Ný gen uppgötvuð í tengslum við skeiðhæfni íslenskra hrossa

Niðurstöður nýrrar rannsóknar á íslenska hestinum sýna að ákveðin gen hafa mikil áhrif á ganghæfni hrossa. Tvö ný gen hafa nýlega verið skilgreind sem áhrifavaldar á skeiðgæði íslenska hestsins.

Þekkingin gæti leitt til þess að þróað væri DNA-próf sem nýttist hrossaræktendum við markvissari ræktun á fjórgangs-,fimmgangs- eða skeiðhrossum. Undirrituð hefur síðustu ár unnið að doktorsverkefni um erfðafræðilegan grunn gangtegunda íslenska hestsins við Landbúnaðarháskóla Íslands og Sænska landbúnaðarháskólann í Uppsölum. Verkefnið er langt komið og hefur gefið af sér tvær ritrýndar fræðigreinar. Önnur þeirra fjallar um nýju genin tvö (RELN og STAU2) sem virðast, í samvinnu við hið áður uppgötvaða skeiðgen (DMRT3), hafa áhrif á skeiðgetu í íslenska hestinum.

Samband milli erfðamarka og einkunna fyrir skeið í kynbótadómi

Niðurstöðurnar fengust með því að skoða yfir 360.000 erfðamörk í erfðamengi 362 íslenskra hrossa með aðferð sem kallast víðtæk erfðamengjaleit (e. genome wide association analysis). Öll hrossin höfðu mætt til kynbótadóms og því var hægt að bera saman erfðamengi þeirra og einkunnir fyrir skeið. Í kjölfarið var reiknað út samband einstakra erfðamarka og gangtegundarinnar. Út frá því fengust niðurstöður um að erfðamörk staðsett í genunum RELN og STAU2 höfðu tölfræðilega marktæk áhrif á skeiðeinkunn.

Við frekari skoðun á genunum tveimur kom í ljós að hvort tveggja hefur áhrif á hreyfimynstur í músum og er tjáð í taugavef. Þar að auki hefur STAU2 genið áhrif á getu músa til að læra nýjar hreyfingar. Þetta leiddi rannsakendur til þeirrar niðurstöðu að genin tvö væru líkleg til að hafa sambærileg áhrif í hrossum, eins og víðtæka erfðamengjaleitin gaf til kynna.

Áhrif mismunandi arfgerða á gangtegundir

Frekari rannsókn staðfesti tvær setraðir (e. haplotype) í hvoru geni, sem höfðu marktæk áhrif á skeið og aðrar gangtegundir. Til einföldunar má segja að setraðirnar gefi til kynna arfgerð genanna, og hér eftir verður annars vegar vísað til RR arfgerðar og hins vegar rr arfgerðar í RELN geninu, og SS arfgerðar og ss arfgerð í STAU2 geninu.

Tíðni RR og rr arfgerðanna var nokkuð jöfn, þ.e.a.s. svipaður fjöldi hrossa í gagnasafninu bar hvora arfgerð fyrir sig. Hross með RR arfgerðina fengu að meðaltali hærri einkunn fyrir skeið, en hross með rr arfgerðina fengu að meðaltali hærri einkunn fyrir tölt, brokk, hægt og greitt stökk.

Tíðni SS og ss arfgerðanna var hins vegar mjög ójöfn, en yfir 80% hrossa í gagnasafninu bar SS arfgerðina. Hross með SS arfgerðina fengu að meðaltali hærri einkunn fyrir skeið, en hross með ss arfgerðina fengu hærri einkunn fyrir brokk og greitt stökk.

Tíðni arfgerðanna gefur ýmislegt til kynna hvað varðar úrval ræktenda, en líklegt er að valið hafi verið strangt fyrir SS arfgerðinni í STAU2 geninu miðað við háa tíðni hennar, en á sama hátt hefur úrval fyrir RR og rr arfgerðunum verið nokkuð jafnt. Miðað við áhrif arfgerðanna á mismunandi gangtegundir og vægi þeirra gangtegunda í ræktunarmarkmiði íslenska hestsins, má leiða að því líkum að tíðnin sé nokkuð lýsandi fyrir mikilvægi arfgerðanna.

Mismunandi tíðni arfgerða í hópi hrossa með mismunandi skeiðhæfni
Í ljósi mismunandi áhrifa arfgerða á gangtegundirnar, var ákveðið að skipta hrossunum í gagnasafninu niður í hópa eftir skeiðgetu. Hóparnir skiptust í fimmgangshross, fjórgangshross með AA arfgerð í skeiðgeni, fjórgangshross með CA arfgerð í skeiðgeni og skeiðkappreiðahross.

Í ljós kom að fjórgangshross með AA arfgerð í skeiðgeni eru líklegust til að bera rr arfgerðina í RELN geninu og skeiðkappreiðahross ólíklegust til að bera þá arfgerð. Af þessu má leiðar líkur að því að RELN genið greini að hluta til á milli fimmgangs- og fjórgangshrossa með AA arfgerð í skeiðgeni, og mögulega á milli fimmgangs- og skeiðkappreiðahrossa.

Að auki kom í ljós að fjórgangshross með CA arfgerð í skeiðgeni eru líklegust til að bera SS arfgerðina í STAU2 geninu. Þessa áhugaverðu niðurstöðu má mögulega rekja til þess að STAU2 genið hefur áhrif á getu til að læra ákveðið hreyfimynstur, og SS arfgerðin geti þá verið CA hrossum gagnleg, en þau eiga oft og tíðum erfiðara með að læra hliðstæðar hreyfingar.

Hagnýting niðurstaðna

Það er margt sem bendir til að RELN og STAU2 genin hafi mikil áhrif á ganghæfni íslenskra hrossa, en þessi gen hafa ekki áður verið skilgreind sem slík og eru lítið rannsökuð í hrossum. Frekari rannsókna er því þörf til að staðfesta niðurstöðurnar.

Næsta skref í doktorsverkefninu er að skoða genin niður í kjölinn með raðgreiningu og greina þá erfðaþætti sem hér koma við sögu. Í framhaldinu væri hægt að þróa DNA-próf sem ræktendur gætu nýtt sér í markvissari ræktun á fjórgangs-, fimmgangs- eða skeiðhrossum. Einnig væri hægt að nýta upplýsingar um arfgerðir í þessum genum til stuðnings útreikningum á kynbótamati í einstaka eiginleikum, og taka þannig skref í átt að erfðamengjaúrvali í íslenskri hrossarækt.

Fjármögnun

Verkefnið er styrkt af Doktorssjóði Landbúnaðarháskóla Íslands, Stofnverndarsjóði íslenska hestakynsins, Sænsku Íslandshestasamtökunum (SIF), Blikastaðasjóði, Erfðanefnd landbúnaðarins, Swedish Research Council (VR) og Swedish Foundation for Strategic Research.

Tilvísun

Sigurðardóttir, H., Boije, H., Albertsdóttir, E., Kristjánsson, T., Lindgren, G., & Eriksson, S. The genetics of gaits in Icelandic horses goes beyond DMRT3, with RELN and STAU2 identified as two new candidate genes. Genet Sel Evol 55, 89 (2023).