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Doctoral Thesis
Full name
Thaís Fernanda Godoy
Knowledge Area
Date of Defense
Piracicaba, 2018
Coutinho, Luiz Lehmann (President)
Mourão, Gerson Barreto
Boschiero, Clarissa
Ledur, Mônica Corrêa
Margarido, Gabriel Rodrigues Alves
Title in English
Inherited copy number variation in the chicken genome and association with breast muscle traits
Keywords in English
Gallus gallus
De novo
Genome-wide association
Genotyping, PennCNV
Inherited CNVs
Abstract in English
Copy number variation (CNV) is an important polymorphism that is associated with a wide range of traits in human, wild and livestock species. In chicken, an important source of animal protein and a developmental model organism, CNV is associated with several phenotypes and evolutionary footprints. However, identification and characterization of CNV inheritance on chicken genome lacks further investigation. We screened CNVs in chicken using two distinct populations with known pedigree. In 826 broilers we identified 25,819 CNVs (4,299 deletions and 21,520 duplications) of which 21,077 were inherited, 201 showed no inheritance and 4,541 were classified as de novo CNVs. In 514 F2 animals (layer and broiler cross) we identified 21,796 CNVs (2,254 deletions and 19,543 duplications) of which 18,230 were inherited, 587 not inherited and 2,979 were classified as de novo CNVs. After a strict filtering step to remove potential false positives and negative CNVs, only 220 (4.84%) and 430 (14.43%) de novo CNVs remained in the broiler and F2 populations, respectively. A total of 33.11% (50 out of 151) of the inherited CNVs identified in ten animals were validated by sequencing data. From the validated CNVs, 64% had more than 80% of their size (bp) validated. A total of 59% and 48.8% were classified as novel CNVs regions (CNVRs) in the broiler and F2, respectively. Considering the Bonferroni-corrected p-values for multiple testing and statistically significant p-values ≤ 0.01, we found two CNV segments significantly associated with breast weight, one with breast weight yield, six with breast meat weight, 18 CNV segments with breast meat yield, four with breast filet weight and two with breast yield. These CNV segments that were significantly associated overlapped with 181 protein-coding genes. The CNVseg 300, that was associated with all traits and encompass six CNVRs, overlapped a total of 26 protein-coding genes. Among these genes, the gene MYL1 (Myosin Light Chain 1) is expressed in the fast skeletal muscle fibers, and the genes MLPH (Melanophilin), PRLH (Prolactin Releasing Hormone) and RAB17 (Member RAS Oncogene Family), that were associated with the lavender phenotype (feather blue-grey color) and regulation of homeothermy and the metabolism. The present study improves our knowledge about CNV in the chicken genome and provides insight in the distribution and of different classes of CNVs, i.e. inherited and de novo CNVs, in two experimental chicken populations. In addition, the genome-wide association analyses were the first performed on broiler population with breast muscle traits, that are important characteristics for poultry production. The GWAS results allow us to understand the probably relationship between some genes and CNVRs that are significantly associated with breast muscle traits.
Title in Portuguese
Variação de número de cópias herdadas no genoma da galinha e associação com características de músculo de peito
Keywords in Portuguese
Gallus gallus
Associação genômica
CNVs Herdados
De novo
Genome-wide association
Inherited CNVs
Abstract in Portuguese
A variação de número de cópias (CNV) é um polimorfismo importante que está associado a uma ampla gama de características em seres humanos, espécies selvagens e domésticas. Em frango, que é uma importante fonte de proteína e considerado um modelo biológico, CNVs foram associados a vários fenótipos e passos evolutivos. No entanto, nenhum estudo foi realizado para a identificação e caracterização da herança da CNV no genoma da galinha. Identificamos as CNVs no genoma da galinha usando duas populações experimentais e com pedigree conhecido: uma população de frangos de corte e uma F2. Em 826 frangos de corte, identificamos 25.819 CNVs (4.299 deleções e 21.520 duplicações), dos quais 21.077 foram herdados, 201 não foram herdados e 4.541 foram CNVs denominados de novo. Em 514 animais F2, identificamos 21.796 CNVs (2.254 deleções e 19.543 duplicações) das quais 18.230 foram herdadas, 587 não foram herdadas e 2.979 foram de novo CNVs. Após a etapa de filtragem nos de novo CNVs, apenas 220 (4,84%) e 430 (14,43%) permaneceram nas populações de frango de corte e F2, respectivamente. Um total de 33,11% (50 de 151) das CNV identificadas por dados de genotipagem em dez animais foram validados por dados de sequenciamento. Dos validados, 64% tinham mais de 80% do tamanho (pb) validados. Um total de 59% e 48,8% foram classificados como novas regiões de CNVs (CNVRs) nas populações de frango de corte e F2, respectivamente. Considerando os p-values corrigidos por Bonferroni para testes múltiplos e estatisticamente significativos (≤ 0,01), encontramos dois segmentos de CNV significativamente associados ao peso do peito, um ao rendimento de peso de peito, seis ao peso de carne de peito, 18 ao rendimento de carne de peito, quatro ao peso de filé de peito e dois ao rendimento do filé de peito. Esses segmentos de CNV significativamente associados estão sobrepostos com 181 genes codificadores de proteínas. O CNVseg 300, que foi associado a todas as características e abrange seis CNVRs, foram sobrepostos a um total de 26 genes codificadores de proteínas. Entre estes genes, o gene MYL1 (Myosin Light Chain 1) é expresso nas fibras rápidas do músculo esquelético, e os genes MLPH (Melanophilin), PRLH (Prolactin Releasing Hormone) e RAB17 (Member RAS Oncogene Family), que foram anteiromente associados ao fenótipo de cor azul acinzentado de penas e à regulação da homeotermia e do metabolismo. O presente estudo melhora o conhecimento sobre CNVs no genoma de frango, especialmente sobre a distribuição de CNV herdadas, não herdadas e de novo, em duas populações experimentais de frango. Além disso, a associação genômica foi a primeira realizada na população de frangos de corte com características do músculo do peito, que são muito importantes para a avicultura. Os resultados do GWAS nos permitem compreender a provável relação entre alguns genes e CNVRs que foram significativamente associados às características do músculo do peito.
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