I tradisjonell avl rangeres fisk ut fra stamtavlen: hvem er foreldrene, hvor gode var søsknene, hva var resultatene til slektningene? Det virker godt, men har en innebygd begrensning. To søsken har ofte nøyaktig samme stamtavle, og da får de også samme avlsverdi, selv om de i virkeligheten har arvet ulike deler av foreldrenes DNA.
Genomisk seleksjon løser akkurat dette problemet.
Slik virker det
- Genotyping. Fisken analyseres for tusenvis av punkter i genomet der DNA-teksten varierer, såkalte SNP-er. Resultatet er en slags genetisk fingeravtrykk.
- Referansepopulasjon. For en gruppe fisk har man både DNA-data og målinger, for eksempel resultater fra en utfordringstest. Med statistikk beregner man hvor mye hver markør betyr for egenskapen.
- Prediksjon. For nye fisk med bare DNA-data kan man predikere avlsverdien. Det gjør at man kan rangere fisk som aldri er testet selv.
Metoden bak kalles ofte GBLUP, en variant av de statistiske modellene som brukes til å regne ut avlsverdier, men der slektskapet beregnes fra DNA i stedet for fra stamtavle.
Hvor mye bedre er den?
Tsai m.fl. (2016) sammenlignet pedigree- og genomiske prediksjoner for lusresistens i to skotske avlspopulasjoner. Når fisken som ble predikert hadde søsken i treningsdataene, hadde genomisk prediksjon en relativ fordel på rundt 27 prosent i den ene populasjonen og 10 prosent i den andre. Når fisken ikke hadde søsken i treningsdataene, altså det mest realistiske tilfellet for avlskandidater, var den genomiske prediksjonen om lag fem ganger mer treffsikker i den ene populasjonen og 2,5 ganger i den andre.
Studien fant også at nøyaktigheten flatet ut ved rundt 5 000 SNP-er innen samme populasjon. Flere markører ga ikke bedre prediksjon innen populasjonen, selv om de hjalp når man prøvde å overføre en modell mellom populasjoner.
Store enkeltgener: QTL
For noen egenskaper finnes det enkeltområder i genomet som forklarer en stor del av variasjonen. Slike områder kalles QTL og finnes med en GWAS. To eksempler:
- Pankreassykdom (PD). Hillestad m.fl. (2020) fant to QTL, på kromosom ssa03 og ssa07, som forklarte henholdsvis rundt 31 og 33 prosent av den additive genetiske variansen, til sammen omtrent 60 prosent. Arvbarheten var 0,41 beregnet fra stamtavle og 0,32 beregnet fra SNP-er.
- IPN. En QTL på koblingsgruppe 21 forklarer en stor del av forskjellen i mottakelighet hos yngel. Vi tar den for oss i IPN: da ett gen forklarte det meste.
Når en egenskap styres av noen få store QTL, kan man bruke markørassistert seleksjon: man velger direkte på genvarianten. Mange andre egenskaper, som vekst, styres av svært mange gener med små effekter, og der fungerer genomisk seleksjon på hele DNA-profilen bedre.
Hva genomisk seleksjon ikke løser
- Den trenger gode data. Modellen er bare så god som målingene den er trent på. Uten en referansepopulasjon med pålitelige fenotyper blir prediksjonene lite verdt.
- Den overføres dårlig mellom populasjoner. I Tsai m.fl. (2016) var nøyaktigheten mellom populasjoner 0,05–0,11, mot 0,34–0,61 innen en populasjon. Modellene må bygges og oppdateres for hver avlslinje.
- Den fjerner ikke innavlsproblemet. Genomisk informasjon kan hjelpe til å styre innavl, men hvis man velger de samme familiene hver gang, øker slektskapet likevel.
- Den endrer ikke arvbarheten. Den gir bedre estimater av avlsverdi, ikke en høyere arvbarhet.
Poenget
Genomisk seleksjon er ikke en annen type avl. Den er en mer presis måte å gjøre det samme på: å velge de foreldrene som gir best avkom. Gevinsten er størst for egenskaper som ikke kan måles på stamfisken selv, som sykdomsmotstand og kvalitet etter slakting.
Kilder
- Tsai m.fl. (2016), Genetics Selection Evolution: Genomic prediction of host resistance to sea lice in farmed Atlantic salmon populations
- Hillestad m.fl. (2020), BMC Genomics: Identification of genetic loci associated with higher resistance to pancreas disease (PD) in Atlantic salmon
- Houston m.fl. (2008), Genetics: Major quantitative trait loci affect resistance to infectious pancreatic necrosis in Atlantic salmon
Om Redaksjonen
Redaksjonen i Akvaforsk skriver forklaringer om avl, genetikk og fiskehelse i havbruk. Alle tall oppgis med kilde, og feil rettes åpent når vi blir gjort oppmerksom på dem.
