Tilbake til søkeresultatene

FFL-JA-Forskningsmidlene for jordbruk og matindustri

Elucidation of underlying factors influencing fertility in modern, efficient livestock production through novel epigenomics and metabolomics

Alternativ tittel: Studier av underliggende faktorer som påvirker fruktbarheten i moderne, effektiv husdyrproduksjon ved epigenetiske metoder og metabolomikk

Tildelt: kr 5,4 mill.

Systematisk dyre-avl på viktige egenskaper som melke- og kjøttproduksjon, og også helse og fruktbarhet har blitt benyttet i Norge over lang tid. Vektlegging av fruktbarhet i avlsarbeidet er svært viktig for effektivitet og lønnsomhet i næringen. Kunstig sædoverføring basert på utvalgte dyr med gode egenskaper er et sentralt virkemiddel i avlsarbeid. De norske avls-organisasjonene Geno og Norsvin er internasjonalt i forskningsfronten på grunn av en langsiktig satsing på systematisk datainnsamling, kompetansebygging innen avl og reproduksjonsvitenskap. Utvikling av nye avlsmetoder basert på genetisk informasjon har gitt avls-organisasjonene muligheter til å velge ut avlsdyr raskere og mer effektivt enn tidligere. Hovedmålet i prosjektet var å framskaffe ny og generisk kunnskap om faktorer som påvirker fruktbarhet i moderne, effektivt avlsarbeid som grunnlag for en bærekraftig avl og derigjennom styrke konkurranseevnen til norsk husdyrproduksjon. Sentrale spørsmål som har vært studert i prosjektet er om kunstig sædoverføring påvirker egenskaper med lav arvegrad som fruktbarhet og om dette vil oppdages ved anvendelse av sekvensdata som eneste grunnlag for seleksjon av egenskaper. Videre har vi studert om miljøpåvirkninger og produksjonsstress i moderne og effektiv husdyrproduksjon påvirker dyrene og skjuler deres genetiske disposisjon for fruktbarhet. Data fra nye avanserte epigenetiske og metabolske analyser, samt avanserte sæd-analyser, er kombinert med eksisterende data for fruktbarhet for å avdekke mulige sammenhenger. Bruk av avansert bioinformatikk har vært sentralt i disse analysene. Sædkvalitet hos okser ved ulik alder er studert, både før og etter kryokonservering av sæden. Resultatene viser at unge okser har sæd som tåler kryokonservering dårligere i forhold til hva de har bare noen få måneder senere. Epigenetiske analyser viser at det er forskjell i DNA metylering i sæd fra de samme oksene ved ulik alder, og at disse kan relateres til ulike gener og metabolske spor av betydning for reproduktiv kapasitet. Fruktbarhetsdata for aktuelle okser er analysert og sammenholdt med øvrige data. Fruktbarhet ble ikke påvirket av alder, men det var vesentlig høyere kassasjon av sæddoser fra den yngste gruppen, noe som har stor betydning for produksjonseffektiviteten. Det er utført ulike avanserte spermieanalyser på et stort sædmateriale fra okser med dokumentert høy og lav fruktbarhet. I denne forbindelse er det utviklet ny metodikk for analyse av metabolitter i frossen sæd. Denne metodikken er anvendt på alle prøver fra dette materialet. Utvalgte okser er også testet i IVF. Det var forskjell mellom flere funksjonelle sædparametere i sæd hos okser med ulik fruktbarhet, og også når det gjelder intracellulære metabolitter, og metabolomics kan vise seg å være et nyttig verktøy for identifisering av biomarkører for fruktbarhet. Metabolomics analyser av spermier og sædplasma fra råner er utviklet og anvendt vellykket på et utvalg av prøver. Prøvene ble preparert fra både ufortynnet og fortynnet fersk sæd ved sentrifugering (sædpellet og supernatant). Analysen inkluderte aminosyrer, aminer, markører for oksidativt stress (glutation), fettsyrer, kolesterol og høyoppløselig ikke-målrettet analyse. Som man kunne forvente, var de detekterte nivåene lavere i de fortynnede prøvene, men fortynneren forårsaket ikke interferens i analysen. Resultatene er lovende ettersom de indikerer at fortynnede prøver er egnet for metabolomics analyse - slik at et større antall prøver kan undersøkes med tanke på nye biomarkører for fruktbarhet i andre prosjekter. Et arbeid på epigenetikk fra rånesæd er gjennomført der sæd med forskjellig grad av DNA-brudd (DFI) ble undersøkt. Ulike parametere for måling av DNA integritet ble sammenlignet og vurdert om var korrelert med epigenetisk DNA metylering. Vi fant at DFI var lite korrelert med de andre DNA integritet parameterne, noe som kan være en indikasjon på at flere parametere belyser ulike sider av DNA integritet generelt. Videre fant vi at sæd med ulik grad av DFI hadde forskjellig nivå av DNA metylering, noe som tyder på at sæd med høyere DFI har flere brist i metabolske spor (pathways) involvert i embryoutvikling. Prosjektet har vært et samarbeid mellom Høgskolen i Innlandet, SINTEF, og avls-organisasjonene Geno og Norsvin.

Forskning som bidrar til økt kunnskap om fruktbarhet og avl er ønsket av industripartnerne for økt verdiskapning. Resultatene oppnådd i prosjektet har generert kunnskap om sædproduksjonskapasitet og fruktbarhetsparametere hos okser og råner og gitt ny innsikt hos så vel industripartnerne som hos de involverte forskningsinstitusjonene. Det er blant annet etablert ny metodikk for undersøkelse av frossen sæd som kan bidra til å si noe om befruktningsevnen. Konkret har prosjektet resultert i et PhD-prosjekt med fokus på tematikken etter ønske fra Geno. I PhD-prosjektet vil kunnskap og metodikk etablert i dette prosjektet benyttes. Videre har Høgskolen i Innlandet fått godkjent PhD-programmet i Anvendt økologi og bioteknologi i løpet av prosjektperioden. Den nevnte stipendiaten er tatt opp ved dette programmet, i tillegg til to andre, hvorav en nærings-PhD samt ytterligere en planlagt nærings-PhD innenfor tematikk tilknyttet fruktbarhet og avl på ulike arter.

The main idea of the proposed project is to develop new generic knowledge and technology by identifying epigenetic and metabolomic signatures associated with improved and sustainable health and fertility in cattle and swine. Breeding organisations experience a paradigm shift applying genomic selection enhancing the genetic gain and reducing the generation interval. A key question to be answered is whether the potential epigenetic influences of artificial insemination may confound the use of next generation sequencing data as the sole basis for sustainable genomic selection of low heritable traits like fertility, and whether the environmental changes and production stress animals have to adapt to in modern husbandry to some extent hide genetic disposition or generates specific phenotypes. The Norwegian breeding companies Geno and Norsvin have through decades conducted systematic breeding of their respective species, including significant amounts of information on fertility. By selecting contrast groups of male sires concerning phenotypic fertility based on advanced semen quality analyses and existing datasets on field fertility, novel epigenetics and metabolomics will be applied on samples from those individuals. Advanced bioinformatics and statistical analysis will be performed to reveal possible correlation to genomic sequencing data, applicable in breeding programs. Geno and Norsvin are in the international forefront due to a long-term commitment to systematic knowledge building in breeding and reproduction science, and their provision of unique quality data is a prerequisite for the project. The project aims to expand the knowledge base for sustainable animal breeding and health by introducing new state of the art technology and to strengthen national competence in animal reproduction science. The fellowships included in the project are strategic and in compliance with industry-oriented researcher training and long-term national competence development.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FFL-JA-Forskningsmidlene for jordbruk og matindustri

Finansieringskilder