Å anvende informasjon fra arvematerialet (DNAet) for å øke avlsmessig framgang ble først foreslått av Theo Meuwissen (et.al.) ved NMBU (Ås) i 2001.
Innblikk i arvematerialet
DNA som utgjør arvematerialet ligger kveilet sammen som en dobbeltspiral. Dobbeltspiralen består av basepar som utgjør den genetiske koden. Baseparene består enten av basene adenin og thymin (A-T) eller cytosin og guanin (C-G). En fysisk posisjon på DNAet der det, mellom individer i en populasjon, varierer hvilket basepar som finnes kalles single-nucleotide polymorphism (SNP). Det er denne variasjonen som gir genetiske ulikheter mellom individer. SNPer brukes derfor som genetiske markører for å finne gener vi er interessert.
Nedarving av gener
Et individ har arvet et kromosom fra hver av sine foreldre, disse to utgjør et kromosompar. Storfe har 60 kromosomer, eller 30 kromosompar. Ved en celledeling der kjønnsceller blir laget (meiose), splittes kromosompar opp og kun det ene inngår i arvematerialet til en kjønnscelle.
Overkrysning
Før kromosomparene blir splittet kan det skje en overkrysning mellom kromosomene i et kromosompar. Dette gjør at avkom ikke arver eksakt det samme DNAet som det forelderen arvet fra enten sin far eller mor. Det vil si at DNAet fra besteforeldrene til det fremtidige avkommet blir blandet, og det potensielle avkommet vil arve noe arvestoff fra sin farfar og farmor gjennom sin far. På samme måte vil avkommet arve noe av DNAet fra mormor og noe fra morfar via mor. To helsøsken vil ikke nødvendigvis arve akkurat det samme arvematerialet fordi overkrysningen kan skje på ulike posisjoner på kromosomene.
Her kan du se en video som forklarer hvordan meiosen fungerer
Variasjon mellom dyr
Variasjonen mellom dyr og hvilke gener de har arvet kan dermed ses ut fra hvilke basepar individet har på bestemte punkter på DNAet. Disse kjente punktene som har variasjon mellom basepar kalles for genetiske markører (SNPer). De genetiske markørene vet man at er sterkt knyttet til et eller flere gener som koder for ulike egenskaper, og de brukes for å finne ut hvilken genvariant et individ har. For eksempel kan et individ ha baseparet A-T, mens et annet individ kan ha baseparet G-C.
Det er identifisert 100 000-vis av genetiske markører (SNPer) hos storfe.
Avlesing av arvemateriale
Når et dyr blir genotypet leser man av bestemte genetiske markører på DNAet der det er variasjon i basepar mellom individer. Punktene på DNAet som leses av er jevnt fordelt utover alle kromosomene.
Det finnes ulike tilnærminger for avlesning av DNAet og hvor mange genetiske markører som leses av. Dette vil være med å påvirke hvor mye informasjon vi får om hver enkelt egenskap vi er interessert i.
Mikrosatellitter
Bruk av mikrosatellitter er en gammel metode som i stor grad er blitt erstattet av punktmutasjoner. En mikrosatellitt er en kort bit av DNA-tråden bestående av en rekke med repeterende baseparsekvenser. Antall repetisjoner varierer mellom dyr, og denne informasjonen kan derfor benyttes til blant annet testing av slektskap mellom dyr.
Punktmutasjoner
Punktmutasjon vil si å lese av bestemte SNPer på DNAet, og man kan lese av få eller mange punkter. Det er mulig å lese av alt fra 7 000 SNPer til 777 0000 SNPer. For å lese av punktene på DNA brukes en SNP-chip. En SNP-chip består av et sett med brønner hvor man tilsetter DNAet til hvert enkelt dyr. Det leses så av hvilket basepar dyret har på de bestemte punktene. Dette er den mest vanlige metoden å bruke per dags dato når et dyr blir genotypet.
Helgenomsekvensering
Helgenomsekvensering betyr at hele arvemateriale leses av og man får en fullsteding oversikt over hele arvematerialet til et dyr. Per dags dato er det få eller ingen metoder som kan benytte seg av all den informasjonen i rutinemessige avlsverdiberegninger.
Avlsverdiberegninger
Informasjonen som man får fra selve genotypingen blir benyttet når avlsverdier skal beregnes. I korte trekk betyr det at genotypeinformasjonen blir brukt til å beregne et genomisk slektskap mellom gentoypede dyr, og denne informasjon blir inkludert sammen med informasjon om fenotyper og tradisjonelt slektskap. Ved bruk av genomisk seleksjon er det to statistiske modeller som er mest vanlig brukt: to-stegs genomisk seleksjon og ett-stegs genomisk seleksjon.
Kvalitative og kvantitative egenskaper
Enkelte egenskaper (for eksempel hornanlegg) styres av svært få enkeltgener (kvalitative egenskaper) og er knyttet til noen få kjente genetiske markører (SNPer). Det gjør at man vet hvilken posisjon på DNAet som må leses av for å få informasjon om hvert enkelt dyrs genvariant for slike egenskaper.
Andre egenskaper som for eksempel fruktbarhet (kvantitative egenskaper) har en mye mer kompleks genetisk arkitektur. De styres av svært mange gener og det er derfor vanskelig å kartlegge absolutt alle gener som har innvirkning på egenskapen. Det er også vanskelig å vite hvor mye hver enkelt SNP påvirker hvordan en egenskap kommer til uttrykk.
