Investigations on genetic variability in a mouse advanced intercross

Meng, Jilun ORCID

Two high fecundity mouse lines, FL1 and FL2, were established after a long-term selection for increased litter size. In order to identify potential candidate genes for litter size an advanced intercross mouse population (AIL) was established as a crossbred between FL1 and a particular control line. A coarse QTL-mapping analysis was conducted in the F2-generation of this population. In total 47 genome-wide significant (5%) QTL were identified for 31 different traits. QTL for litter size, litter weight and body mass traits were mainly identified on chromosomes 2, 4, 9 and 13, on chromosomes 2, 4, 7 and 8 and on chromosomes 2, 4 and 13 respectively. This study verified the existence of the potential candidate genes with larger effect for litter size and emphasized several chromosomes to which more attentions should be paid in subsequent fine-mapping. A new method was developed to construct a modified relationship matrix for AIL-crossbreds that makes use of founder allele frequencies for markers and the pedigree. Thereby founder relationships were deduced from about 140k biallelic marker loci. This relationship matrix was derived both for autosomal and X-chromosomal loci and may be useful in the context of analyses of selection experiments. Real application was demonstrated with data from 30 generations of the AIL population, comprising about 19000 pedigreed animals. By applying the newly derived relationship matrices litter size-related traits and body mass related traits from the AIL were more deeply analyzed. Thereby X-chromosomal genetic variation for body mass traits was not found to be significant, in agreement with no significant X-chromosomal QTL in the coarse mapping study. Both the results from coarse mapping and quantitative analyses suggest that it is worthwhile to further fine-map the already coarsely mapped QTL, especially for litter size and litter weight.

Zwei Mauslinien mit hoher Fruchtbarkeit, FL1 und FL2, wurden mittels Langzeitselektion auf eine größere Wurfgröße etabliert. Um potenzielle Kandidatengene für die Wurfgröße zu identifizieren, wurde eine fortgeschrittene Intercross-Linie (AIL) als Kreuzung zwischen FL1 und einer eigenen Kontrolllinie erstellt. Eine grobe QTL-Kartierung wurde in der F2-Generation dieser Population durchgeführt. Insgesamt wurden 47 genomweit signifikante (p< 5%) QTL für 31 verschiedene Merkmale identifiziert. QTL für Wurfgröße, Wurfgewicht und Körpermasse wurden hauptsächlich auf den Chromosomen 2, 4, 9 und 13, auf den Chromosomen 2, 4, 7 und 8 sowie auf den Chromosomen 2, 4 und 13 identifiziert. Damit bestätigte sich die Existenz potenzieller Kandidatengene mit größerem Effekt auf die Wurfgröße. Eine neue Methode wurde entwickelt, um eine modifizierte Verwandtschaftsmatrix für AIL-Kreuzungen aufzustellen, die die Markerallelfrequenzen der Gründertiere und das Pedigree aller Nachkommen berücksichtigt. Die Verwandtschaft zwischen Gründertieren wurde aus ca. 140k biallelen Marker-Loci abgeleitet. Diese Verwandtschaftsmatrix wurde sowohl für autosomale als auch für X-chromosomale Loci aufgestellt und ist allgemein für die Auswertung von Selektionsexperimenten von Nutzen. Als Anwendungsbeispiel wurden Daten von 30 Generationen der AIL-Population ausgewertet, wobei rund 19000 tiere im Pedigree enthalten waren. Merkmale der Wurfgröße und der Körpermasse in der AIL wurden anschließend eingehender analysiert, wobei die neuartigen Verwandtschftsmatrizen eingestzt wurden. Im Ergebnis war X-chromosomale genetische Variation für Merkmale der Körpermasse nicht signifikant, in Übereinstimmung mit fehlenden X-chromosomalen QTL in der Grobkartierungsstudie. Sowohl die Ergebnisse der Grobkartierung als auch die quantitativen Analysen deuten darauf hin, dass es sich lohnt, die Positionen der bereits grob kartierten QTL weiter zu verfeinern, insbesondere für Wurfgröße und Wurfgewicht.

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Meng, Jilun: Investigations on genetic variability in a mouse advanced intercross. 2019.

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