Candidate gene analysis for loci affecting sperm quality and fertility of boar

Abstract

Fertility is one of the most important economical traits in swine production. Implementation of artificial insemination (AI) in swine production allowed improving selection on the boars for production traits, but at the same time, it stresses the meaning of the individual boar reproductive performance. This study aims to elucidate the effect of direct functional candidate gene loci as markers on sperm quality traits of concentration (SCON), motility (MOT), semen volume per ejaculate (VOL), plasma droplets rate (PDR), abnormal sperm rate (ASR). In addition these gene loci were also tested for association with the fertility traits, i.e. non return rate (NRR) and number of piglets born alive (NBA). In total, eighteen candidate gene loci GnRHR, FSHB, LHB, RLN, PRL, PRLR, AR, FST, INHA, INHBA, INHBB, RBP4, ACR, OPNin6, OPNpro, ACTG2, ACTN1, and ACTN4 were chosen for investigation based on their biological correlations and/or physiological functions in male reproduction. Comparative sequencing of animals of the breeds Pietrain and Hampshire revealed polymorphisms in intron 18 (G>A) of porcine ACTN1 (AY837722) and in 3´-UTR (A>C) of porcine ACTN4 (AY837723). The pure breed of Pietrain (n=244) and the crossbred of Pietrain × Hampshire (n=112) boars of an AI boar station, born between 1990 and 1999 and used in commercial pig herds mainly of North-Western Germany, were genotyped for the SNPs of ACTN1 and ACTN4 and previously in the literature described polymorphisms within the other loci. Analyses of variance revealed significant association of the following candidate genes with traits: ACTN1 (P < 0.05) and ACR locus (P < 0.05) with NRR; ACTN1 (P < 0.01) and OPNin6 locus (P < 0.05) with NBA; PRL (P < 0.01), INHBB (P < 0.05), ACR (P < 0.05) and FSHB locus (P < 0.01) with SCON; ACTG2 (P < 0.01), RLN (P = 0.01) and FST (P < 0.01) with VOL; ACTG2 (P < 0.05), RBP4 (P < 0.05), OPNin6 (P = 0.05), ACR (P < 0.01) and GnRHR (P < 0.05) with MOT; GnRHR (P < 0.01) and INHBA (P < 0.05) with PDR; GnRHR (P < 0.01), INHA (P < 0.05), INHBA (P < 0.05), OPNpro (P < 0.05) and AR (P < 0.05) with ASR. No significant effects of ACTN4, LHB and PRLR locus on any trait were observed.

<b>Kandidatengenanalyse für Loci, die die Spermaqualität und Eberfruchtbarkeit beeinflussen</b><br /> Fruchtbarkeit ist eines der wichtigsten ökonomischen Merkmale in der Schweineproduktion.<br /> Die Einführung der künstlichen Besamung (KB) in der Schweineproduktion erlaubt eine verbesserte Selektion der Eber für Produktionsmerkmale, aber gleichzeitig betont sie die Bedeutung der individuellen Reproduktionsleistung der Eber.<br /> Diese Studie zielt darauf ab, den Effekt von direkten funktionellen Kandidatengenen auf Spermakonzentration (SCON), Spermabeweglichkeit (MOT), Samenvolumen je Ejakulat (VOL), Plasmatröpfchenrate (PDR), abnormale Spermienrate (ASR) und den Fruchtbarkeitsmerkmalen Non-Return-Rate (NRR) und Anzahl lebend geborener Ferkel (NBA) aufzuklären. Insgesamt wurden für die Untersuchung 18 Kandidatengenorte, GnRHR, FSHB, LHB, RLN, PRL, PRLR, AR, FST, INHA, INHBA, INHBB, RBP4, ACR, OPNin6, OPNpro, ACTG2, ACTN1 und ACTN4, basierend auf deren biologischer Korrelationen und/oder physiologischer Funktionen in der männlichen Reproduktion, ausgewählt.<br /> Mit Hilfe der vergleichende Sequenzierung von Tieren der Rassen Pietrain und Hampshire wurden Polymorphismen im Intron 18 (G>A) des porcinen ACTN1 (AY837722) und in 3´-UTR (A>C) des porcinen ACTN4 (AY837723) gefunden. Eber der Rassen Pietrain (n=244) und Pietrain × Hampshire (n=112) aus einer KB Eberstation wurden für diese SNPs am Locus ACTN1 und ACTN4, sowie an bereits beschriebenen Polymorphismen an anderen Genorte genotypisiert.<br /> Mit Hilfe der vergleichende Sequenzierung von Tieren der Rassen Pietrain und Hampshire wurden Polymorphismen im Intron 18 (G>A) des porcinen ACTN1 (AY837722) und in 3´-UTR (A>C) des porcinen ACTN4 (AY837723) gefunden. Eber der Rassen Pietrain (n=244) und Pietrain × Hampshire (n=112) aus einer KB Eberstation wurden für diese SNPs am Locus ACTN1 und ACTN4, sowie an bereits beschriebenen Polymorphismen an anderen Genorte genotypisiert.