Genetic biomarkers for fat content and fatty acid composition in pork

Aquesta tesi doctoral forma part d'una línia de recerca sobre la millora genètica de la qualitat de la carn en porcí. Un dels recents objectius inclòs en algunes línies paternes seleccionades per mercats de qualitat és aconseguir un nivell òptim de greix intramuscular i de composició en àcids grassos sense penalitzar el rendiment magre. Aquesta tesi està formada per quatre estudis realitzats en una línia pura de porcs Duroc destinats a la producció de càrnics d'alta qualitat. Els estudis es van dissenyar amb l'objectiu d'entendre millor la variabilitat genètica subjactent al contingut de greix i a la composició en àcids grassos i d’identificar marcadors potencials a la selecció. El primer estudi va examinar els paràmetres genètics de la ruta de l'àcid linoleic (C18:2) a l'àcid araquidònic (C20:4). En particular, es va demostrar que s’espera que la selecció pel valor absolut de C18:2 proporcioni una resposta a la selecció similar a la selecció pel greix intramuscular a greix dorsal restringit. Aquests resultats van conduir a investigar el gen de la desaturasa-2 dels àcids grassos (FADS2), com a gen candidat per a la ruta metabòlica de C18:2. Així, el segon estudi va avaluar els efectes d'una variant (el polimorfisme rs321384923 es va utilitzar com a marcador) al promotor del gen FADS2. Els resultats van demostrar que aquest polimorfisme afecta el perfil d'àcids grassos n-6 millorant l'eficiència de desaturació de C18:2 a C20:4. Addicionalment, es va avaluar l'associació dels gens de les perilipines (PLIN) i del gen de la proteína d’unió al guanilat 1 (GBP1) amb caràcters de creixement i de qualitat de la carn. Així, el tercer estudi va examinar els efectes de dos polimorfismes als gens PLIN1 i PLIN2, relacionats amb l'emmagatzematge i la mobilització de lípids. Els resultats indiquen que el polimorfisme rs333231747 a PLIN2 està associat al creixement primerenc i al pes magre. L'últim estudi va demostrar que GBP1 té dos senyals de poliadenilació actius i que el seu ús depèn del genotip rs80800372. Els porcs portadors de l'al·lel G, associat a una menor viremia després de la infecció pel virus reproductiu i respiratori porcí, van tenir transcripcions més llargues i una menor expressió gènica. En condicions no epidèmiques, l'al·lel G va augmentar el contingut de greix intramuscular, però va disminuir el pes magre. El contingut de C18:2 i els marcadors genètics investigats es poden utilitzar per dissenyar estratègies de selecció adequades per millorar la qualitat de la carn i el creixement magre.Esta tesis doctoral es parte de una línea de investigación sobre la mejora genética de la calidad de la carne en porcino. Uno de los recientes objetivos incluido en algunas líneas paternas seleccionadas para mercados de calidad es lograr un nivel óptimo de grasa intramuscular y de composición en ácidos grasos sin penalizar el crecimiento magro. Esta tesis comprende cuatro estudios realizados en una línea pura de cerdos Duroc destinados a la producción de cárnicos de alta calidad. Los experimentos se diseñaron con el objetivo de comprender mejor la variabilidad genética subyacente en el contenido de grasa y la composición en ácidos grasos e identificar marcadores potenciales a la selección. El primer estudio examinó los parámetros genéticos de la ruta del ácido linoleico (C18:2) al ácido araquidónico (C20:4). En particular, se demostró que se espera que la selección del valor absoluto de C18:2 proporcione una respuesta similar a la selección por grasa intramuscular a grasa dorsal restringida. Estos hallazgos llevaron a investigar el gen de la desaturasa-2 de los ácidos grasos (FADS2), como gen candidato para la ruta del C18:2. Por lo tanto, el segundo estudio evaluó los efectos de una variante (el polimorfismo rs321384923 se usó como marcador) en el promotor del gen FADS2. Los resultados mostraron que este polimorfismo afecta el perfil de ácidos grasos n-6 al aumentar la eficiencia de desaturación de C18:2 a C20:4. Además, se evaluó la asociación de los genes de las perilipinas (PLIN) y el gen de la proteína de unión a guanilato 1 (GBP1) con caracteres de crecimiento y de calidad de la carne. De este modo, el tercer estudio examinó los efectos de dos polimorfismos en PLIN1 y PLIN2, relacionados con la deposición y la movilización de lípidos. Los resultados indicaron que el polimorfismo rs333231747 en PLIN2 se asocia con el crecimiento temprano y con el peso magro. El último estudio mostró que GBP1 tiene dos señales de poliadenilación activas y que su uso depende del genotipo rs80800372. Los cerdos portadores del alelo G, asociado con una menor viremia después de la infección por el virus reproductivo y respiratorio porcino, tenían transcritos más largos y una menor expresión génica. En condiciones no epidémicas, el alelo G aumentó el contenido de grasa intramuscular pero disminuyó el peso magro. El contenido de C18:2 y los marcadores genéticos investigados se pueden usar para diseñar estrategias de selección adecuadas para mejorar la calidad de la carne y el crecimiento magro.This PhD dissertation is part of a research line on the genetic improvement of pork quality. One of the latest goals to be included in some sire lines selected for premium markets is to achieve an optimum level of intramuscular fat and fatty acid composition without penalizing lean growth performance. This thesis is comprised of four studies conducted on a purebred Duroc line used for producing high-quality meat products. The experiments were designed with the aim to better understand the genetic variability underlying fat content and fatty acid compostion and to identify potential markers for breeding. The first study examined the genetic parameters of the linoleic acid (C18:2) to arachidonic acid (C20:4) pathway. In particular, it was showed that selection for the absolute value of C18:2 is expected to deliver a similar response outcome as selection for intramuscular fat at restrained backfat thickness. These findings led to investigate the fatty acid desaturase-2 (FADS2) gene, as a candidate gene for C18:2 metabolism route. Thus, the second study evaluated the effects of a variant (rs321384923 was used as a tag single nucleotide polymorphism) in the promoter of the FADS2 gene. Results showed that this polymorphism affects the n-6 fatty acid profile by enhancing the desaturation efficiency of C18:2 to C20:4. Additionally, the association of perilipin (PLIN) genes and guanylate-binding protein-1 (GBP1) gene with growth and meat quality traits was assessed. Thus, the third study examined the effects of two polymorphisms in PLIN1 and PLIN2, which have been related to lipid storage and mobilization. Results indicated that the rs333231747 polymorphism on PLIN2 is associated to early growth and lean weight. The last study showed that GBP1 has two active polyadenylation signals and that their usage depends on the rs80800372 genotype. The pigs carrying the G allele, which has been associated with lower viraemia after porcine reproductive and respiratory virus infection, had longer transcripts and lower gene expression. In non-epidemic conditions, the G allele increased intramuscular fat content but decreased lean weight. Linoleic acid content and the investigated genetic markers can be used to design appropriate selection strategies to enhance meat quality and lean growth