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Analisi dei geni del colore del mantello:
tracciabilità di razza
Analysis of coat colour genes for breed traceability
Vincenzo Russo & Luca Fontanesi
DIPROVAL – Sezione di Allevamenti Zootecnici
Università di Bologna, Reggio Emilia, Italy
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Tracciabilità dei prodotti di origine animale
(Traceability of animal products)
Tracciabilità cartacea ed elettronica
(Paper and electronic traceability)
Tracciabilità molecolare
(Molecular traceability)
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Tracciabilità dei prodotti di origine animale
(Traceability of animal products)
Tracciabilità individuale (Individual traceability)
Problemi igienico-sanitari (health problem)
Tracciabilità di razza (Breed traceability)
Qualità dei prodotti (product quality)
-
Parmigiano Reggiano di solo Reggiana
Fontina di Valdostana
Formaggi di sola Bruna
Carne di Chianina
Prosciutti di Cinta Senese
…………
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Caratteri morfologici di razza
(Morfological traits of breeds)
- Colore del mantello (coat colour)
- pigmentazione della pelle e dei peli (pigmentation of skin and hair)
- uniformità o pezzatura (solid or spotted)
- colore del musello, degli unghioni, della cute della mammella, ecc.
(colour of the muzzle, hooves, udder skin, etc.)
- Corna (horn)
- presenza o assenza (horned or polled)
- forma (shape)
- dimensioni (dimension)
- Forma e dimensioni di altre parti del corpo:
(shape and dimension of other parts of the body)
- coda, padiglioni auricolari, ecc. (tail, ears, etc.)
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Tracciabilità di razza
(Breed traceability)
Necessità di avere marcatori di razza
(Needs to have breed markers)
Latte (milk)
Formaggio (cheese)
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Geni che determinano il colore del mantello nei bovini
(Genes affecting coat colour in cattle)
Locus
Simbolo
(Symbol)
Alleli
(Alleles)
Extension
E
ED = nero (black)
E+ = bruno (brown)
e = rosso (red)
Agouti
Dilution
Dun
A
Dc, Ds
Dn
Spotting
S
Roan
Belting
R
Bt
Altri (others)
-
Bruna 2004,
3-7 Marzo 2004, Verona
Trasmissione ereditaria
(Model of inheritance)
Due o più alleli che modificano
i colori di base mediante schiarimento,
diluizione o rimozione della pigmentazione
(Two or more alleles that modify the
basic colours by lightening, dilution
or removal of pigmentation)
S+ = non pezzato (not spotted)
SH = mantello (coat) Hereford
SP = mantello (coat) Pinzgauer
s = pezzato (spotted)
Due o più alleli che danno origine a
pezzature diverse o modificate
(Two or more alleles originating different
or modified spotting patterns)
ED > E+ > e
Varie (various)
S > s
Varie (various)
Trasmissione ereditaria del locus Extension (E)
Model of inheritance of the Extension (E) locus
Alleli
(Alleles)
ED = nero (black)
E+ = bruno (brown)
e = rosso (red)
Genotipi
Esempi di razze
(Genotypes)
ED ED
ED E+
ED e
E+ E+
E+ e
e e
=
=
=
=
=
=
(Example of breeds)
nero (black)
nero (black)
nero (black)
bruno (brown)
bruno (brown)
rosso (red)
Frisona (Holstein-Friesian)
Bruna (Brown)
Reggiana, Simmental
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Trasmissione ereditaria del locus Spotted (S)
Model of inheritance of the Spotted (S) locus
Alleli
(Alleles)
S = non pezzato (not spotted)
s = pezzato (spotted)
Genotipi
(Genotypes)
SS
Ss
ss
= non pezzato (not spotted)
= non pezzato (not spotted)
= pezzato (spotted)
Esempi di razze
(Example of breeds)
Bruna (Brown), Reggiana
Frisona (Holstein-Friesian)
Simmental
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Di quale razza ? (What breed ?)
Cellule somatiche
(somatic cells)
Isolamento dei geni del colore del mantello
(Isolation of the genes affecting coat colour)
Identificazione della razza da cui proviene il latte o il formaggio
(Identification of the breed from which milk and cheeses are obtained)
Bruna 2004,
3-7 Marzo 2004, Verona
Analisi dei geni del colore del mantello
(Isolation of the genes affecting coat colour)
Cellule somatiche nel latte
(milk somatic cells)
Isolamento del DNA
(DNA isolation)
Analisi PCR
(PCR analysis)
Analisi delle mutazioni per mezzo di
sequenziatori automatici o su gel
(Analysis of mutations on
sequencers or gels)
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Elenco dei principali geni caratterizzati a livello del DNA
che influenzano il colore del mantello nei mammiferi
(List of the main genes isolated at the DNA level that affect coat colour in mammals)
Geni coinvolti nella regolazione della melanogenesi
(Genes that affect regulation of melanogenesis)
-Extension (E): codifica per melanocortin receptor 1 (MC1R)
-Agouti (A): codifica per agouti signaling protein (ASIP)
Geni che influenzano lo sviluppo dei melanociti e la loro migrazione
durante l’embriogenesi
(Genes that affect melanocyte development and regulation)
- White Spotting o Spotted (W o S): codifica per il gene KIT
- Roan (R): codifica per mast cell growth factor (MGF)
Geni che codificano per gli enzimi della biosintesi delle melanine
(Genes that codes for melanogenic enzymes)
- Albino (C): codifica per l’enzima tirosinasi (TYR)
- Brown: codifica per l’enzima tyrosinase-related protein 1 (TYRP1)
- Slaty: codifica per l’enzima tyrosinase-related protein 2 (TYRP2)
Geni che influenzano la morfologia dei melanociti
(Genes that affect melanocyte morphology)
- Dilute (D) che codifica per una miosina di tipo V (MYO5A)
Geni che influenzano la struttura e la funzione dei melanosomi
(Genes that affect melanosomal structure and function)
- Silver (PMEL17)
- pink-eyed dilution (p) (Codificano per proteine transmembrana dei melanosomi)
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Mutazioni identificate nel gene MC1R (locus Extension) nei bovini
Mutations identified in the MC1R gene (Extension locus) in cattle
Allele
Punto di mutazione
(Mutation)
E+
ED
e
E1
-
Wild Type
409 C/T
428 G del
522 C/T
534 C
549 G del
576 T/G
649 C/T
654 C/T
698 A/C
841 T ins
905 C/T
907 ins 12 bp
1110 C/T
1128 T/C
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Elettroforesi su gel del DNA amplificato
e analisi delle mutazioni del gene MC1R mediante PCR-RFLP
Gel electrophoresis of the amplified DNA and analysis of MC1R mutations by PCR-RFLP
AciI
MspI
M
ee ee E+e ee ee ee ee
Bruna
Bruna
EDED EDED EDED EDED EDe E+E+
137 bp
129/130 bp
118 bp
97 bp
Reggiana
Simmental
Reggiane
M
ee ee ee E+E+ ee
Frisone
Bruna
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Amplificazione del gene MC1R da DNA estratto da latte e formaggio
Amplification of the MC1R gene from DNA extracted from milk and cheese
M
Formaggio (stagionato 24 mesi)
Latte (Milk)
Cheese (24 months old)
Tosone (cheese few days old)
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Frequenze genotipiche al locus MC1R (locus Extension) in diverse razze
Genotype Frequencies at the MC1R locus (Extension locus) in different cattle breeds
Razze (Breeds)
N°
Genotipi (Genotypes)
EDED
EDe
E+E+
E+e
E+E1
E1E1
E1e
ee
31
7
-
Bruna Italiana
224
-
-
75
4
107
Frisona Italiana
161
132
28
-
-
-
-
-
-
Pezzata Rossa Italiana
131
-
-
1
10
-
-
-
120
Reggiana
173
-
-
-
-
-
-
-
173
Bruna Italiana (Italian Brown)
Frisona Italiana (Italian Holstein-Friesian)
Pezzata Rossa Italiana (Italian Simmental)
Distinzione del formaggio prodotto
con latte di diverse razze per
mezzo del locus Extension (MC1R)
Distintion of the cheese produced with milk of different
breeds by means of the Extension locus (MC1R)
Genotipi (Genotypes)
E+ E+
E+ e
E1 E1
E+E1
E1 e
Si (Yes)
E+ E1
Genotipo (Genotype)
ee
Reggiana
Si (Yes)
ED
No: E+ e
Bruna Italiana
(Italian Brown)
Genotipi (Genotypes)
ee
E+ e
E+ E+
No: e
Si (Yes)
ED
Genotipi (Genotypes)
ED ED
ED e
Frisona Italiana
(Italian Holstein-Friesian)
Pezzata Rossa Italiana
(Italian Simmental)
Si (Yes)
ED
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Possibilità di distinguere il formaggio
prodotto con latte di razze diverse
se saranno individuati gli alleli che
determinano la pezzatura
Possibility to distinguish the cheese
produced with milk of different breeds
if the alleles that affect spotting
will be identified
Genotipo (Genotype)
SS
*
No
Si (Yes)
Bruna Italiana
(Italian Brown)
Genotipo (Genotype)
SS
*Si (Yes)
Genotipo (Genotype)
ss
Si (Yes)
Reggiana
Si (Yes)
Genotipo (Genotype)
ss
Frisona Italiana
(Italian Holstein-Friesian)
Pezzata Rossa Italiana
(Italian Simmental)
No
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Distinzione del formaggio prodotto con latte di razze diverse
per mezzo dei loci Extension (E) e Spotted (S)
(Distintion of the cheese produced with milk of different breeds
by means of the Extension (E) and Spotted (S) loci)
Razze (Breeds)
Distinzione
(distinction)
Loci utili
(Useful loci)
Bruna vs Frisona Italiana
Si (Yes)
E, S
Bruna vs Pezzata Rossa
Si (Yes)
S
Bruna vs Reggiana
Si (Yes)
E
Reggiana vs Frisona Italiana
Si (Yes)
E, S
Reggiana vs Pezzata Rossa
Si (Yes)
S
Pezzata Rossa vs Frisona Italiana
Si (Yes)
E
Bruna = Brown;
Frisona Italiana = Italian Holstein-Friesian;
Pezzata Rossa = Italian Simmental
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Conclusioni (Conclusions)
?
Bruna 2004, 3-7 Marzo 2004, Verona
Elettroforesi su gel del DNA amplificato
e analisi delle mutazioni del gene MC1R (PCR-RFLP) )
Gel electrophoresis of the amplified DNA and analysis of MC1R mutations (PCR-RFLP)
MspI
M
ee ee E+e ee ee ee ee
AciI
Reggiana
Simmental
Reggiane
Bruna
M
ee ee ee E+E+ ee
Bruna
EDED EDED EDED EDED EDE+ E+E+
Frisone
Bruna
Distinzione del formaggio prodotto
con latte di diverse razze per
mezzo del locus Extension (MC1R)
Distintion of the cheese produced with milk of different
breeds by means of the Extension locus (MC1R)
Genotipi (Genotypes)
E+ E+
E+ e
E1 E1
E+E1
E1 e
Alleli (Alleles)
Si (Yes)
E+ E1
Allele
E+
E1
e
Bruna Italiana
(Italian Brown)
Genotipo (Genotype)
ee
e
No: E+ e
Yes: E1
Genotipi (Genotypes)
ee
E+ e
E+ E+
Alleli (Alleles)
e
E+
No: e
Si (Yes)
Reggiana
ED
Pezzata Rossa Italiana
(Italian Simmental)
Genotipi (Genotypes)
Si (Yes)
ED
Alleli (Alleles)
ED
e
ED ED
ED e
Frisona Italiana
(Italian Holstein-Friesian)
Si (Yes)
ED
Possibilità di distinguere il formaggio
prodotto con latte di razze diverse
se saranno individuati gli alleli che
determinano la pezzatura
Genotipo (Genotype)
Allele
S
Possibility to distinguish the cheese
produced with milk of different breeds
if the alleles that affect spotting
will be identified
SS
No
Si (Yes)
Bruna Italiana
(Italian Brown)
Genotipo (Genotype)
Allele
S
SS
Si (Yes)
s
Si (Yes)
Reggiana
Si (Yes)
Genotipo (Genotype)
Alleli (Alleles)
ss
Pezzata Rossa Italiana
(Italian Simmental)
Genotipo (Genotype)
Alleli (Alleles)
ss
s
Frisona Italiana
(Italian Holstein-Friesian)
No
Elettroforesi su gel del DNA amplificato
e analisi dell’allele E1 al locus MC1R
Gel electrophoresis of the amplified DNA and analysis of the E1 MC1R allele
Genotipo (genotype)
E+E+ E+E1 E+E1 E+E+ E1E1 E+E+ E+E1 E+E+ E+E1 E+E1 E+E1
E1
E+
Brune (Brown cows)
M