Chickens productivity selection affects immune system genes

Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. 2020 Nov;24(7):755-760. doi: 10.18699/VJ20.670.

Abstract

The quantitative trait loci associated with the immune properties of chickens are of interest from the point of view of obtaining animals resistant to infectious agents using marker-assisted selection. In the process of selecting markers for genomic selection in broiler-type chickens, a non-standard genotype frequency of the RACK1 gene allele (SNP Gga_rs15788101) in the B5 line of broiler-type chicken cross Smena 8 was identified and it was suggested that this gene was involved in selection. Therefore, it was decided to investigate the available polymorphisms in the three genes responsible for the IgY titer (DMA, RACK1 and CD1B). Molecular typing of single nucleotide polymorphisms of three loci revealed an approach to fixation of the unfavorable allele of the DMA gene (SNP Gga_rs15788237), an approach to fixation of the unfavorable allele of the RACK1 gene and the prevalence of the favorable CD1B gene allele (SNP Gga_rs16057130). Analysis of the haplotypes revealed a strong linkage disequilibrium of these genes. This suggests that these genes experience selection pressure. Analysis of the protein-coding sequences of the CD1B and DMA genes of various breeds of chickens revealed a negative selection of these genes. In order to understand whether the fixation of the studied alleles is the result of artificial selection of the B5 line of the cross Smena 8, an analysis of similar loci in layer chickens Hisex White was carried out. The frequencies of the alleles at the loci of the CD1B gene (Gga_rs16057130) and the RACK1 gene (Gga_rs15788101) in the Hisex White chicken genome differ from the frequencies of the alleles obtained for chickens of the B5 line of the cross Smena 8. It can be assumed that the fixation of the allele in the DMA gene (SNP Gga_rs15723) is associated with artificial or natural selection, consistent in broilers and layers. Changes in the loci Gga_rs16057130 and Gga_rs15788101 in the B5 line of the Smena 8 chickens are most likely associated with artificial selection of broiler productivity traits, which can subsequently lead to fixation of alleles at these loci. Artificial breeding of chickens leads to degradation of the variability of genes encoding elements of the immune system, which can cause a decrease in resistance to various diseases. The study of the negative impact of selection of economic traits on immunity should provide means to mitigate negative consequences and help find ways to obtain disease-resistant animals.

Локусы количественных признаков, связанные с иммунными свойствами кур, представляют интерес с точки зрения получения устойчивых к инфекционным агентам животных при помощи маркер- опосредованной (геномной) селекции. В процессе подбора маркеров для геномной селекции у кур брой- лерного типа выявлена нестандартная частота аллеля гена RACK1 (SNP Gga_rs15788101) у кур линии Б5 мясного кросса селекции СГЦ «Смена» и возникло предположение о том, что этот ген вовлечен в селекцию. Поэтому было решено исследовать доступные полиморфизмы в трех генах, ответственных за титр IgY (DMA, RACK1 и CD1B). Молекулярное типирование однонуклеотидных полиморфизмов трех локусов показало при- ближение к фиксации неблагоприятных аллелей генов DMA (SNP Gga_rs15788237) и RACK1 и преобладание благоприятного аллеля гена CD1B (SNP Gga_rs16057130). При анализе гаплотипов выявлено сильное не- равновесное сцепление этих генов. Это свидетельствует о том, что данные гены испытывают селекционное давление. Исследование белок-кодирующих последовательностей генов CD1B и DMA различных пород кур продемонстрировало негативную селекцию этих генов. Для того чтобы понять, является ли фиксация изученных аллелей результатом направленной селекции кур линии Б5 мясного кросса СГЦ «Смена», проведен анализ аналогичных локусов у кур яичной селекции «Хайсекс белый». Частоты аллелей в локусах гена CD1B (Gga_rs16057130) и гена RACK1 (Gga_rs15788101) в геноме кур «Хайсекс белый» отличаются от частот аллелей, полученных для кур линии Б5 мясного кросса селекции СГЦ «Смена». Можно предположить, что фиксация аллеля в гене DMA (SNP Gga_rs15788237) связана с искусственным или естественным отбором, единым для кур мясной и яичной селекции. Изменения в локусах Gga_rs16057130 и Gga_rs15788101 у кур линии Б5 мяс- ного кросса селекции СГЦ «Смена», скорее всего, связаны с искусственной селекцией признаков продуктив- ности бройлеров, которая в дальнейшем может привести к фиксации аллелей в этих локусах. Искусственная селекция кур ведет к деградации вариабельности генов, кодирующих элементы иммунной системы и, как следствие, уменьшению резистентности к различным заболеваниям. Изучение негативного влияния селек- ции хозяйственных признаков на иммунитет должно способствовать снижению отрицательных последствий и поиску способов получения резистентных к заболеваниям животных.

Keywords: allele fixation; chickens immune system genes; negative selection.