Published April 28, 2021
| Version v1
Publication
Open
Genome-Wide Analysis Reveals Selection Signatures Involved in Meat Traits and Local Adaptation in Semi-Feral Maremmana Cattle
Creators
- 1. Institut National de la Recherche Agronomique de Tunisie
- 2. University of Molise
- 3. Polytechnic University of Bari
- 4. University of Bari Aldo Moro
- 5. University of Pisa
- 6. Consiglio per la ricerca in agricoltura e l'analisi dell'economia agraria
- 7. Génétique Animale et Biologie Intégrative
- 8. University of Palermo
Description
The Maremmana cattle is an ancient Podolian-derived Italian breed raised in semi-wild conditions with distinctive morphological and adaptive traits. The aim of this study was to detect potential selection signatures in Maremmana using medium-density single nucleotide polymorphism array. Putative selection signatures were investigated combining three statistical approaches designed to quantify the excess of haplotype homozygosity either within (integrated haplotype score, iHS ) or among pairs of populations ( Rsb and XP-EHH ), and contrasting the Maremmana with a single reference population composed of a pool of seven Podolian-derived Italian breeds. Overall, the three haplotype-based analyses revealed selection signatures distributed over 19 genomic regions. Of these, six relevant candidate regions were identified by at least two approaches. We found genomic signatures of selective sweeps spanning genes related to mitochondrial function, muscle development, growth, and meat traits ( SCIN , THSD7A , ETV1 , UCHL1 , and MYOD1 ), which reflects the different breeding schemes between Maremmana (semi-wild conditions) and the other Podolian-derived Italian breeds (semi-extensive). We also identified several genes linked to Maremmana adaptation to the environment of the western-central part of Italy, known to be hyperendemic for malaria and other tick-borne diseases. These include several chemokine (C-C motif) ligand genes crucially involved in both innate and adaptive immune responses to intracellular parasite infections and other genes playing key roles in pulmonary disease ( HEATR9 , MMP28 , and ASIC2 ) or strongly associated with malaria resistance/susceptibility ( AP2B1 ). Our results provide a glimpse into diverse selection signatures in Maremmana cattle and can be used to enhance our understanding of the genomic basis of environmental adaptation in cattle.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ماشية ماريمانا هي سلالة إيطالية قديمة مشتقة من بودوليان نشأت في ظروف شبه برية ذات سمات مورفولوجية وتكييفية مميزة. كان الهدف من هذه الدراسة هو اكتشاف توقيعات الاختيار المحتملة في ماريمانا باستخدام مصفوفة تعدد أشكال النوكليوتيدات أحادية الكثافة متوسطة الكثافة. تم التحقيق في توقيعات الاختيار المفترضة التي تجمع بين ثلاثة مناهج إحصائية مصممة لتحديد فائض الزيجوت الفردانية إما ضمن (درجة النمط الفرداني المتكامل، iHS ) أو بين أزواج من السكان ( Rsb و XP - EHH)، ومقارنة Maremmana مع مجموعة مرجعية واحدة تتكون من مجموعة من سبعة سلالات إيطالية مشتقة من Podolian. بشكل عام، كشفت التحليلات الثلاثة القائمة على النمط الفرداني عن توقيعات الاختيار الموزعة على 19 منطقة جينية. ومن بين هذه المناطق، تم تحديد ست مناطق مرشحة ذات صلة من خلال نهجين على الأقل. وجدنا تواقيع جينية لعمليات المسح الانتقائية التي تغطي الجينات المتعلقة بوظيفة الميتوكوندريا وتطور العضلات والنمو وسمات اللحوم ( SCIN و THSD7A و ETV1 و UCHL1 و MYOD1)، والتي تعكس مخططات التكاثر المختلفة بين ماريمانا (الظروف شبه البرية) والسلالات الإيطالية الأخرى المشتقة من بودوليان (شبه الموسعة). حددنا أيضًا العديد من الجينات المرتبطة بتكيف ماريمانا مع بيئة الجزء الغربي الأوسط من إيطاليا، والمعروف أنها شديدة الوباء للملاريا والأمراض الأخرى التي تنقلها القراد. وتشمل هذه العديد من جينات رابطة الكيموكين (C - C) التي تشارك بشكل حاسم في كل من الاستجابات المناعية الفطرية والتكيفية للعدوى بالطفيليات داخل الخلايا والجينات الأخرى التي تلعب أدوارًا رئيسية في الأمراض الرئوية (HEATR9 و MMP28 و ASIC2) أو المرتبطة بقوة بمقاومة/قابلية الملاريا ( AP2B1 ). تقدم نتائجنا لمحة عن توقيعات الاختيار المتنوعة في ماشية ماريمانا ويمكن استخدامها لتعزيز فهمنا للأساس الجيني للتكيف البيئي في الماشية.Translated Description (French)
Le bétail Maremmana est une ancienne race italienne d'origine podolienne élevée dans des conditions semi-sauvages avec des traits morphologiques et adaptatifs distinctifs. L'objectif de cette étude était de détecter des signatures de sélection potentielles chez Maremmana en utilisant un réseau de polymorphisme mononucléotidique de densité moyenne. Les signatures de sélection putatives ont été étudiées en combinant trois approches statistiques conçues pour quantifier l'excès d'homozygotie des haplotypes soit à l'intérieur (score haplotype intégré, iHS ) ou parmi des paires de populations ( Rsb et XP-EHH ), et en comparant le Maremmana avec une seule population de référence composée d'un pool de sept races italiennes dérivées du podolien. Dans l'ensemble, les trois analyses basées sur les haplotypes ont révélé des signatures de sélection réparties sur 19 régions génomiques. Parmi celles-ci, six régions candidates pertinentes ont été identifiées par au moins deux approches. Nous avons trouvé des signatures génomiques de balayages sélectifs couvrant des gènes liés à la fonction mitochondriale, au développement musculaire, à la croissance et aux traits de viande ( SCIN , THSD7A, ETV1, UCHL1 et MYOD1), ce qui reflète les différents schémas d'élevage entre Maremmana (conditions semi-sauvages) et les autres races italiennes dérivées du podolien (semi-extensives). Nous avons également identifié plusieurs gènes liés à l'adaptation de Maremmana à l'environnement de la partie centre-ouest de l'Italie, connus pour être hyperendémiques pour le paludisme et d'autres maladies transmises par les tiques. Ceux-ci comprennent plusieurs gènes ligands de la chimiokine (motif C-C) impliqués de manière cruciale dans les réponses immunitaires innées et adaptatives aux infections parasitaires intracellulaires et d'autres gènes jouant des rôles clés dans les maladies pulmonaires (HEATR9, MMP28 et ASIC2 ) ou fortement associés à la résistance/sensibilité au paludisme ( AP2B1 ). Nos résultats donnent un aperçu de diverses signatures de sélection chez les bovins Maremmana et peuvent être utilisés pour améliorer notre compréhension de la base génomique de l'adaptation environnementale chez les bovins.Translated Description (Spanish)
El ganado Maremmana es una antigua raza italiana derivada de Podolia criada en condiciones semi-salvajes con rasgos morfológicos y adaptativos distintivos. El objetivo de este estudio fue detectar posibles firmas de selección en Maremmana utilizando una matriz de polimorfismos de un solo nucleótido de densidad media. Se investigaron las firmas de selección putativa combinando tres enfoques estadísticos diseñados para cuantificar el exceso de homocigosidad de haplotipos ya sea dentro (puntuación de haplotipos integrada, iHS ) o entre pares de poblaciones ( Rsb y XP-EHH ), y contrastando la Maremmana con una sola población de referencia compuesta por un grupo de siete razas italianas derivadas de Podolia. En general, los tres análisis basados en haplotipos revelaron firmas de selección distribuidas en 19 regiones genómicas. De estas, seis regiones candidatas relevantes se identificaron mediante al menos dos enfoques. Encontramos firmas genómicas de barridos selectivos que abarcan genes relacionados con la función mitocondrial, el desarrollo muscular, el crecimiento y los rasgos de la carne ( SCIN , THSD7A, ETV1, UCHL1 y MYOD1 ), que reflejan los diferentes esquemas de reproducción entre Maremmana (condiciones semi-salvajes) y las otras razas italianas derivadas de Podolia (semi-extensivas). También identificamos varios genes relacionados con la adaptación de Maremmana al medio ambiente de la parte centro-occidental de Italia, que se sabe que es hiperendémica para la malaria y otras enfermedades transmitidas por garrapatas. Estos incluyen varios genes de ligandos de quimiocinas (motivo C-C) que participan de manera crucial en las respuestas inmunitarias innatas y adaptativas a las infecciones por parásitos intracelulares y otros genes que desempeñan funciones clave en la enfermedad pulmonar (HEATR9, MMP28 y ASIC2 ) o están fuertemente asociados con la resistencia/susceptibilidad a la malaria ( AP2B1 ). Nuestros resultados proporcionan una visión de diversas firmas de selección en el ganado Maremmana y se pueden utilizar para mejorar nuestra comprensión de la base genómica de la adaptación ambiental en el ganado.Files
pdf.pdf
Files
(2.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d293b8c120154553027841d2bdb36959
|
2.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يكشف التحليل على مستوى الجينوم عن توقيعات الاختيار المشاركة في سمات اللحوم والتكيف المحلي في ماشية الماريمانا شبه البرية
- Translated title (French)
- L'analyse à l'échelle du génome révèle les signatures de sélection impliquées dans les caractères de la viande et l'adaptation locale chez les bovins Maremmana semi-féraux
- Translated title (Spanish)
- El análisis de todo el genoma revela las firmas de selección involucradas en los rasgos de la carne y la adaptación local en el ganado Maremmana semiferal
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3158631545
- DOI
- 10.3389/fgene.2021.675569
References
- https://openalex.org/W1496905377
- https://openalex.org/W1594696687
- https://openalex.org/W1853401073
- https://openalex.org/W1973714562
- https://openalex.org/W1974786493
- https://openalex.org/W1997413538
- https://openalex.org/W2000799095
- https://openalex.org/W2004672522
- https://openalex.org/W2010093175
- https://openalex.org/W2025253353
- https://openalex.org/W2025771701
- https://openalex.org/W2034709904
- https://openalex.org/W2037784512
- https://openalex.org/W2054615832
- https://openalex.org/W2058633835
- https://openalex.org/W2063160102
- https://openalex.org/W2070106617
- https://openalex.org/W2070950612
- https://openalex.org/W2075183916
- https://openalex.org/W2083475160
- https://openalex.org/W2099366431
- https://openalex.org/W2102087316
- https://openalex.org/W2108450330
- https://openalex.org/W2111804594
- https://openalex.org/W2111971321
- https://openalex.org/W2112358885
- https://openalex.org/W2115837368
- https://openalex.org/W2123707618
- https://openalex.org/W2126575387
- https://openalex.org/W2135124067
- https://openalex.org/W2136343600
- https://openalex.org/W2140675235
- https://openalex.org/W2148222616
- https://openalex.org/W2148812321
- https://openalex.org/W2149958450
- https://openalex.org/W2151067401
- https://openalex.org/W2151409320
- https://openalex.org/W2156866331
- https://openalex.org/W2158289763
- https://openalex.org/W2161633633
- https://openalex.org/W2162868252
- https://openalex.org/W2165116754
- https://openalex.org/W2269386617
- https://openalex.org/W2285719721
- https://openalex.org/W2290120563
- https://openalex.org/W2308921742
- https://openalex.org/W2315723390
- https://openalex.org/W2426074068
- https://openalex.org/W2510328349
- https://openalex.org/W2560019007
- https://openalex.org/W2591171938
- https://openalex.org/W2602250696
- https://openalex.org/W2612174991
- https://openalex.org/W2613511073
- https://openalex.org/W2767933265
- https://openalex.org/W2790301816
- https://openalex.org/W2803008577
- https://openalex.org/W2811032550
- https://openalex.org/W2887120262
- https://openalex.org/W2907267190
- https://openalex.org/W2952597679
- https://openalex.org/W2966641038
- https://openalex.org/W2972969715
- https://openalex.org/W2994799276
- https://openalex.org/W3005382203
- https://openalex.org/W3006366423
- https://openalex.org/W3009454669
- https://openalex.org/W3013232745
- https://openalex.org/W3014176815
- https://openalex.org/W3036990602
- https://openalex.org/W3037194905
- https://openalex.org/W3040632950
- https://openalex.org/W3042479870
- https://openalex.org/W3046187586
- https://openalex.org/W3081648637
- https://openalex.org/W3092898018
- https://openalex.org/W3097945143
- https://openalex.org/W3098447019
- https://openalex.org/W3103481145
- https://openalex.org/W3106986647
- https://openalex.org/W3164752953
- https://openalex.org/W784175858