Dissertaton Frau Carola Mau am Institut für Nutztierwissenschaften ETH Zürich und der veterinärmedizinischen Fakultät Uni Zürich. Charakterisierung von Farbgenen beim Pferd. Aufdecken von Mutationen (Polymorphismen) und daraus Entwicklung von genetischen Tests zur Bestimmung von Allelen für spezifische Fellfarbvarianten bei Equiden. Beitrag im Rahmen des seit 1995 international laufenden Pferdegenomprojektes. Testangebot für die Pferdezüchter , insbesondere derjenigen der Schweizer Freibergerrasse.
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Projektziele
(Englisch)
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DVM thesis for Miss Carola Mau at the Animal Science Department ETH Zürich and the Vet Faculty Uni Zürich. Characterization of coat colour genes in the horse. Detection of mutations (poylmorphisms) and development of molecular genetic tests, to define alleles, specific for certain coat colour patterns in equids. Contributions to the international horse genome project. Routine genetic testing for horse breeders, in particular breeders of the Swiss Freiberger breed.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Zusammenfassung
Über die Domestikation versuchte der Mensch Einfluss auf Verhalten, Morphologie und Äusseres der Nutztiere zu nehmen. Durch Selektion und dem Einsatz ausgewählter Zuchttiere sind über alle Nutztierspezies hinweg eine Vielzahl von Phänotypen entstanden.
Die dominant weisse Fellfarbe ist eine Form der Depigmentierung, die bei vielen Säugetieren auftritt. Beim Pferd wie bei der Maus wirkt die Mutation für "Dominant Weiss (W)" in reinerbiger Form letal. In der Schweizer Freibergerpferderasse (Franches-Montagnes - FM) lässt sich "Dominant Weiss (W)" auf eine einzelne weisse Stute, "Cigale", geboren 1957, zurückführen. Offiziell werden in der FM-Population keine weissen Hengste zur Zucht eingesetzt. Ausgehend von "Cigale" wird deshalb, von wenigen Ausnahmen abgesehen, die weisse Fellfarbe nur über die Mutterlinie vererbt und gehalten. Die Eltern von "Cigale" waren nicht weiss, entsprechend ist "Cigale" ein Beispiel für eine Spontanmutation wie sie etwa alle 10-3 bis 10-5 Mal während der Meiose stattfindet.
Das Schwergewicht der vorliegenden Arbeit lag in der Zuweisung des "Dominant Weiss Locus (W)" mittels genetischer Kopplungsanalyse auf eine Chromosomenregion des Pferdes. Die Basis dafür bildete ein Pedigree von insgesamt 87 Tieren (53 genotypisierbar) in dem die weisse Fellfarbe segregiert.
Der Mikrosatellit ASB23 erwies sich als gekoppelt mit (W) und ermöglichte die Zuweisung des W-Locus auf eine Region von Chromosom ECA 3q. Der in derselben Chromosomenregion liegende Tyrosinkinaserezeptor (KIT) drängte sich als Kandidatengen geradezu auf. Das KIT-Gen ist zusammen mit dem KIT-Liganden (KITLG) verantwortlich für einen normal funktionierenden Ablauf der Melanogenese, Hämatopoese und Gametogenese. Beim Pferd sind die beiden Farbphänotypen "Roan" und "Tobiano" bereits nachweislich mit Mutationen in KIT assoziiert. Auch bei anderen Spezies, insbesondere bei der Maus, sind Pigmentstörungen im Zusammenhang mit Mutationen in KIT bekannt.
Im Anschluss an die chromosomale Zuweisung des W-Locus, wurde versucht mittels Sequenzierung einzelner Bereiche im Kandidatengen KIT, die kausale Mutation für "Dominant Weiss (W)" aufzudecken. Ausser einem "Single Nucleotide Polymorphism" (KITSNPIn3) in Intron 3, erwies sich keiner der sequenzierten Abschnitte als polymorph in unserer Pferdefamilie. Mit Hilfe von KITSNPIn3 und zwei weiteren Mikrosatelliten von ECA3q (TKY353, LEX7) gelang es aber, die W-Mutation innerhalb des KIT-Gens genauer zu positionieren.
Die vorliegenden eigenen Resultate und vergleichbare Erkenntnisse bei der Maus, insbesondere funktioneller Art (W-Mutation, W37-Mutation), deuten darauf hin, dass die Mutation für "Dominant Weiss (W)" beim Pferd im Bereich zwischen Exon 9 bis 11, in der transmembranalen Domäne von KIT lokalisiert sein dürfte.
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Umsetzung und Anwendungen
(Englisch)
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Summary
Throughout domestication, humans took influence on behaviour, morphology and appearance of livestock animals. Through selection and the utilisation of specific breeding stock, many different phenotypes have been developed.
The "dominant white coat colour (W)" is a sort of depigmentation, found in all kind of mammals. In the horse, similar to mice, the mutation responsible for the white phenotype is lethal when homozygous. In the Franches-Montagnes (FM) horses from Switzerland, the "dominant white" coat colour first appeared in a mare called "Cigale", born in 1957. All white horses in the FM population can be traced back to "Cigale". Officially no male carriers of dominant white are used for reproduction in the FM breed. Therefore, dominant white segregates almost only through the dams. The parents of "Cigale" have not been white. Thus, "Cigale" is an example for a spontaneous mutation, which occurs about every 10-3 to10-5 times during meiosis.
The main goal of this study was to map the "dominant white locus (W)" to a specific equine chromosome region using genetic linkage analysis. Prerequisite for the study was a pedigree of 87 animals (53 suitable for genotyping), segregating for "dominant white (W)".
Microsatellite ASB23 was found linked to (W) and allowed to map the W-locus to a region on chromosome ECA 3q. Tyrosine kinase receptor (KIT), previously mapped to this same chromosome region, was suspected an evident candidate gene. KIT and its ligand (KITLG) are responsible for the normal function of melanogenesis, haematopoesis and gametogenesis. In horses, already two phenotypes, roan and tobiano, are associated with mutations in KIT. In other species, especially in mice, pigmentation disorders caused by mutations in KIT are also known.
The genetic mapping of the W-locus, was followed by sequencing specific parts of the KIT gene in order to find the responsible mutation for "dominant white (W)". Apart from a "single nucleotide polymorphism" (KITSNPIn3) in intron 3, no other sequenced region in KIT was found polymorphic in our horse family. However, KITSNPIn3, together with two other microsatellites from ECA 3q (TKY353, LEX7), allowed to fine-map the W-mutation within the KIT gene.
These results, and comparable functional data from mice (W-mutation, W37-mutation), indicate that the mutation for "dominant white (W)" in horses is most possibly located between exon 9 and 11, in the transmembrane domain of KIT.
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Umsetzung und Anwendungen
(Französisch)
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Résumé
Au cours de la domestication, l'homme a tenté d'agir sur le comportement, la morphologie et l'aspect visuel des animaux de rente. Par la sélection et l'utilisation d'animaux avec une forte valeur d'élevage, toutes sortes de phénotypes ont ainsi été développés.
La couleur de robe "blanc dominant (W)" est une forme de dépigmentation retrouvée chez différents mammifères. Chez le cheval, comme chez la souris, la mutation responsable pour ce phénotype blanc est létale à l'état homozygote. Dans la race Franches-Montagnes (FM) en Suisse la robe blanche dominante apparaît pour la première fois chez la jument "Cigale" née en 1957. Tous les chevaux blancs dans la population FM sont des descendants de "Cigale". Officiellement l'utilisation des étalons blancs dans la reproduction n'est pas permise chez le FM. Par conséquent, la robe blanche - l'allèle (W) - ne se transmet pratiquement que par les juments. Les parents de "Cigale" n'étaient pas porteurs de la robe blanche. "Cigale" est donc un exemple d'une mutation spontanée, un incident très rare, qui s'est produit pendant la méiose et dont la fréquence est estimée de 10-3 à 10-5.
Le but principal de cette étude était la localisation du locus "blanc dominant (W)" sur un chromosome équin, par analyse de liaison. L'analyse est basée sur un pédigree de 87 chevaux où ségrège la robe "blanc dominant (W)", dont 53 avec un prélèvement susceptible d'être génotypé.
Une liaison génétique entre le microsatellite ASB23 et le locus (W) nous a permis de localiser ce gène dans une région du chromosome équin ECA 3q. Comme le récepteur de la tyrosine kinase (KIT) avait été localisé auparavant dans cette même région, ce gène apparaît comme un candidat évident pour la suite de l'analyse. Ceci parce que KIT et son ligand (KITLG) sont responsables du fonctionnement normal de la mélanogénèse, de l'hématopoïèse et de la gamétogénèse. Chez le cheval, deux phénotypes de robe, "roan" et "tobiano", sont associés à des mutations dans KIT. Dans d'autres espèces, particulièrement chez la souris, des maladies liées à la pigmentation, provoquées par des mutations dans KIT sont aussi connues.
La localisation génétique du locus (W) a été poursuivie par le séquençage de différents segments de KIT afin de trouver la mutation responsable de la robe "blanc dominant (W)". A part un "single nucleotide polymorphism" (KITSNPIn3) dans l'intron 3, aucun autre polymorphisme n'était présent dans KIT dans notre famille de chevaux. Toutefois, le marqueur KITSNPIn3 et deux autres microsatellites d'ECA 3q (TKY353, LEX7) ont permis de préciser la localisation de la mutation (W) dans le gène KIT.
Nos résultats, ainsi que les données fonctionnelles déjà connues chez la souris - mutation (W), mutation (W37) - indiquent que la mutation "blanc dominant (W)" chez le cheval est très probablement située entre l'exon 9 et l'exon 11 dans le domaine transmembranaire de KIT.
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Neue Kenntnisse/Literatur
(Deutsch)
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Rieder S., Taourit S., Mariat D., Langlois B. and Guérin G. (2001) Mutations in the Agouti (ASIO), the Extension (MC1R) and the Brown (TYRP1) Loci and their Association to the Coat Colour Phenotypes in Horses (Equus caballus). Mammalian Genome, in press.
- Rieder S., Stricker Ch., Joerg H., Dummer R. and Stranzinger G. (2000) A comparative genetic approach for the investigation of aging grey horse melanoma. J. Anim. Breed. Genet., 117: 73-82
- Bowling A.T., Shiue Y-L., Caetano A.R., Metallinos D., Millon L.V., Murray J.D. and Rieder S. (2001) Chromosome and synteny assignments for candidate coat color genes of horses. In preparation.
- Marklund S., Moller M., Sandberg K., and Anderson L. (1999) Close association between sequence polymorphism in the KIT gene and the roan coat color in horses . Mammalian Genome, 10: 283-288
- Santschi E.M., Purdy A.K., Valberg S.J., Vrotsos P.D., Kaese H. and Mickelson J.R. (1998) Endothelin receptor B polymorphism associated with lethal white foal syndrome in horses. Mammalian Genome 9: 306-309
- Marklund S., Moller M.J., Sandberg K. and Andersson L. (1996) A missense mutation in the gene for melanocyte-stimulating hormone receptor (MC1R) is associated with the chestnut coat color in horses. Mammalian Genome, 7:12, 895-899
- Barsh G.S. (1996) The genetics of pigmentation: from fancy genes to complex traits. Trends in Genetics, 12:8, 299-305
- Sponenberg D.P. (1996) Equine color gentics . Iowa State Univerity Press, Ames USA
- Bowlilng A.T., Ruvinsky A. (200) The Genetics of the Horse. CABI Publishing, CAB International, Oxon UK
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Neue Kenntnisse/Literatur
(Englisch)
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Rieder S., Taourit S., Mariat D., Langlois B. and Guérin G. (2001) Mutations in the Agouti (ASIO), the Extension (MC1R) and the Brown (TYRP1) Loci and their Association to the Coat Colour Phenotypes in Horses (Equus caballus). Mammalian Genome, in press.
- Rieder S., Stricker Ch., Joerg H., Dummer R. and Stranzinger G. (2000) A comparative genetic approach for the investigation of aging grey horse melanoma. J. Anim. Breed. Genet., 117: 73-82
- Bowling A.T., Shiue Y-L., Caetano A.R., Metallinos D., Millon L.V., Murray J.D. and Rieder S. (2001) Chromosome and synteny assignments for candidate coat color genes of horses. In preparation.
- Marklund S., Moller M., Sandberg K., and Anderson L. (1999) Close association between sequence polymorphism in the KIT gene and the roan coat color in horses . Mammalian Genome, 10: 283-288
- Santschi E.M., Purdy A.K., Valberg S.J., Vrotsos P.D., Kaese H. and Mickelson J.R. (1998) Endothelin receptor B polymorphism associated with lethal white foal syndrome in horses. Mammalian Genome 9: 306-309
- Marklund S., Moller M.J., Sandberg K. and Andersson L. (1996) A missense mutation in the gene for melanocyte-stimulating hormone receptor (MC1R) is associated with the chestnut coat color in horses. Mammalian Genome, 7:12, 895-899
- Barsh G.S. (1996) The genetics of pigmentation: from fancy genes to complex traits. Trends in Genetics, 12:8, 299-305
- Sponenberg D.P. (1996) Equine color gentics . Iowa State Univerity Press, Ames USA
- Bowlilng A.T., Ruvinsky A. (200) The Genetics of the Horse. CABI Publishing, CAB International, Oxon UK
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Arbeitsvorgang/Stand der Arbeiten
(Englisch)
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Project finished
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