Suchergebnis in den Forschungsaktivitäten der Entscheidungshilfevorhaben
| Titel: | Markergestützte Selektion der Honigbiene auf Varroatoleranz mittels Feinkartierung und Identifizierung von ursächlichen Genen auf relevanten Genomabschnitten |
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| Beschreibung (dt.): | Die Honigbiene ist aufgrund ihrer ökonomischen und ökologischen Leistung die viertwichtigste Nutztierspezies. Hohe Verluste durch die Milbe Varroa destructor sind weltweit zu beklagen. Die Selektion varroaresistenter Bienen ist dringend notwendig, um auch die Gefahren der Resistenzentwicklung und Rückstandsbildung zu umgehen. Das Merkmal 'Ausräumen parasitierter Brut' soll verwendet werden, da es eine zentrale Stelle bei der Varroatoleranz einnimmt und an individuell markierten Bienen beobachtbar ist. Unter Verwendung von SNP-Chips sollen die im Vorprojekt gefundenen Genombereiche feinkartiert und gegebenenfalls Kandidatengene sequenziert werden. Die molekulargenetischen Daten werden mit Daten aus der Zuchtwertschätzung verknüpft, was die Beurteilung der Anwendbarkeit der markergestützten oder gegebenenfalls der Genomischen Selektion bei der Biene ermöglicht. Die im Rahmen des Projekts gefundenen molekulargenetischen Werkzeuge sollen in die praktische Zucht der Honigbiene auf Varroaresistenz integriert werden. |
| Ergebnis (dt.): | Das Forschungsvorhaben „Markergestützte Selektion der Honigbiene auf Varroatoleranz mittels Feinkartierung und Identifizierung von ursächlichen Genen auf relevanten Genomabschnitten“ hatte zum Ziel, genetische Marker (SNPs) für das Merkmal „Ausräumverhalten gegenüber varroaparasitierter Brut“ im Genom der Honigbiene zu identifizieren und diese nach Bestätigung ihres Effekts auf das Merkmal zur Zucht auf Varroatoleranz der Honigbiene einzusetzen. Es wurden aktuelle, auf höchstem Niveau konkurrenzfähige Technologien genutzt und zu einem neuen, vielversprechenden Ansatz zur Erreichung der formulierten Ziele kombiniert. Zur Analyse des Merkmals wurde ein SNP-Chip entwickelt, der ca. 44.000 SNPs enthält. Die SNPs wurden vorher auf ihre Eignung überprüft. Dies geschah durch Vergleich der SNP-Varianten (per Sequenzierung) zwischen Merkmalsträgern und Negativkontrollen. Der Chip wurde im Projektzeitraum an 132 Merkmalsträgern und 132 Negativkontrollen genotypisiert, um in einer Assoziationsstudie merkmalsgekoppelte SNPs zur Verbesserung der Zucht varroatoleranter Honigbienen zu identifizieren. Diese Verbesserung soll unter Anwendung der genomischen Selektion geschehen, für die im Verlaufe dieses Projekts mit der Erarbeitung der theoretischen Grundlagen begonnen wurde. Im Datensatz wurden 14 signifikant assoziierte SNPs identifiziert; 2 davon hochsignifikant. Die Regionen um diese SNPs wurden auf funktionelle Kandidatengene untersucht. Die kodierenden Sequenzen dieser Gene wurden einer Mutationsanalyse unterzogen. Zahlreiche potentiell proteinverändernde Mutationen wurden entdeckt. Merkmalsträger und Kontrollen wurden auf signifikant (P<0,05) unterschiedliche Genotyp- und Allelfrequenzen überprüft. Signifikante Unterschiede wurden für zwei Gene (gefunden. Diese Gene liegen in der Nähe der beiden SNPs, die in der Assoziationsstudie hochsignifikante Effekte zeigten. Die Ergebnisse der Mutationsstudie bestätigen also in dieser Hinsicht die Resultate der Assoziationsstudie. Da Indizien aus verschiedenen Analysen auf diese Gene hinweisen, sind sie im Zusammenhang mit der Varroatoleranz als hoch interessant einzustufen und sollten für den praktischen Einsatz in der Zucht varroatoleranter Honigbienen überprüft werden. |
| Ergebnis (engl.): | Honey bees are exposed to several damaging pathogens and parasites. Varroa destructor, affecting mainly the brood, is one of the most destructive among them. A promising approach to prevent its spread is to increase honey bees tolerance against Varroa destructor by selective breeding. A trait which has been shown to provide significant resistance against the parasitic mite is hygienic behaviour, a behavioural response of honey bee workers to brood diseases in general where infested brood is removed and discarded before the pathogen enters its reproductive phase. The aim of this project was to identify genetic markers in the genome of the honey bee which are associated with the trait “removal of varroa-infested brood” and to use them for breeding of Varroa tolerant honey bees. Cutting edge molecular genetic techniques were employed to reach the project aim. Firstly, a 44K SNP-Chip was designed specifically for the analysis of hygienic behaviour of individual worker bees directed against Varroa destructor. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) for this Chip were chosen from a list of the „Honey Bee Genome Project“ based on their level of polymorphy and association with the investigated trait. For this purpose DNA-pools of trait bearers and negative controls were genotyped by Next Generation Sequencing. Association of “removal of varroa-infested brood” was tested using data of 132 trait bearers and 132 negative controls genotyped with the newly designed SNP-Chip. Genomic regions around SNPs with significant effects on the investigated trait were searched for putative functional candidate genes by BLAST-Searches of SNP flanking regions. Exons of candidate genes were analysed by mutation analysis using Next Generation Sequencing to genotype 15 trait bearers and 15 negative controls. Sequences were scanned for protein changing polymorphisms. Protein changing polymorphisms would serve as strong evidence for the involvement of the respective genes in the control of Varroa-specific hygienic behavior. Moreover, as an additional evidence for an implication of a polymorphism in the control of varroa tolerance, the two subsamples were checked for significant genotype- and allele-frequency differences by Fishers exact test. The first result is the newly designed 44K SNP-Chip itself. A statistical analysis of data obtained by genotyping a sample of 132 hygienic and 132 non-hygienic bees (with respect to Varroa) with the new SNP-Chip revealed 14 associations of SNPs with the investigated trait on a genome-wide level; 2 of these associations were highly significant. These possibly causative regions were scanned for putative candidate genes. 15 genes were selected for a mutation analysis of their exons in honey bees with extreme phenotypes. Several protein changing polymorphisms were detected. Additional significant frequency differences on allele- and/or genotype –level were found only for two genes which are good functional candidates. Furthermore, these genes are located in the vicinity of the two SNPs showing highly significant associations in the sample analysed by SNP-Chip genotyping. In this respect the results obtained by mutation analysis confirm the SNP-Chip results. We found two genes, which are highly promising candidates for an involvement in the control of the Varroa tolerance trait “removal of varroa-infested brood” because they are supported by evidence from two different sources, mutation analysis and SNP-Chip data association study. This makes them potentially valuable for breeding of Varroa tolerant honey bees. With the knowledge of directly selectable beneficial marker alleles improvement of the trait would be accomplishable in a much shorter time compared to conventional methods. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.12.2008 / Ende: 31.07.2012 |
| Ausf. Einrichtung: | Länderinstitut für Bienenkunde Hohen Neuendorf e.V., Hohen Neuendorf |
| Themenfelder: | Tierzucht, animal breeding |
| Förderprogramme: | Entscheidungshilfebedarf |
| Schlagworte: | Tiergesundheit, animal health, Gentechnik /GVO, genetic engineering / GMO, Genetische Ressourcen, genetic resources, Bienen, bees |
| Förderkennzeichen: | 2808HS009 |
| Dokument zum Download: | 2808HS009.pdf (1,3 MB) |
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Weizen*
Findet Datensätze, die Wörter wie "Weizen", "Weizenmehl", "Weizenbier" oder "Weizenanbau" enthalten.
"Kleegras und Grünland"
Findet Datensätze, die die exakte Phrase "Kleegras und Grünland" enthalten. Dies wäre etwa "Stickstoffkreisläufe in Kleegras und Grünland", nicht aber "Stickstoffkreisläufe in Kleegras oder Grünland".
Beachten Sie, dass die (")-Anführungszeichen, die die Phrase umschließen, Operatorzeichen sind, die der Trennung der Phrase dienen. Es handelt sich hierbei nicht um Anführungszeichen, die den Such-String selbst umfassen.
