Home About Browse Search
Svenska


Genetics of equine insect bite hypersensitivity and genetic diversity in horses

Shrestha, Merina (2017). Genetics of equine insect bite hypersensitivity and genetic diversity in horses. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2017:1
ISBN 978-91-576-8775-3
eISBN 978-91-576-8776-0
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
1MB

Official URL: http://dx.doi.org/10.18174/396810

Abstract

Genetic variation contributing to the phenotypic variation was utilized in this thesis to understand the genetic background of a complex trait IBH, and to understand genetic diversity and relationships between various horse populations.

IBH is the most common skin allergic disorder in horses, caused by bites of midges, predominantly Culicoides species. It affects various horse breeds worldwide. With no effective treatment, IBH degrades horse health and causes economic loss. In this thesis,
we used genome-wide SNPs to identify regions contributing to genetic variance of IBH susceptibility. We also investigated influence of increased number of horses and dense SNPs on identification of genomic regions associated to IBH susceptibility. Multiple genomic regions with small effects were observed in Studies I-III. Interesting genomic regions in the Icelandic horse population across the studies I and II, was observed on chromosomes 1, 7, 10, 15 and 17. The percentage of the genetic variance explained by top ten windows increased from 3.07% (Study I) to 6.56% (Study II). Novel genomic
regions were identified when number of Icelandic horses was increased in Study II. Using dense SNPs on the Exmoor pony population we identified novel genomic regions, on chr 8, associated to IBH susceptibility, though with borderline significance.

In Study IV, pre-conceived understanding about evolutionary history of horse
populations matched obtained results from investigation of genetic relationships within Dutch warmblood populations (pairwise mean FST ≤ 0.070), and within pony-like populations (pairwise mean FST ≤ 0.078). Horse populations with similar genetic background might share similar genetic components for IBH susceptibility. The Friesian horse population had lowest diversity (mean inbreeding coefficients: fi: 30.4%, fiROH= 22.2%) in Study IV and was genetically distinct (FST ranged from 0.13 to 0.17). This might be a result of a history of several population bottlenecks and selection on a closed breeding scheme. Low diversity in immunity related genes, observed in the Friesian horse population, might have led to increased prevalence of IBH. Similarly, low susceptibility of IBH in a warmblood population, KWPN sport horse population might be due to high genetic diversity ( fi =-6.9%). High genetic diversity in KWPN sport horse population might be a result of an open breeding scheme and interbreeding with other warmblood populations.

Authors/Creators:Shrestha, Merina
Title:Genetics of equine insect bite hypersensitivity and genetic diversity in horses
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Genetisk variation som bidrar till den fenotypiska variationen användes i denna avhandling för att förstå den genetiska bakgrunden till en komplex egenskap IBH, och för att förstå den genetiska mångfalden och relationer mellan olika hästpopulationer.

IBH är den vanligaste allergiska hudsjukdomen hos hästar som orsakas av bett av knott, främst Culicoidesarter. Det påverkar olika hästraser i världen. Utan effektiv behandling så försämrar IBH hästars hälsa och orsakar ekonomiska förluster. I denna avhandling använde vi SNP-markörer spridda över hela genomet för att identifiera områden som bidrar till genetisk variation för IBH-känslighet. Vi undersökte också inverkan av ökat antal hästar och täta SNP på identifiering av genomiska regioner som är associerade till IBH-känslighet. Flera regioner med små effekter observerades i studie I-III. Intressanta regioner i islandshästpopulationen, i studierna I och II, observerades på kromosomerna 1, 7, 10, 15 och 17. Den procentuella andelen av den genetiska variansen som kan förklaras av tio regioner ökade från 3.07% (studie II) till 6.56% (studie II). Nya regioner identifierades när antalet islandshästar ökades i studie II. Användning av täta SNP i exmoorponnypopulationen ledde till att vi identifierade nya genomiska regioner associerade till IBH-känslighet på kromosom 8 men de låg på gränsen till att ha betydelse.

I studie IV visade det sig att förkunskaper om den evolutionära historien hos hästpopulationer matchade de erhållna resultaten från undersökningen av genetiska relationer inom populationer av holländskt varmblod (parvis medel FST ≤ 0.070), och inom ponnyliknande populationer (parvis medel FST ≤ 0.078). Hästpopulationer med liknande genetisk bakgrund kan dela liknande genetiska komponenter för IBH-känslighet. Populationen av Frieserhäst hade lägst variation (medelvärde inavelskoefficienterna: fi = 30.4%, fiROH = 22,2%) i studie IV och var genetiskt distinkta (FST till andra populationer varierade från 0.13 till 0.17). Detta kan vara ett resultat av en historia med flera flaskhalseffekter och urval i en sluten population. Låg variation i immunitetsrelaterade gener observerades i Frieserhästpopulationen och skulle ha kunnat leda till ökad förekomst av IBH. På liknande sätt kan låg känslighet för IBH i den varmblodiga populationen KWPN sporthäst bero på hög genetisk variation (= -6.9%). Hög genetisk variation i KWPN sporthäst kan vara ett resultat av ett öppet avelssystem och korsning med andra varmblodspopulationer.

Other

In dit proefschrift is de genetische achtergrond van het complexe kenmerk Staart- en maneneczeem (SME) bij paarden bestudeerd, alsmede de genetische diversiteit bij en verwantschap tussen paardenrassen.

SME bij paarden is een allergische huidaandoening, die wordt veroorzaakt door beten van knutten (Culicoides). SME komt wereldwijd voor bij meerdere paardenrassen. Er bestaat geen effectieve behandeling tegen de aandoening en de aandoening is zeer belastend voor de gezondheid en welzijn van paarden. Bovendien leidt de aandoening tot waardevermindering van het paard.
In dit proefschrift hebben we gebruik gemaakt genomewide SNPs om genoomregio's te identificeren die bijdragen aan de genetische variatie van SME-gevoeligheid. We onderzochten tevens het effect van verhoging van het aantal paarden en van SNP-dichtheid op de identificatie van betrokken genomische regio's.

In de studies I-III werden meerdere regio’s gevonden met kleine effecten op SME-gevoeligheid. Voor IJslandse paarden, zoals geanalyseerd in studies I en II werden betrokken regio’s gevonden op de chromosomen 1, 7, 10, 15 en 17. Het percentage van de genetische variantie verklaard door de top tien windows steeg van 3.07% (Studie I) tot 6.56% (Studie II). Het groter aantal onderzochte IJslandse paarden in Studie II resulteerde in de identificatie van meer genomische regio’s die betrokken zijn bij SME-gevoeligheid. In studie III werd een high density SNPs in de analyse van Exmoor ponies gebruikt en werden nieuwe genomische regio's, op chromosoom 8 geïdentificeerd, alhoewel de significantie beperkt was.

De resultaten van onderzoek IV ondersteunen de vanuit de historie veronderstelde genetische relaties binnen de Nederlandse warmbloed populaties (paarsgewijs gemiddelde FST ≤ 0.070), en binnen de pony-achtige populaties (paarsgewijs gemiddelde FST ≤ 0.078). Paardenpopulaties met dezelfde genetische achtergrond kunnen daarmee ook dezelfde genetische componenten voor SME-gevoeligheid delen. Het Friese Paard had de laagste diversiteit (gemiddelde inteeltcoëfficiënten: fi: 30.4%, fiROH = 22.2%) in Study IV en was genetisch het meest verschillend van de andere populaties (FST varieerde 0.13-0.17). Dit kan een gevolg zijn van een geschiedenis met meerdere genetische bottlenecks en van selectie binnen een gesloten fokprogramma. Lage diversiteit in immuun-gerelateerde genen, zoals waargenomen in het Friese Paard, zou mogelijk hebben geleid tot een grotere prevalentie van SME. De vermeende lage prevalentie van SME in warmbloedpaarden zou het gevolg kunnen zijn van de hoge genetische diversiteit (= -6.9%). Hoge genetische diversiteit in de KWPN-sportpaard kan het gevolg zijn van een open fokkerij en kruisen met andere warmbloed populaties.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :January 2017
Depositing date:3 January 2017
Volume:2017:1
Number of Pages:86
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IShrestha, M., Eriksson, S., Schurink, A., Andersson, L.S., Sundquist, M., Frey, R., Broström, H., Bergström, T., Ducro, B., Lindgren, G. (2015). Genome-wide association study of insect bite hypersensitivity in Swedish-born Icelandic horses. Journal of Heredity 106, 366-74
IIShrestha, M., Eriksson, S., Ducro, B.J., Sundquist, M., Thomas R., Schurink, A., Lindgren, G. (2016). Genetic risk factors for equine insect bite hypersensitivity confirmed in Icelandic horses and Exmoor ponies. (Manuscript).
IIIVelie, B.D.*, Shresta, M.*,Franҫois, L., Schurink, A. Tesfayonas, Y.G., Stinckens, A., Blott, S., Ducro, B.J., Mikko, S., Thomas, R., Swinburne, J.E., Sundqvist, M., Eriksson, S., Buys, N., Lindgren, G. (2016). Using an inbred horse breed a high density genome-wide scan for genetic risk factors of insect bite hypersensitivity (IBH). PLoS ONE 11(4):e0152966. doi:10.1371/journal.pone.0152966
IVShrestha, M.,Ducro, B.J.,Eriksson, S.,Bosse, M., Back, W., Johansson, A.M., Schurink, A. (2016). Understanding the evolutionary history and genetic relationships between the horse populations sampled in the Netherlands. (Manuscript).
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Animal Breeding and Genetics, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-576-8775-3
ISBN for electronic version:978-91-576-8776-0
ISSN:1652-6880
Language:English
Additional Information:The research presented in this doctoral thesis was conducted under the joint auspices of the Swedish University of Agricultural Sciences and the Graduate School Wageningen Institute of Animal Sciences of Wageningen University and is part of the Erasmus Mundus Joint Doctorate program “EGS-ABG"
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:L Animal production > L10 Animal genetics and breeding
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Genetics (medical genetics to be 30107 and agricultural genetics to be 40402)
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 402 Animal and Dairy Science > Animal and Dairy Science.
(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 404 Agricultural Biotechnology > Genetics and Breeding
Agrovoc terms:horses, genomes, hypersensitivity, culicoides, genetic variation, skin diseases, case studies, animal breeding, animal genetics
Keywords:horse, genome-wide association studies, insect bite hypersensitivity, Culicoides, genetic diversity, case-control design, inbreeding, signatures of selection, runs of homozygosity
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-3867
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-3867
ID Code:13923
Faculty:VH - Faculty of Veterinary Medicine and Animal Science
Department:(VH) > Dept. of Animal Breeding and Genetics
Deposited By: MERINA SHRESTHA
Deposited On:04 Jan 2017 12:41
Metadata Last Modified:03 Mar 2017 08:42

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits