Genome-wide association study for milk performance and reproduction traits in Russian Holstein cattle population

Russian. Целью исследований было изучение полногеномных ассоциаций полиморфизмов единичных нуклеотидов (SNP) с племенной ценностью голштинских быков-производителей по признакам молочной продуктивности и воспроизводства. Скрининг SNP проводили с помощью Illumina BovineSNP50K v2 BeadChip у 195 быков-производителей, проверенных по качеству потомства, и 61 молодых быков, оцененных по родословной. Сбор и анализ информации по хозяйственно полезным качествам дочерей быков осуществляли на основе баз данных племенного учета в 77 хозяйствах Московской области. Племенную ценность (EBV) определяли по показателям молочной продуктивности и воспроизводительным качествам: удой за 305 сут лактации (MY), массовая доля жира (FC) и белка (PC), количество молочного жира (FY) и белка (PY), возраст первого отела (CA), трудность отела (CD), кратность осеменений (CR), продолжительность сервис-периода (DO) и стельности (GL), межотельный период (CI). Общее число SNP, отобранных по результатам контроля качества, составило 41370. Значения коэффициентов наследуемости для признаков воспроизводства колебались от 0,035 для CR до 0,221 для CA, тогда как для показателей молочной продуктивности они достигали более высоких значений — от 0,250 для FC до 0,401 для PC. Было обнаружено несколько высокозначимых SNP для признаков молочной продуктивности и воспроизводства. Получены данные по точной локализации мутаций для признаков репродукции: BTB-01622929 на BTA1 для CA, ARS-BFGL-NGS-89711 на BTA27 для CR, ARS-BFGL-NGS-117881 на BTA5 для DO, BTA-31636-no-rs на BTA1 и Hapmap26774-BTA-163037 на BTA27 для CI. Аддитивный эффект по ряду показателей превышал 9,0%. В геноме отмечали референтные мутации с высокой степенью значимости в генах TRAFD1, LOC786966, DGAT1, SLC16A7, DUSP26 и CCDC58. Показано, что использование полногеномного анализа позволяет с высокой степенью точности картировать QTL признаков продуктивности и воспроизводства с низкой и умеренной наследуемостью. (Табл. 2. Ил. 2. Библ. 41)

English. The objective of the study was to evaluate the whole-genome associations between single nucleotide polymorphisms (SNPs) and estimated breeding values (EBVs) for milk performance and reproduction traits in Russian Holsteins. The SNP screening was performed in 195 progeny-tested service bulls and 61 pedigree-assessed young bulls using Illumina Bovine SNP50 v2 BeadChip. The collection and analysis of data on economic traits of the bulls’ daughters was carried out on the basis of pedigree records in 77 farms of Moscow region. The EBVs were calculated for milk performance traits (305-d milk yield (MY), milk fat content (FC), milk protein content (PC), milk fat yield (FY) and milk protein yield (PY)) and reproduction performance (age at fist calving (CA), calving difficulty (CD), conception rate (CR), days open (DO), gestation length (GL) and interval between calving (CI)) using BLUP Sire Model approach. In total 41370 SNPs were selected for the association analysis based on the quality control results. Heritability coefficient values for reproduction traits ranged from 0.035 for CR to 0.221 for CA, whereas for milk performance traits they were higher, from 0.250 for MY to 0.401 for PC. According to the Bonferroni and LocFdr tests, we have identified several high-significant SNPs which were associated both with milk performance and with fertility traits. Several SNPs were found to be associated with reproduction traits, i.e. BTB-01622929 on BTA1 for CA, ARS-BFGL-NGS-89711 on BTA27 for CR, ARS-BFGL-NGS-117881 on BTA5 for DO, BTA-31636-no-rs on BTA1 and Hapmap26774-BTA-163037 on BTA27 for CI. Significant effects of SNPs explained up to more than 9.0% of additive genetic variances. Some of the referent mutations with most significant effect were located within or close to the genes TRAFD1, DGAT1, SLC16A7, DUSP26 and CCDC58. Thus, application of a genome-wide analysis allows mapping with high accuracy the QTL for medium and low heritable performance and reproduction traits in Russian Holsteins.