Publication: Caracterización de la resistencia genética de la perdiz roja (Alectoris Rufa)
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Publication Date
2018-11-13
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
La perdiz roja ‐ Alectoris rufa ‐ es la especie de caza menor más importante en España debido a sus características cinegéticas, lo que ha hecho de esta especie una pieza de caza codiciada y ha llevado a la realización de numerosos intentos por introducirla en lugares donde no existía. Uno de los problemas que se deriva de la cría en cautividad de la perdiz roja es el riesgo de transmisión de enfermedades a las poblaciones salvajes ya que, por un lado, se incrementa el riesgo de aumento de la virulencia de los patógenos por pases sucesivos de un animal a otro, y por otro lado, a menudo esos agentes infecciosos son característicos de los animales criados en cautividad por las condiciones particulares que se reúnen en las granjas ‐ densidades elevadas, estrés, etc ‐ por lo que la fauna silvestre no se ha visto expuesta a ellos previamente. El fundamento de la tesis reside en la obtención de una herramienta molecular que permita seleccionar perdices con una mayor capacidad de reacción frente a patógenos y otras agresiones externas, lo que aumenta su resistencia a enfermedades infecciosas y minimiza de este modo el aumento de virulencia de los patógenos por pases sucesivos entre animales y la subsiguiente transmisión al medio de cepas fortalecidas. Para ello, se han sometido perdices a desafíos no infecciosos, lo que permitió su clasificación en función de la magnitud de la magnitud de su respuesta inmune ‐ RI ‐ ante dos desafíos no infecciosos que miden, por un lado, la RI innata utilizando el test en piel con fitohemaglutinina ‐ PHA, lectina de origen vegetal ‐ y por otro, la RI adquirida, basada en la producción de anticuerpos, mediante la prueba de hemaglutinación con glóbulos rojos de oveja. Esta fase proporcionó las muestras sobre las que se desarrolló posteriormente la búsqueda de marcadores moleculares necesarios para poder llevar a cabo la selección de genotipos resistentes a enfermedades infecciosas. De las 2.084 perdices que llegaron al final del proceso de clasificación, se seleccionaron los 168 animales con RI más extremas y se sacrificaron, conservando para etapas posteriores los órganos del sistema inmune ‐ bazo, tonsilas cecales, timo y bolsa de Fabricio ‐ y el tejido del área interdigital donde se inyectó PHA. Se llevó a cabo un estudio del transcriptoma de la perdiz para la detección de los genes que participan en la orquestación de la RI en perdices mediante la comparación de la expresión génica entre los dos grupos de perdices obtenidos con alta y baja RI, empleando la técnica de secuenciación masiva o RNA‐Seq en el bazo y la piel. En una primera fase, se secuenció a gran profundidad un pool de 16 muestras normalizadas que representaban todos los tejidos estudiados en ambos sexos y que constituyó el transcriptoma de referencia con el que alinear los transcriptomas obtenidos para cada tejido de forma individual. Los objetivos de esta fase eran la obtención del catálogo de genes de referencia y la detección de SNPs o Single Nucleotide Polymorphisms, mediante el ensamblaje de novo de los transcritos de perdiz. Se anotaron cerca de 12.000 transcritos y se identificaron 34.000 SNPs, de los cuales 8.000 se encontraban en transcritos anotados. A continuación, se llevó a cabo el análisis de la expresión génica diferencial con RNA‐Seq en 16 muestras procedentes de bazo, para la valoración de la RI adquirida, y en 16 muestras del área de inyección de PHA, para la valoración de la inmunidad innata. Con este análisis se obtuvieron 790 genes que mostraban sobreexpresión en las perdices con alta RI, y 318 que se mostraban inhibidos. Con el análisis de ontología génica se obtuvieron un total de 98 genes sobreexpresados referidos a Proliferación y muerte celular, Cicatrización de heridas, Procesos Inmunes y Actividad lítica. Estos datos abren la posibilidad de mejorar la resistencia a las enfermedades o la robustez mediante el uso de selección asistida para incrementar la IR innata en las perdices.
The partridge – Alectoris rufa – is an important cynegetic species in Spain and other European countries. Present and future challenges for wild partridge populations include the resistance against possible disease transmission after restocking with captive‐reared individuals, and the need to cope with the stress prompted by new dynamic and challenging scenarios, including consequences of climate change. Selection of individuals with the best immune function may be a good strategy to improve general immunity, and hence adaptation to stress. The objectives of this study include non‐infectious challenges with phytohemagglutinin (PHA) and sheep red blood cells which allow the classification of red‐legged partridges (Alectoris rufa) according to their overall immune responses (IR). The second objective is the de novo transcriptome (RNAseq) of the partridge, followed by the genic differential expression in spleen and skin surrounding PHA injection and their ontology. For these purposes, skin from the area of injection of PHA and spleen, both from animals showing extreme high and low IR, were selected to investigate the transcriptional profiles underlying the different ability to cope with pathogens and external aggressions. RNA‐seq yielded 97 million raw reads from eight sequencing libraries and about 84% of the processed reads were mapped to the reference chicken genome. Differential expression analysis identified 1488 up‐ and 107 down‐regulated loci in individuals with high IR versus low IR. Partridges displaying higher innate IR show an enhanced activation of host defence gene pathways complemented with a tightly controlled desensitization that facilitates the return to cellular homeostasis. These findings indicate that the immune system’s ability to respond to environmental aggressions extensively involved transcriptional and post‐transcriptional regulations, and expand our understanding on the molecular mechanisms of the avian immunity system, opening the possibility of improving disease resistance or robustness using genome assisted selection approaches for increased innate IR in partridges.
The partridge – Alectoris rufa – is an important cynegetic species in Spain and other European countries. Present and future challenges for wild partridge populations include the resistance against possible disease transmission after restocking with captive‐reared individuals, and the need to cope with the stress prompted by new dynamic and challenging scenarios, including consequences of climate change. Selection of individuals with the best immune function may be a good strategy to improve general immunity, and hence adaptation to stress. The objectives of this study include non‐infectious challenges with phytohemagglutinin (PHA) and sheep red blood cells which allow the classification of red‐legged partridges (Alectoris rufa) according to their overall immune responses (IR). The second objective is the de novo transcriptome (RNAseq) of the partridge, followed by the genic differential expression in spleen and skin surrounding PHA injection and their ontology. For these purposes, skin from the area of injection of PHA and spleen, both from animals showing extreme high and low IR, were selected to investigate the transcriptional profiles underlying the different ability to cope with pathogens and external aggressions. RNA‐seq yielded 97 million raw reads from eight sequencing libraries and about 84% of the processed reads were mapped to the reference chicken genome. Differential expression analysis identified 1488 up‐ and 107 down‐regulated loci in individuals with high IR versus low IR. Partridges displaying higher innate IR show an enhanced activation of host defence gene pathways complemented with a tightly controlled desensitization that facilitates the return to cellular homeostasis. These findings indicate that the immune system’s ability to respond to environmental aggressions extensively involved transcriptional and post‐transcriptional regulations, and expand our understanding on the molecular mechanisms of the avian immunity system, opening the possibility of improving disease resistance or robustness using genome assisted selection approaches for increased innate IR in partridges.
Description
Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Veterinaria, Departamento de Producción Animal, leída el 19/01/2016