Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

The Swedish Red Polled breed is threatened by extinction and there are only around 1100 animals left. The breed was popular in the early twentieth century, but since then the numbers have steadily decreased. The overall objective of this study was to find out whether there may be economic incentives for preserving the breed. The milk quality properties are of major importance in the production of dairy products. Therefore we would like to establish if the Swedish Red Polled breed carries favourable alleles at loci of relevance for milk quality, to potentially make the breed more interesting for milk production.

The genetic variation in three milk protein genes, β-casein, κ-casein and β-lactoglobulin, and two other milk quality genes, DGAT1 and FMO3 were studied in 65 breeding bulls of the Swedish Red Polled breed. The bulls were genotyped using single-nucleotide polymorphism (SNP) analysis and pyrosequencing. The results showed that β-casein A2, κ-casein A, β-lactoglobulin B, FMO3 R and DGAT1 A were the most common variants at the respective locus in the Red Polled population. However, some bulls were carriers of the unfavourable κ-casein E allel whereas others were carrying the "shrimp" gene, which in homozygous form results in milk with a fishy taste. The "shrimp" gene had so far only been found in the SRB population and it is possible that one or several SRB bulls have transmitted the mutation to the Swedish Red Polled breed. As regards κ-casein, the B variant is preferred for cheese making because of its good renneting properties, while the E variant seems to be associated with poor renneting properties.

The bulls were predominantly carrying the most favourable allele at the β-casein locus (A2) whereas the A1 and B alleles have been suspected of being involved in the disease outbreak of diabetes type 1 in individuals predisposed for the disease. Also at the β-lactoglobulin locus the bulls carried the preferred allele, B, which is associated with good processing properties. As regards the DGAT1 gene, the A variant is associated with higher yields of milk and protein but lower concentrations of fat to some extent also protein. Thus, which allele is the most favourable should differ between countries.

Rödkullorna är en utrotningshotad ras vilken anses utgöra resterna av en allmogeko som
främst förekom i mellersta Sverige. Det finns cirka 1 100 renrasiga djur kvar och sperma finns
lagrad hos seminföreningar och genbanker från ett 60-tal tjurar. Rasen kan komma att få en
viktig roll för bevarandet av genetisk diversitet på artnivå, vilken kan komma till användning
vid ändrade produktionsförhållanden, ändrad miljö eller ändrad inriktning av produktionen.
Mjölkens sammansättning är exempel på en egenskap som kan bli föremål för modifiering
som ett led i utvecklandet av nya mejeriprodukter. Sammansättningen påverkar såväl
mjölkens processtekniska egenskaper som övriga kvalitetsegenskaper och är därför viktig ur
ekonomisk synpunkt. Syftet med denna studie var att utröna om rödkullerasen bär på
fördelaktiga varianter av gener som kontrollerar olika mjölkkvalitetsegenskaper, vilket skulle
bidra till att öka intresset för rasen inom mjölkproduktionen. Vi undersökte tre
mjölkproteingener, β-kasein, κ-kasein och β-laktoglobulin, och ytterligare två gener med
betydande effekt på mjölkens sammansättning och kvalitet, ”räkgenen” FMO3 och
”fetthaltsgenen” DGAT1, för att ta reda på vilka alleler som rödkullorna bär. De mest
önskvärda mjölkproteinallelerna anses vara β-kasein A2, κ-kasein B och β-laktoglobulin B.
Vad gäller FMO3 är R-allelen den eftersträvansvärda eftersom kor som är homozygota för Xallelen
producerar en mjölk med smak påminnande om gamla räkskal, men även heterozygota
kor har i vissa fall fått smakfelsanmärkning. Kor homozygota för DGAT1 A-allelen
producerar mer mjölk men med lägre fetthalt än kor med KK-genotyp.
Undersökningen gjordes på 65 avelstjurar av rödkulleras, födda mellan åren 1961-2003.
Tjurarna i studien var i de flesta fall nära släkt med varandra. Genotypbestämningen gjordes
med hjälp av PCR och pyrosequencing baserat på fryst sperma. Resultaten visar att allelerna
β-kasein A2, κ-kasein A, β-laktoglobulin A, FMO3 R och DGAT1 A är de vanligast
förekommande varianterna hos de typade rödkulletjurarna. Allelfrekvenserna vad gäller de tre
mjölkproteingenerna överensstämmer relativt väl med resultat från tidigare studier av svensk
rödkulla (Lien et al. 1999) medan allelfrekvenserna för "räkgenen" FMO3 och
"fetthaltsgenen" DGAT1 inte tidigare undersökts hos denna ras. Föreliggande studie påvisar
inte heller några väsentliga skillnader mellan rödkullor och de dominerande svenska
mjölkraserna SRB och SLB i allelfrekvenser i de undersökta generna.
Några av rödkulletjurarna i studien befanns vara heterozygota för "räkgenen", dvs FMO3 Xallelen.
Även bärare av κ-kasein E-allelen observerades bland rödkulletjurarna, en variant som
rapporterats vara associerad med försämrade ystningsegenskaper (bl.a. Ikonen et al., 2001) .
Intressant i sammanhanget är att den östnorska rödkullan verkar bära på många fördelaktiga
mjölkkvalitetsalleler; man har hos dessa varken lyckats påvisa FMO3 X-allelen eller κ-kasein
E-allelen och de kan inte minst ur denna aspekt med fördel användas i aveln. Förekomsten i
rödkullerasen av X och E-allelerna kan eventuellt bero på tidigare användning SRB-sperma,
något som delvis stöds av avsaknaden av dessa alleler bland de undersökta tjurarna av
östnorskt ursprung. Användning av östnorska tjurar torde således bidra till att minska
frekvenserna av de icke önskvärda allelerna. För att upprätthålla en tillfredsställande genetisk
variation hos rödkullerasen är det därtill en fördel att hålla stamboken öppen för närbesläktade
raser såsom den östnorska rödkullan.