Feinkartierung eines QTL für die somatische Zellzahl auf BTA02 und molekulargenetische Charakterisierung positioneller und funktioneller Kandidatengene für Mastitisresistenz in der Rasse Dt. Holstein - Görtz, Ines; Justus Liebig University Giessen (My University, 2011)
Ziel dieser Arbeit war es, den von Bennewitz et al. (2003) auf BTA02 gefundenen QTL fürdie SCS beim Rind mittels weiterer Marker zu validieren und feiner zu kartieren. Unter Einbezug von Expressionsdaten, welche im Rahmen eines Teilprojektes bei Kühen mit einergenetisch differenten Prädisposition für Mastitis gewonnen wurden, sollten anschließendpositionelle und funktionelle Kandidatengene innerhalb dieses QTLs ausgewählt werden undpotenziell merkmalsassoziierte Varianten innerhalb dieser Gene auf eine Assoziation mit derHöhe der somatischen Zellzahl in der Rasse Dt. Holstein überprüft werden.Durch die Anwendung eines Kopplungsgleichgewichts konnte der QTL für SCS auf BTA02bestätigt und das Konfidenzintervall (Thomsen et al., 2000; Bennewitz et al., 2003) des QTLsvon 128 cM auf 38 cM reduziert werden. Dies wurde durch den Einbezug weiterer siebenFamilien und eine Erhöhung der Markeranzahl um das 4fache erreicht. Eingesetzt wurde einGranddaughter Design mit insgesamt 10 Familien und 1121 nachkommengeprüften Söhnen,welche mit Hilfe von insgesamt 27 Markern (2 SNPs, 25 Mikrosatelliten) typisiert wurden.Des Weiteren wurde im Zuge einer Einzelmarkerregression ein signifikanter Einfluss derMarker (ILSTS098, p < 0.05; BMS778, p < 0.01) auf den QTL gefunden, wobei jedoch nur derMarker BMS778 einen starken Effekt auf die QTL-Varianz ausübte.Die Berechnung der exakten Markerpositionen ergab eine für die deutsche Holstein-Population spezifische Markerkarte für BTA02, die für weitere Analysen zur Klärung derEinflüsse dieses Chromosoms auf ökonomisch bedeutende Merkmale genutzt werden kann.Innerhalb des genomweit-signifikanten, 38 cM großen Konfidenzintervalls des 1. QTL-Peakswurden die Gene Interleukin 8- Rezeptor A (CXCR1), Insulin-Like-Growth-Factor-Bindungsprotein-2 (IGFBP2) und Phosphatidylinositol-3-Phosphate /Phosphatidylinositol 5-Kinase, Type III (PIP5K3) als Kandidatengene ausgewählt und auf möglichemerkmalsbeeinflussende Genvarianten hin untersucht. Die Auswahl der Gene wurde hierbeidurch den Einbezug der Genexpressionsdaten und Informationen über den funktionellenHintergrund der Gene optimiert.Für die molekulargenetische Charakterisierung der Kandidatengene wurde eine PCRDirektsequenzierungdurchgeführt. Innerhalb der sequenzierten Bereiche wurden Mutationen detektiert, von denen sieben anhand der von Tabor et al. (2002) beschriebenenKriterien für eine Assoziationsanalyse ausgewählt und mit Hilfe des vorhandenenTiermaterials untersucht wurden. Zusätzlich wurde die Relevanz eines von Cobanoglu et al.(2006) beschriebenen Polymorphismus in STAT1 geprüft.Für keinen der untersuchten SNPs wurde eine signifikante Assoziation mit der somatischenZellzahl gefunden. Auch die in der kanadischen bzw. amerikanischen Holstein FriesianPopulation gefundene Assoziation der Polymorphismen im Gen CXCR1 (Youngerman et al.,2004a; Leyva-Baca et al., 2008b) und die mögliche Relevanz des Polymorphismus inSTAT1(Cobanoglu et al., 2006) konnte nicht bestätigt werden.Weitere Untersuchungen von Kandidatengenen in der unmittelbaren Umgebung des MarkersBMS778 sind in Betracht zu ziehen.

Aim of this study was the verification and the refined mapping of the QTL for SCS onBTA02, detected by Bennewitz et al. (2003). Following this, a selection of positional andfunctional candidate genes in the refined area should be made using expression data of cattlewith a different predisposition to mastitis. Subsequently variants of these candidate genesshould be analysed for their possible associations with somatic cell score in the HolsteinFrisian population.Using linkage analysis the QTL could be verified. Furthermore a successful reduction of theconfidence interval from 128 cM (Thomsen et al., 2000; Bennewitz et al., 2003) to 38 cM wasrealised by increasing the number of markers 4-fold and analysing additional seven families.A granddaughter design of 10 German Holstein grandsire families with 1121 progeny testedsons - wich were typed with 27 markers (2 SNPs, 25 microsatellites) - was used. Furthermore,two individual markers with a significant effect (ILSTS098, p < 0.05; BMS778, p < 0.01) onthe QTL were found by regression analysis. However the marker ILSTS098 explained only avery small portion of the QTL variance, while BMS778 had a much greater effect.Calculating the exact position of the used markers a specific marker map for the GermanHolstein population could be built, which may be used as a tool for further analysis of thepotential influence of BTA02 on economically important traits.Within the 38 cM confidence interval of the first QTL peak the following candidate geneswere chosen an analysed for polymorphisms: Interleukin 8- Rezeptor A (CXCR1), Insulin-Like-Grow-Factor -Bindungsprotein-2 (IGFBP2) and Phosphatidylinositol-3-Phosphate/Phosphatidylinositol 5-Kinase, Type III (PIP5K3). This selection of genes was made byusing expression data and considering their function in the metabolic pathway.To detect polymorphisms, the candidate genes were sequenced. Within the sequenced areas11 polymorphisms were detected. Applying the criteria of Tabor et al. (2002) seven of thispolymorphisms were selected for association analysis. Additionally the relevance of a SNP inSTAT1 detected by Cobanolgu et al. (2006) was tested. For all polymorphisms screeningmethods were established. Association studies did not reveal significant association between the polymorphisms and thesomatic cell score. The association of two polymorphism in CXCR1 found in the Americanand Canadian Holstein Friesian population (Youngerman et al., 2004a; Leyva-Baca et al.,2008b) and the potential relevance of the SNP in STAT1 could not be confirmed in this study.Further investigations of candidate genes in the QTL region now narrowed to 38 cM areconcidered with the region around the marker BMS778 as a suitable starting point.
Keywords: ddc:630