Download
1 / 24
240 likes | 355 Vues
בחירת פרים לפי מערך של 54,000 סמנים גנטיים – דו"ח התקדמות. יהודה ולר, אפרים עזרא, יואל זרון, גיורא גליק, איל סרוסי ומיכה רון המחלקה לבקר וגנטיקה, מינהל המחקר החקלאי התאחדות מגדלי בקר, שיאון. סריקת גנום הבקר הישראלי.
E N D
בחירת פרים לפי מערך של 54,000 סמנים גנטיים – דו"ח התקדמות יהודה ולר, אפרים עזרא, יואל זרון, גיורא גליק, איל סרוסי ומיכה רון המחלקה לבקר וגנטיקה, מינהל המחקר החקלאי התאחדות מגדלי בקר, שיאון
סריקת גנום הבקר הישראלי • בשנת 2008 הוחלט ע"י ועדת ספר העדר והטיפוח להסב את מערך הטיפוח הישראלי המבוססת על בחירת פרים צעירים לפי מבחן צאצאים לסלקציה גנומית של פרים צעירים. • עד ינואר 2010, נקבעו גנוטיפים עבור 912 פרים בשבב ה-דנ"א של חברת Illumina. • השבב כולל 54,001 סמנים גנטיים המפוזרים על פני כל 30 הכרומוזומים של הבקר, בכיסוי של כשני סמנים בממוצע לכל גן בגנום הבקר.
סריקת גנום הבקר הישראלי, מדגם הפרים • נסרקו פרים נולדו בין 1975 ו-2005. • לכל הפרים יש מבחן צאצאים עם הישנות מעל 50% עבור תכונות יבול חלב. • לכמעט כל הפרים יש מבחנים גם עבור רת"ס, פוריות, והתמדה. • מדגם זה כולל את כל הפרים מגזע הולשטיין, שהדנ"א שלהם ניתן לדגימה ושעברו מבחן צאצאים בישראל.
הפקת הדנ"א וקביעת הגנוטיפים • הדנ"א הופק במעבדה של היחידה לגנטיקה במכון וולקני מזרמת פרים. • היברידיזציה של השבבים, וקביעת הגנוטיפים, בוצעה על ידי מכון רפפורט בטכניון. • כל הסמנים היו מהסוג של פולימורפיזם בבסיס דנ"א יחיד (SNP), וכולם היו דו-אללים.
תוצאות קביעת הגנוטיפים על 912 פרים • מתוך 49,248,912 צרופים פר*סמן (54,001 סמנים כפול 912 פרים) היו 810,115 גנוטיפים לא מפוענחים (1.64%). • לפי הנחיית חברתIllumina נפסלו קריאות עם "איכות קריאה" הנמוכה מ-70%. • לאחר סינונים אלו נותרו 40,708,396 גנוטיפים תקינים (83%).
אישור הסמנים • נפסלו סמנים בהם תדירות האלל הנדיר נמוכה מ-5% וסמנים עם זהות בגנוטיפ מעל 0.95 עם הסמן העוקב בכרומוזום, בהנחה שאלו סמנים זהים. • נותרו 39,790 סמנים תקינים מתוך 54001 (74%). • וואן-רדן ושות' (2009) קיבלו תוצאות מאוד דומות על אוכלוסיית ההולשטיין של ארה"ב.
מיפוי הסמנים • מתוך הסמנים האלה היו 483 בכרומוזומי המין, ו-1,164 סמנים לא ממופים. • עבור יתרת הסמנים שמופו לכרומוזומי הגוף (אוטוזומים) נבדקה סטיית התפלגות הגנוטיפים מהצפוי לפי חוק הרדי-ווינברג. • סטייה משמעותית יכולה להעיד על טעות שיטתית בקביעת הגנוטיפים. • היו רק 145 סמנים עם סטייה הגדולה מ-20% בין שיעור ההטרוזיגוטים הצפוי למצוי.
קביעת השפעות הסמנים על התכונות הכלכליות, שלב ראשון • נאמדה השפעת כל סמן על התכונות לפי מודל ליניארי הכולל את השפעת אלל הסמן והשפעת שנת הלידה של הפר. • נבדקו 13 תכונות: יבול חלב, שומן וחלבון, ריכוז שומן וחלבון, רת"ס, פוריות נקבית, הישרדות, התמדה, אופן המלטה, תמותת וולדות, שיעור תאומים, ואינדקס הטיפוח 07PD.
השפעת SNP בכרומוזום 7 על % חלבון אומדן תורשה % חלבון גנוטיפ ל-SNP
בעיתיות בניתוח התוצאות • היות ובוחנים 40,000~ סמנים, רמות מובהקות רגילות של 1-5% הן חסרות משמעות. • ניתן להעריך את התוצאות לפי "שיעור הגילוי השגוי" (False discovery rate). עבור רמת מובהקות נתונה ה-FDR שווה: תוחלת מספר הסמנים המובהקים במקרה מספר הסמנים "המובהקים" בפועל למשל, משמעות FDR של 0.1 הוא ש-90% של ההשפעות הן "אמיתיות", ולא התקבלו במקרה.
שיעור הגילוי השקרי (FDR) עבור 100 ההשפעות המובהקות ביותר לתכונות באינדקס הטיפוח הישראלי
בחירת הסמנים לחישוב אומדני הורשה על בסיס סמנים, שלב שניים. • עבור כל תכונה נותחו אלף ההשפעות המובהקות ביותר שנמצאו בשלב ראשון לפי שיטת REML (נראות מרבית מוגבלת) במודל הכולל גם את השפעת התורשה הכמותית לפי מטריצת הקשרים הגנטיים בין הפרים. • בכל ניתוח נכללו ההורים והסבים של כל פר עם גנוטיפ. • נבחרו 300 הסמנים עם ההשפעות החזקות ביותר לפי מודל זה לחישוב אומדני הורשה (א"ה) על בסיס סמנים.
בדיקת היתכנות תוצאות • חושבו א"ה על בסיס רשומות של פרות עם תאריך ההמלטה קודם לחודש אוקטובר 2005 (הקובץ החלקי). • כתוצאה מחיתוך הרשומות נוצרה קבוצה של 137 פרים עם מבחן צאצאים לפי המבחן ביוני 2010 (א"ה 2010) אך בלי בנות בקובץ החלקי. • עבור 137 הפרים חושבו א"ה על פי תוצאות הקובץ החלקי בשתי שיטות: (1) ממוצע א"ה של ההורים. (2) א"ה הורים והשפעת 300 הסמנים בעלי ההשפעה הגבוהה ביותר שנמצאו בקובץ החלקי.
חישוב השפעת הסמנים על התכונות • חושבו את השפעת 300 הסמנים על כל אחת מהתכונות העיקריות לפי "מודל הפרה". • מודל זה כלל את כל התחלובות עם תאריך ההמלטה לפני אוקטובר 2005. • הגורמים במודל הם השפעת הפרה, התחלובה והסמנים. • עבור כל הפרות נקבעה ההסתברות לקבלת שני האללים של כל סמן על בסיס הגנוטיפים של ההורים. • לאחר שנקבעה השפעת כל סמן, נקבעו השפעות כלל הסמנים ע"י סכום ההשפעות של כל 300 הסמנים לכל פר.
רגרסיות ומקדמי הקביעה בין סכום השפעות 300 סמנים וא"ה הנוכחי של 912 פרים
מסקנות מהמתאמים • מקדמי הקביעה היו בין 0.08 עבור רת"ס ועד 0.37 עבור שומן. • ככל שהמתאם היה גבוה יותר, גם הרגרסיה הייתה גבוהה יותר. • הרגרסיות היו מעל אחד עבור תכונות יבול חלב והתמדה, ופחות מאחד עבור רת"ס ופוריות.
קביעת נוסחת חישוב א"ה של פרים בקובץ החלקי על בסיס סמנים • בקובץ החלקי היו 775 פרים עם גנוטיפים לסמנים, א"ה 2010 וא"ה הורים. • עבור פרים אלה נקבעה "נוסחת חיזוי" של א"ה ע"י מודל רגרסיה. • המשתנה התלוי היה א"ה 2010 של הפר לפי הקובץ החלקי. • המשתנים הבלתי תלויים היו א"ה ממוצע ההורים, סכום השפעת הסמנים ושנת לידת הפר. • השתמשנו במקדמים אלה לחשב א"ה של הפרים בקובץ החלקי על בסיס אותם הגורמים.
חיזוי א"ה של הפרים הצעירים בנוסף לחיזוי א"ה של הפרים הצעירים בממוצע א"ה של ההורים, חיזוי א"ה של הפרים הצעירים חושב בשלוש שיטות. • החיזוי שווה לממוצע אומדני ההורשה של ההורים, לפי ההרצה על הקובץ החלקי לאחר תיקון להשפעות הסמנים, והשפעות הסמנים שלהם שנאמדו מהקובץ החלקי. • החיזוי כלל בנוסף לשיטה ראשונה את גורם שנת הלידה של הפרים. השתמשנו במקדמי הרגרסיה של שלושה הגורמים האלה לחשב את א"ה של הפרים הצעירים. • נאמדו מקדמי הרגרסיה של גורם הסמנים וממוצע הורים לפי מדגם של הפרים הצעירים.
ממוצעים וסטיות תקן של א"ה של פרים הצעירים לפי ממוצעי ההורים ושלושת שיטות האמידה
מסקנות מהממוצעים וסטיות תקן • עבור כל התכונות סטית התקן בין א"ת לפי שלוש השיטות הכוללת הסמנים, היו גדולות יותר מאשר ס"ת בין א"ה הורים. • ממוצע א"ה ההורים היה מוטה למעלה יחסית לא"ה הנוכחי עבור כל התכונות, להוציא את הרת"ס. • שיטה 3 היא בלתי מוטה לפי ההגדרה. • בשיטות 1 -2 הקטנו את ההטיה עבור שומן וחלבון. • שיטה 2 גם הקטינה את ההטיה עבור חלב וההתמדה.
מתאמים בין א"ה נוכחים של הפרים הצעירים וממוצעי ההורים וא"ה המחושבים על הבסיס הסמנים לפי שלוש השיטות
מסקנות • המתאמים היו דומים בשלוש שיטות החיזוי. • עבור שומן וחלבון המתאמים בין א"ה הנוכחים וא"ה המחושבים לפי סמנים היו גבוהים יותר מאשר המתאמים בין א"ה הנוכחים וממוצע ההורים. • עבור יתר התכונות לא היה יתרון לא"ה המחושבים על בסיס סמנים. • ראוי לזכור שעבור התכונות עם תורשתיות נמוכה, בפרט פוריות, התרומה של ההורים לא"ה של הבן היא יותר משמעותית.
השלב הבא • תוך שבועיים אנחנו מקווים לשלוח מדגם של 270 פרים נוספים לקביעת גנוטיפים. • המדגם הזה יכלול את כל הפרים הצעירים הנמצאים ב"שיאון" ושטרם גמרו את מבחן הצאצאים, כל הפרים עם מבחן צאצאים שלא נכללו במדגמים הקודמים בגלל סיבות מגוונות והפרים שהגנוטיפ שלהם לא התאיםלגנוטיפ של האב הרשום בספר העדר.
תודה!הגנוטיפים נקבעו ע"י א' שיין ונ' אבידןהמרכז לפרמוגנטיקה מכון רפפורט למחקר במדעי הרפואההטכניון, חיפה
