Staartloos(Rp)

Over staartloos en oortoefjes: Genetica van de kippenextremiteiten
Staartloos (Rp)
Update
en oortoefjes (Et)
Tekst: Sigrid van Dort
12 augustus 2014
Het recentelijk onderzochte ras
voor staartloos en oortoefjes is de
Araucana die beide autosomaal (op
beide geslachten hetzelfde) incompleet
(aan 1 dosis genoeg voor expressie)
dominante eigenschappen heeft.
Staartloos en oortoef vererven los van
elkaar, dus hebben niets met elkaar
te maken. In dit onderzoek is de
Araucana gekozen omdat ze dan beide
aparte eigenschappen tegelijk konden
onderzoeken.
Staartloos
Staartloos karakteriseert zich door het
ontbreken van de laatste losse staartbotjes
en de stuitklier (waar het verenvet in
gemaakt wordt).
Zonder de ondersteunende staartbotjes
missen staartloze kippen ook het vlezige
driehoekje waar de staartveren op groeien.
Bij intermediaire staartloze dieren waar
nog wel één of meerdere staartbotjes
aanwezig zijn, zijn deze onregelmatig met
elkaar verbonden. De oorzaak hiervan
is een modificerend gen (veranderaar)
welke van niet-staartloze dieren kan
komen stelden Dunn en Landauer
voor in hun onderzoek naar staartloos
(1934 en 1936, zie ook Genetica van de
kippenextremiteiten voor meer hierover
plus foto’s).
Staartloos wordt veroorzaakt door een
defect in het programmeren van de staart
wat gecontroleerd wordt door het gen Rp
(rumpless). Staartloze Araucana’s zijn
fokzuiver of fokonzuiver voor Rp. In
testkruisingen waren alle intermediaire
staartlozen fokonzuiver (Rp/rp+).
Fokzuiver zijn voor staartloos wordt
weinig gezien uit staartloos x staartloos
kruisingen wat duidt op verminderde
levensvatbaarheid bij kuikens die Rp/
Rp zijn. Ook dieren die fokonzuiver
zijn hebben een hogere mortaliteit
(dat ze doodgaan) als embryo. De Rp/
Rp embryo’s sterven op dag 17 tot 21
tijdens het broeden. Staartloze dieren
hebben sowieso ook een verminderde
vruchtbaarheid.
1
De gedachte dat verminderde vruchtbaarheid komt door de acrobatische
toeren die de haan moet uithalen om de hen te kunnen treden is dus maar een
stukje van het verhaal, het knippen van de veren rond de cloaca levert geen
gelijke vruchtbaarheid op als bij gestaarte dieren.
Stuitklier op intermediair staartloos, rechts staartloos. Foto: R.
Zierke
Voor het onderzoek naar Rp is gebruik gemaakt van 40 staartloze en 11 gestaarte
dieren. Het veroorzakende gen zit in de Iroquois homeobox groep: Irx1 en
Irx2 welke coderen voor het bouwplan van de anatomische ontwikkeling, op
chromosoom 2. De homeobox (Hox) genen in de homeobox coderen voor bijv.
eiwitten die DNA (en ook RNA) binden en ze zorgen ervoor dat de kop en de
staart en de poten en de rest op de goede plek terechtkomen en eruit zien zoals
het eruit moet zien in de eerste fase. In het embryonale stadium zijn deze hox
genen het belangrijkste dus. Staartloos wordt gestuurd vanuit de hox genen en
als ier iets verkeerd gaat ligt dit aan een mutatie in een hox gen, in dit geval Irx1
en Irx2 wat resulteert in afwezigheid van staart. Dit onderzoek bracht naar voren
dat Irx1 en 2 verantwoordelijk waren voor staartloos, hoewel ze nooit eerder als
coderende genen voor staartontwikkeling beschouwd zijn, dus dat is nieuw in dit
onderzoek.
Onder: fysieke kaart waarop de relatieve posities aangegeven zijn van
de genen plus de markers in de 2.14 Mb regio voor staartloos op Gga2.
Lichtblauw is het staartloze haplotype (allelen staan in de bovenste rij).
De stippellijnen geven de kritische interval weer waarin gestaarte dieren
niet het haplotype delen met de staartloze dieren. NB. Rumpless betekent
staartloos, tailed betekent gestaart.
2
Genome-wide association mapping and
identification of candidate genes for the
rumpless and ear-tufted traints of the Araucana
chicken, doi: 10.1371/journal.pone 0040974.
Details wie het interesseert:
Er is een stuk DNA gepakt waarop
de code zit voor staartloos, dit was
bekend. Het stuk DNA waarop
staartloos zit en ook nog andere
genen heet een haplotype. Die hele
kluit wordt gezamenlijk vererfd.
Een stuk DNA wordt ingedeeld
in basenparen (de sporten van de
wenteltrap) waarbij basenparen
vergelijkbaar zijn met centimeters
en dus een positie op het stukje
DNA aangeven. De afkorting voor
zo’n basenpaar is ‘bp’ dit is een
dubbel stuk DNA molecuul
(o------o). Als we het hebben over
de plek van staartloos dan vind je
dat tussen 87.99-90.13 Mb in de
onderzochte regio. Mb is miljoen
basenparen.
Alle 40 staartloze Araucana’s
hadden minstens één kopie/dosis
van het haplotype, 18 waren er
homozygoot/fokzuiver en 22
waren heterozygoot/fokonzuiver.
Dieren met een stukje staart er
nog aan waren heterozygoot.
Het haplotype was niet aanwezig
in de 11 gestaarte dieren. Drie
gestaarte dieren waren overigens
heterozygoot voor een deel van
de blokken van het haplotype
waardoor de zoekregio verder
teruggebracht kon worden naar de
regio 88.77-89.51. En in deze regio
zaten twee kandidaatgenen: Irx1 en
Irx2.
Oortoefjes
Oortoefjes zijn stukjes huid in de vorm van een steeltje die uit de omgeving van
de gehoorgang komen en waar veren op groeien. Oortoefjes zijn het resultaat
van een fout in het embryonale stadium waarin onderdelen van de schedel en
het oor aangelegd worden. (Zie Somes Jr en Pabilonia, 1983 The embryonic
development of ear-tufts and associated structural head and neck abnormalities of
the Araucana fowl, Poult. Sci. 62: 1539-1542).
De plaats en het formaat van de toefjes kan variëren, ze kunnen piepklein
zijn of groot tot wel 2 cm lang. Kippen met oortoefjes kunnen ook andere
vormafwijkingen aan de oren hebben zoals een onregelmatig gevormde
gehooropening of -gang welke zelfs helemaal afwezig kunnen zijn. Het is dus
nogal een zootje op die plaats van de kip.
De afkorting van oortoefjes is Et (ear tuft) en de grote E geeft aan dat het om een
incompleet dominant gen gaat wat ook autosomaal is. Alle kippen met oortoefjes
zijn heterozygoot dus fokonzuiver (Et/et+). Fokzuivere embryo’s sterven tussen
dag 17 en 19 van de broedtijd. Ook kan Et dodelijk zijn voor fokonzuivere
dieren, dit gebeurt dan op dag 20-21 tijdens het broeden. Ook als een kuiken met
oortoefjes geboren is, is de mortaliteit hoger vergeleken met kuikens die geen
toefjes hebben. Het is dus een nogal wreed gen voor embryo’s en kuikens.
Het gen voor oortoefjes heeft een variabele expressie, dit houdt in dat er
ook eenzijdig een toefje kan zijn en dat het formaat en ook de plaatsing aan
weerszijden bij de oren kan variëren (onderling ook dus). De variatie is zo
groot dat er ook fokonzuivere dieren geboren kunnen worden zonder zichtbare
toefjes, dit wordt variabele penetratie van het gen genoemd en dit is aangetoond
door Somes Jr (Ear-tufts: a skin structure mutation of the Araucana Fowl, J.
Heredity 69: 91-97). In een groep met dieren welke oortoefjes hadden nam het
aantal oortoefjes af tot veel minder dan de fokonzuivere dominante vererving
suggereert. Een ander onderzoek van Somes Jr * toonde aan dat heel af en toe
een fokzuiver Et/Et dier volwassen kan worden. Zo’n haan produceert een
idioot grote hoeveelheid nakomelingen met oortoefjes maar... ook dieren die
geen toefjes hadden kregen nageslacht met toefjes als ze gekruist werden met
ongeoortoefde et+/et+ partners. Met andere woorden, je ziet oortoefjes niet altijd,
het kan er wel degelijk in zitten.
* Ear tuftedness: a lethal condition in the Araucana fowl. J. Hered 72: 121-124.
Het recente onderzoek betrof 30 dieren met oortoefjes en als controlegroep
28 zonder. Oortoefjes zit op chromosoom 15. Van de 30 dieren hadden er 29
hetzelfde haplotype, deze dieren waren fokonzuiver voor het hele haplotype.
Twee van de 28 dieren die geen toefjes hadden bleken toch voor het gehele
haplotype fokonzuiver te zijn. En één dier met toefjes deelde maar een stuk
van het haplotype waardoor het kritische stukje waarop de genen zitten die
betrokken zijn bij de oortoefmutatie verder ingedikt kon worden. Het haplotype
waarbinnen alle 30 dieren vielen bestond uit 7 genen. Omdat oortoefjes nagenoeg
altijd recessief in letaliteit is, konden blokken die homozygoot waren in het
toefjes fenotype ook uitgeselecteerd worden waardoor een nog verdere indikking
ontstond van het stukje wat de mutatie veroorzaakt. Homozygote blokken in drie
dieren flankeren een 60 kb interval waarin twee genen zitten: TBX1 en GNB1L.
3
Boven: de fysieke kaart laat de
relatieve posities zien van de genen
en markers in het onderzochte stuk
DNA. Allelen van het haplotype voor
oortoefjes en de positie ervan zijn
ook aangegeven. De groene balken
geven fokonzuiverheid voor Et aan, de
zwarte balken fokzuiverheid van het
haplotype. De stippellijnen markeren
de 60 Kb interval waarin alle dieren
met toefjes heterozygoot zijn voor het
haplotype.
Samenvatting
Staartloos werd gevonden bij zowel fokzuivere als fokonzuivere dieren en de
dieren die toch nog wat (gedeformeerde) staartwervels hadden waren fokonzuiver
wat aangeeft dat staartloos Rp intermediair vererft zoals Dunn beschreven heeft.
Omdat staartloos dominant is met volledige penetratie was het mogelijk precies
aan te geven waar de veroorzakende genen van Rp zaten. Een klein stukje van
0,74 Mb werd gevonden bij alle staartloze dieren en dit was niet aanwezig bij 11
gestaarte dieren.
Wat er gevonden is, is dat de veroorzakende genen niet zitten op een plek die
fouten geeft bij de ontwikkeling van de staart, maar bij genen (Irx1 en Irx2) die
bepalen hoe en waar welk onderdeel komt bij het embryo. In knock-out muizen
en zebravinken hadden deze genen geen effect op de staartontwikkeling. Omdat
Rp dominant is, gaat het om een mutatie in de werking van de Irx’en en niet om
het verlies aan functie. Rp zit op chromosoom 2.
Het gen voor oortoefjes Et, werd gevonden in alle dieren die fokonzuiver waren
voor Et, wat aangeeft dat het gen letaal is in fokzuivere dieren. Probleem in
het lokaliseren van het veroorzakende gen was dat alleen fokonzuivere dieren
onderzocht konden worden. Twee Araucana’s zonder oortoefjes bleken toch
fokonzuiver te zijn voor Et. Deze dieren toonden aan dat de penetratie van het
gen geen 100% is. De penetratie van Et wordt geschat op tussen de 86% en 96%.
Bij de dieren die onderzocht waren kwam dit percentage op 94%. Het kan ook
zijn dat de dieren zonder zichtbare toefjes gewoon gemist zijn omdat de toefjes te
klein waren om te zien of omdat er geen veren op de lelletjes zaten.
Er zijn 7 eiwit coderende genen gevonden binnen het haplotype (0,58 Mb). Et/
Et is bijna altijd letaal, doordat er blokken van homozygote stukjes te zien waren
binnen het onderzochte stuk, konden die regio’s uitgesloten worden waarmee het
gebied zich verkleinde waardoor het duidelijk was dat de coderende genen TBX1
en GNB1L.
TBX1 met een mutatie erin veroorzaakt transcriptiefouten. TBX1L veroorzaakt
bij mensen het DiGeorge syndroom.
De reden om staartloos en oortoefjes te onderzoeken heeft vaak te maken met
de bijvangst: een paraloog gen (hetzelfde maar dan anders) dat in mensen ook
tot een bepaald fenotype leidt. Uiteindelijk zijn mensen net kippen of is het
andersom?
4
Boven: intermediair staartloos.
Onder: oortoefjes met baard.

Download Report