Animal breeding (Council of Complex Environmental Sciences)
90 %
Ortelius classification: Animal breeding
Molecular genetics, reverse genetics and RNAi (Council of Medical and Biological Sciences)
10 %
Ortelius classification: Molecular genetics
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Department of Animal Sciences (University of Pannonia)
Participants
Németh, Szabolcs
Starting date
2009-04-01
Closing date
2012-12-31
Funding (in million HUF)
22.222
FTE (full time equivalent)
4.91
state
closed project
Summary in Hungarian
Ez a munkaterv, ami három kutatócsoport együttműködésében valósul meg, három halfaj, a ponty az aranyhal és a zebradánió pikkelymintázata öröklődési és fejlődésbiológiai hátterének, valamint ponty esetében néhány termelési paraméterrel való összefüggésének egy új megközelítését vázolja. Előzetes kísérleteink azt mutatják, ez a fenotípusos sokszínűség nem írható le a korábban elfogadott modellel. Harris és munkatársai zebradánión, a fejlődésgenetika „fehéregerén”, a pontyéhoz kísértetiesen hasonló tükrös mutánst találtak, ami az 1. számú fibroblaszt növesztő faktor receptor génjének, fgfr1, a mutációjához kötött. Ezt a gént hasonló funkcióval pontyban is sikerült azonosítanunk. A három fajon feltehetőleg azonos eredetű, a pikkelymintázatot befolyásoló faktorokat célzott keresztezésekkel, egyszülős szaporításokkal és molekuláris módszerekkel vizsgáljuk. Teszteljük pontyon az fgfr mutációknak olyan termelési paraméterekre való hatását, mint a növekedés, megmaradás, vagy ellenállóképesség. Kísérletet teszünk az N (nude) gén megtalálására. Új modellt szerkesztünk a ponty és az aranyhal pikkelymintázat öröklődésének leírására.
Summary
This proposal outlines a novel approach to understand the genetic and developmental basis underlying variation in scalation in the common carp and closely related species, goldfish and zebrafish. The proposed project will be carried out by a trilateral international collaboration. Our preliminary experiments show, that the genetics of scale formation of carp can not be described by the formerly accepted model. Recently Harris and his colleagues were successful in isolating a mutant zebrafish, called “spiegel”, with a mirror scalation phenotype astonishingly similar to the mirror phenotype in common carp and also in goldfish. This mutant is linked to a partial loss of function of a developmentally important gene, fibroblast growth factor receptor 1 (fgfr1). We found this gene with similar function in carp as well. We plan surveying the factors – supposedly of the same origin - effecting on the scalation pattern of these three fish species, applying special informative crosses, uniparental (gyno- or androgenic) propagation and molecular biological methods. We will test the effect of the fgfr mutations on production parameters of common carp, as growth, survival or resistance. We will initiate the search for the “N” (nude) gene. Finally we will set up a new model describing the scalation pattern in common carp and goldfish.
Final report
Results in Hungarian
A kérdéskört két irányból közelítettük meg. Az egyik irány a különféle fenotípusokkal történő célzott keresztezések elvégzése, ill. morfológiai és növekedési vizsgálatok, valamint hasadási arányok megállapítása; a másik pedig a pikkelyek kialakulásáért felelős gének keresése és azok esetleges alléljainak az elkülönítése volt. A rendelkezésre álló fenotípusok felhasználásával 30 keresztezést készítettünk el. A szaporítást és nevelést – ellentétben a kirpichnikovi, nyílt tavakban végzett kísérletekkel – végig kontrollált labor körülmények között folytattuk le. Megállapítottuk, hogy a korábbi modellel ellentétben nincs letalitás keléskor sem a bőrpontyok, sem az oldalvonal-soros szülők utódai között. Jelentős fitnesz-beli különbségeket viszont találtunk a pikkelymintázat függvényében. Megállapítottuk, hogy a ponty részleges pikkelyvesztését az fgfr1a1 gén (ez a Kirpichnikov által korábban feltételezett ‘s’ gén) mutációja okozza, mely homozigóta állapotban részleges funkcióvesztéshez vezet. A fibroblaszt növekedési faktor kaszkád mindkét célgénje, dusp6 és sef, tendenciózusan csökkenő expressziót mutatott a pikkelyes, tükrös és bőrponty egyedekben. A különböző fenotípusokból származó minták összehasonlítása igazolja a korábbi eredményt az fgfr1a1 génben bekövetkező mutáció hatásáról, valamint arra utalnak, hogy az N gén szintén ezen a kaszkádon keresztül fejti ki (közvetlenül vagy közvetve) a hatását. Alkottunk egy új modellt, ami könnyebben magyarázza a kísérletes eredményeket.
Results in English
We had two approaches. One was to produce specially planned crosses and carry out morphological and growth examinations, as well as studying segregation ratios. The other one was to search for genes and alleles responsible for scale formation. In order to do this we produced 30 crosses. Artificial propagation and nursing – contrary to Kirpichnikov’s experiments, carried out in open ponds – were performed ours under controlled laboratory conditions. We found – contrary to the old model – that there is no lethality in progenies neither of nude nor of linear type brooders at hatching. We concluded that the partial loss of scales is caused by the mutation of the fgfr1a1 gene, (supposed formerly as „S” gene) Its recessive mutation leads to reduced function at the homozygotic stage. Target genes, dusp6 and sef, of the FGF cascade showed tendentious expression decreases in scaled, mirror and nude individuals. Comparisons of samples from individuals of different scale patterns proved the effect of mutation in fgfr1a1. This also hints that the N gene may effect (directly or indirectly) through this cascade. We also set up a new model, which is more suitable for explaining experimental data
Szücs Réka, Merth János, Budaházi Attila, Gorzás Anita, Orbán László, Jeney Zsigmond, Bercsényi Miklós: A ponty pikkelymintázat öröklődése, és az abból következő néhány gyakorlati következmény újragondolása, HAKI, 2010
Nicolas Rohner, Miklós Bercsényi, László Orbán, Maria E. Kolanczyk, Dirk Linke, Michael Brand, Christiane Nüsslein-Volhard and Matthew P. Harris: Duplication of fgfr1 Permits Fgf Signaling to Serve as a Target for Selection during Domestication, Current Biology 19, 1–6, October 13, 2009, 2009
