Whole-genome sequence data for selective breeding against infectious diseases in aquaculture

Formålet med dette prosjektet er å bruke genominformasjon som verktøy for å øke torskens resistens mot to vanlige sykdommer i oppdrett. Vi har sekvensert genomet til 111 torsk fra det nasjonale torskeavlsprogrammet for å bygge et datasett med genetiske (SNP) markører. Vi har identifisert 19 millioner genetiske markører hos torsk og 1-3 million av disse ble brukt i de videre analysene. Tilgang til en forbedret versjon av referansegenomet har vært viktig for analysene. Vi har kartlagt gener for resistens mot nodavirus (markører forklarer 35% av den genetiske variasjonen), som er en svært vanlig sykdom for mange marine akvakulturarter. Genkartlegging av resistens mot vibriose, en bakteriell sykdom, peker mot polygen nedarving av denne egenskapen. Avlsverdier beregnet med tradisjonell måte, med lav markørtetthet (SNP chip) og med høy markørtetthet (sekvensdata) viser at sekvensdata gir 20% høyere sikkerhet enn avslverdier beregnet på tradisjonell måte og 4% høyere enn når SNP-chip informasjon er brukt. Vi viser også at forskjellen mellom tradisjonell og genomisk innavlsrate øker over tid når der er en restriksjon på tradisjonell innavlsrate og seleksjonen av foreldre baseres på genomiske avlsverdier. Derfor er det viktig å basere innavlsrestriksjonen på genomisk informasjon i et genomisk seleksjonsprogram. Historiske effektive populasjonsstørrelser ble anslått til 6 x 10-4 for både skrei og norske kysttorsk-bestanden, med en liten og midlertidig reduksjon for 1 x 10-5 år siden. I tillegg viser våre data på genfrekvenser fra skrei og norske kysttorsk-bestandene at de er én populasjon, og at noen få godt definerte områder av genomet har sterk grad av naturlig seleksjon.

Norway has taken a leading role in the sequencing of the Atlantic cod and Atlantic salmon genomes. The information content is enormous, but will only benefit us if we manage to exploit these data. This project will develop methodology to use genome sequen ces for selective breeding against infectious diseases in aquaculture. To this aim, we will sequence pooled DNA of cod challenge tested for vibriosis and viral nervous necrosis from the National Breeding Program, align this to the latest cod reference gen ome and estimate the effects of the DNA polymorphisms. Genetic values of parents will be calculated using these effects, and compared to conventional and sparse marker map based estimates. We will also map genes for resistance to vibriosis and viral nervo us necrosis, and use the sequence data to estimate historical and current effective population sizes. The effects of genome sequence data on aquaculture breeding are expected to be far-reaching, where individual breeding values of selection candidates may be calculated even in absence of own phenotype and pedigree recording. Hence, completely different breeding schemes may be envisaged due to sequence information, and such alternative schemes will be developed and tested within the project, together with methods that manage the inbreeding at the DNA level. In conclusion, the expected benefits from whole genome sequence data are large, and the project covers all aspects of this new data with respect to selective breeding in aquaculture.