Forskare finner svar i genetiken hos snabbväxande kycklingar

Genom riktad avel har husdjursgenetiker snabbt förädlat fram väldigt snabbväxande kycklingar. Det är en av anledningarna till att priset på kycklingkött är så lågt idag. Trots den stora ekonomiska betydelsen av kycklingars tillväxt vet man ännu väldigt lite vad det är för genetiska mekanismer som gjort det möjligt att avla fram dagens snabbväxande kycklingar, vetenskapligt kända som Gallus gallus.

Genom att utnyttja en unik experimentellt framavlad hönspopulation, ”the Virginia linjes”, har forskare vid Uppsala universitet och Virginia Polytech, ledda av Örjan Carlborg, studerat komplexiteten i den genetiska arkitektur som gjort det möjligt att på bara 50 generationer, avla fram kycklingar som vid åtta veckors ålder, ökat femton gånger i vikt i jämförelse med andra kycklingar. Resultaten beskrivs nu i den senaste upplagan av den ledande tidskriften Molecular Biology and Evolution

I studien har Örjan Carlborgs forskargrupp använt två White Plymouth Rock selektionslinjer, som sedan 1957 avlats för få hög respektive låg kroppsvikt vid åtta veckors ålder. Vid denna tidpunkt vägde linjen med stora hönor i snitt 1,412 g vid åtta veckors ålder, jämfört med genomsnittsvikten 170 gram för de små (dvs endast cirka 8 procent av högviktslinjen). För att studera genetiken bakom skillnaderna mellan de båda linjerna, så korsade man de två selekterade linjerna - efter 40 generationers separat selektion. Kycklingarna i denna korsningspopulation parades därefter slumpmässigt ihop i ytterligare 15 generationer. Denna typ av korsningspopulation är ett kraftfullt verktyg för att studera genetiken bakom skillnaderna mellan de korsade linjerna.

Studien identifierade 22 områden i arvsmassan, som tillsammans förklarade mer än 60 procent av det genetiska bidraget till variationen i kroppsvikt i korsningen mellan de selekterade linjerna.

- Efter snart 20 års studier av genetiken bakom skillnaden mellan de hög- och lågviktsselekterade linjerna börjar vi nu förstå mer om hur komplex genetiken verkligen är, säger Örjan Carlborg.

- Våra experiment visar att även små, fenotypiskt homogena populationer, som våra linjer kommer från, kan innehålla många genetiska varianter som inte skapar variation i populationen förrän man börjar selektera dem. Och när man väl gör det kan egenskaperna förändras extremt mycket och snabbt som svar på ett intensivt selektionstryck.

I studien fokuserade forskarna specifikt på sju områden i arvsmassan, som påverkar kroppsvikten särskilt mycket, så kallade quantitative trait loci eller QTL. Man fann att endast två av dessa områden verkade innehålla en enda, väldefinierad region där en genetisk variant från vardera linjen påverkade kroppsvikten. De andra fem områdena var mer komplexa och innehöll flera varianter. I vissa fall låg de bredvid varandra; så kallade kopplade lokus, eller så var det fler än två genvarianter i ett lokus i minst en av linjerna. Vissa varianters effekter varierade också beroende på genuppsättningen i andra ställen i arvsmassan.

Den detaljerade studien av dessa lokus visade experimentellt att det som många förväntat sig stämmer: dvs. att genetisk anpassning under selektion ofta beror på många gener, men samtidigt att de individuella lokus som bidrar, ofta kommer att vara komplexa. Detta är något som har varit svårt att visa i naturliga populationer, vilket gör experimentella populationer som the Virginia lines till en unik och värdefull resurs, som ger en djupare förståelse för hur den mängd genetiska varianter som finns i hela arvsmassan, tillsammans bidrar till långvarig selektionsrespons.

Genom att fortsätta studera denna population hoppas forskarna kunna fortsätta att bidra med en ökad förståelse om, hur komplexa genetiska mekanismer bidrar till ökad kroppsvikt i höns och hur det kan anpassas till ett riktat genetiskt urval.

- För många genetiker är det slutliga målet i en studie som vår, att finna hur enskilda gener - och mutationerna i dessa, reglerar de egenskaper som man studerar, säger Örjan Carlborg.

- Vi försöker istället förstå hur alla dessa genetiska varianter tillsammans reglerar en egenskap. Då kan vi på ett bättre sätt använda vår information till att förutsäga hur en individ med en viss genotyp kommer att bete sig. På sikt hoppas vi att detta arbete ska bidra till att bättre kunna förutsäga hur till exempel, naturliga populationer kommer att förändras i miljön, nya sätt att förädla djur och växter inom lantbruket samt förutsäga sjukdomsrisk för människor.

Forskningsprojektet är ett samarbete mellan Uppsala universitet, SLU, Högskolan Dalarna, Huazhong Agricultural University, Kina, Virginia Polytechnic Institute and State University, USA.

MS: MBE-17-0070
Title: A complex multi-locus, multi-allelic genetic architecture underlying the long-term selection response in the Virginia body weight line of chickens.

Länk till press-release på engelska I Molecular Biology and Evolution

Kontaktperson:
Professor Örjan Carlborg
Institutionen för Medicinsk Biokemi och Mikrobiologi
Uppsala Universitet
Telefon: +46-18-4714592 (vidarekopplas till mobil)

Email: orjan.carlborg@imbim.uu.se

Presskontakt: 08-471 23 05