Genetic factors affecting the omega-3 and omega-6 fatty acid variation in egg yolk

Abstract

This study aimed to elucidate the genetic divergence of quail lines selected for high and low ω-6:ω-3 PUFAs ratio in the egg yolk by estimation of the genetic parameters, to clone and characterize of the direct candidate genes, FADS1 and FADS2, and to elucidate the effects of polymorphisms of these genes on the ω-6 and ω-3 fatty acid contents in egg yolk. Furthermore, the expression of the FADS1 and FADS2 genes as well as their polymorphisms in different European (LSL) and Vietnamese chicken breeds (Ac, Noi, H’mong, Ri and Te) was investigated.<br /> The AA and DHA content were significantly lower in the high line than in the low line (P<0.01). The ω-6 and ω-3 PUFA ratio was significantly reduced between the low and high lines (P<0.01). Moderate heritabilties were found in the C22:6 (ω-3) and ω-6:ω-3 PUFA ratio and the low line is more efficient than the high line.<br /> The quail and chicken cDNA sequences of FADS1 and FADS2 genes were obtained. No significant difference in expression of the two genes was found in both quail and chicken. However, the expression of both genes in the Te and LSL chicken breeds were significantly higher than Ac, Noi, Ri and H’mong chicken breeds. <br /> In quail FADS2 five synonymous SNPs were found, while in FADS1 two of five SNPs resulted in an amino acid substitution. FADS2 was significantly associated with C20:4 (ω-6), C22:6 (ω-3) and the ω-6:ω-3 PUFA ratio (P<0.05), whereas FADS1 was significantly associated not only with C14:0, C16:0 and C16:1 (ω-7), but also with C18:2 (ω-6) (P<0.05). Analysis of the quail SNPs in the different European and Vietnamese local chicken breeds revealed that only SNP4 of FADS2 segregated in five out of the six chicken breeds. The two SNPs within the FADS1 gene at position 391 and 468 segregated in Te, Noi, Ri and LSL chicken breeds.

<strong> Genetische Einflussfaktoren auf die Omega-3 und Omega-6 Fettsäurenvariation in Eidotter </strong> <br /> Ziel der Vorliegenden Arbeit war es, die genetische Divergenz in Wachtellinien, die auf hohes („high line“) bzw. niedriges („low line“) ω-6:ω-3 PUFA Verhältnis selektiert waren, zu eruieren. Die direkten Kandidatengene FADS1 und FADS2 wurden geklont und charakterisiert, sowie der Einfluss von Polymorphismen in diesen Genen auf den ω-6 und ω-3 Fettsäuregehalt in Eidotter untersucht. Weiterhin wurden Expression und Polymorphismen von FADS1 und FADS2 in verschieden europäischen (LSL) und vietnamesischen Hühnerrassen (Ac, Noi, H’mong, Ri und Te) verglichen. <br /> Der AA und DHA Gehalt waren in der „high“ Linie signifikant niedriger als in der „low“ Linie (P<0.01). Das ω-6 und ω-3 PUFA Verhältnis zwischen der “low” und der “high” Linie war signifikant reduziert (P<0.01). Moderate Heritabilitäten konnten für das C22:6 (ω-3) und für das ω-6:ω-3 PUFA Verhältnis geschätzt werden, wobei die “low” Linie höhere h² als die “high” Linie erbrachte. <br /> Die cDNA Sequenz von FADS1 und FADS2 wurden von Wachtel und Huhn gewonnen. Allerdings konnte kein signifikanter Unterschied in der Expression zwischen den beiden Arten festgestellt werden. Die Expression der beiden Gene in den Hühnerrassen Te und LSL war jedoch signifikant höher als in den Rassen Ac, Noi, Ri und H’mong. <br /> Im FADS2 der Wachtel konnten fünf synonyme SNPs gefunden werden, während in FADS1 zwei von fünf SNPs zu Aminosäuresubstitutionen führten. FADS2 war signifikant assoziiert mit den C20:4 (ω-6), C22:6 (ω-3) und dem ω-6:ω-3 PUFA Verhältnis (P<0.05), wohingegen FADS1 signifikant mit C14:0, C16:0, C16:1 (ω-7) sowie C18:2 (ωe-6) assoziiert war (P<0.05). Die Analyse von Wachtel SNPs in den europäischen und vietnamesischen Hühnerrassen ergab, dass nur ein SNP, in FADS2, in fünf von sechs Rassen segregierte. Zwei SNPs im FADS1 Gen an der Position 391 und 468 segregierten in den Rassen Te, Noi, Ri und LSL.