Genome-wide linkage and QTL mapping in porcine F2 families generated from Pietrain, Meishan and Wild Boar crosses

Summary Three informative pig F2 families based on European Wild Boar (W), Meishan (M) and Pietrain (P) crosses have been used for genome-wide linkage and quantitative trait loci (QTL) analysis. Altogether 129 microsatellites, 56 type I loci and 46 trait definitions (specific to growth, fattening, fat deposition, muscling, meat quality, stress resistance and body conformation) were included in the study. In the linkage maps of M × P, W × P and W × M families, average spacing of markers were 18.4, 19.7 and 18.8 cM, the numbers of informative meioses were 582, 534 and 625, and the total lengths of autosomes measured were 27.3, 26.0 and 26.2 Morgan units, respectively. Maternal maps were on average 1.3 times longer than paternal maps. QTLs contributing more than 3% of F2 phenotypic variance could be identified at p < 0.05 chromosome-wide level. Differences in the numbers and positions of QTLs were observed between families. Genome-wide significant QTL effects were mapped for growth and fattening traits on eight chromosomes (1, 2, 4, 13, 14, 17, 18 and X), for fat deposition traits on seven chromosomes (1, 2, 3, 4, 6, 7 and X), for muscling traits on 11 chromosomes (1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 12, 14, 15 and X), for meat quality and stress resistance traits on seven chromosomes (2, 3, 6, 13, 16, 18 and X), and QTLs for body-conformation traits were detected on 14 chromosomes. Closely correlated traits showed similar QTL profiles within families. Major QTL effects for meat quality and stress resistance traits were found on SSC6 in the interval RYR1-A1BG in the W × P and M × P families, and could be attributed to segregation of the RYR1 allele T derived from Pietrain, whereas no effect in the corresponding SSC6 interval was found in family W × M, where Wild Boar and Meishan both contributed the RYR1 allele C. QTL positions were mostly similar in two of the three families for body conformation traits and for growth, fattening, fat deposition and muscling traits, especially on SSC4 (interval SW1073-NGFB). QTLs with large effects were also mapped on SSC7 in the major histocompatibility complex (MHC) (interval CYP21A2-S0102) and affected body length, weight of head and many other traits. The identification of DNA variants in genes causative for the QTLs requires further fine mapping of QTL intervals and a positional cloning. However, for these subsequent steps, the genome-wide QTL mapping in F2 families represents an essential starting point and is therefore significant for animal breeding. Zusammenfassung Drei informative F2-Familien, die aus Kreuzungen von Europaischem Wildschwein (W), Meishan (M) und Pietrain (P) erstellt worden waren, wurden fur eine genomweite Kopplungs- und QTL-Analyse benutzt. Insgesamt wurden 129 Mikrosatellitenloci, 56 Type-I-Loci und 46 Merkmalsdefinitionen (fur Wachstum, Mastleistung, Fettansatz, Bemuskelung, Fleischqualitat, Stressresistenz und Korperform) in die Untersuchungen einbezogen. In den Kopplungskarten der Familien M × P, W × P und W × M wurden durchschnittliche Markerabstande von 18.4, 19.7 bzw. 18.8 cM erreicht und 582, 534 bzw. 625 informative Meiosen beobachtet. Fur die Gesamtlangen der Autosomen wurden in den drei Familien 27.3, 26.0 bzw. 26.2 Morgan-Einheiten gemessen. Die maternalen Kopplungskarten waren durchschnittlich 1.3-fach langer als die paternalen. QTLs, die mehr als 3% der phanotypischen Varianz in der F2-Generation erklarten, konnten mit p < 0.05 chromosomenweitem Signifikanzniveau nachgewiesen werden. Zwischen den Familien wurden Differenzen in den Anzahlen und Positionen der QTLs beobachtet. Genomweit signifikante QTL-Effekte wurden fur Wachstum und Fettansatz auf acht Chromosomen (1, 2, 4, 13, 14, 17, 18 und X) kartiert, fur Fettansatz auf sieben Chromosomen (1, 2, 3, 4, 6, 7 und X), fur Bemuskelung auf elf Chromosomen (1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 12, 14, 15 und X), fur Fleischqualitat/Stressresistenz auf sieben Chromosomen (2, 3, 6, 13, 16, 18 und X), und QTLs fur die Korperform wurden auf 14 Chromosomen kartiert. Eng korrelierte Merkmale zeigten ahnliche QTL-Profile innerhalb Familien. Die bedeutsamsten QTL-Effekte wurden fur Fleischqualitats- und Stressresistenzmerkmale auf Chromosom 6, Intervall RYR1-A1BG, in den Familien W × P und M × P gefunden, wahrend in diesem Chromosomenintervall in der Familie W × M, in der der RYR1-Locus keine segregierenden Exon-Allele aufwies, kein QTL zu erkennen war. Mehrere der QTL-Positionen waren fur die Korperform wie auch fur Wachstum, Mastleistung, Fettansatz und Bemuskelung in zwei von drei Familien ahnlich. Dies galt besonders fur Chromosom 4 (Intervall SW1073-NGFB). QTLs mit grosen Effekten wurden auf Chromosom 7 im MHC (Intervall CYP21A2-S0102) kartiert; sie beeinflussten Korperlange, Kopfgewicht, aber auch viele weitere Merkmale. Zur Identifizierung der DNA-Varianten, die einem QTL zugrunde liegen, ist eine Feinkartierung von QTLs und positionale Klonierung erforderlich. Fur diese nachfolgenden Untersuchungsmethoden ist jedoch die genomweite QTL-Kartierung in F2-Familien ein entscheidender Ausgangspunkt; sie ist deshalb bedeutungsvoll fur die Tierzuchtung.