Genetika vybraných exteriérových znakov kôz vo svetle nových poznatkov
U kôz je popísaných niekoľko exteriérových znakov, ktoré boli charakterizované ako monogénne podmienené. Niektoré z nich majú resp. môžu mať význam nielen z hľadiska šľachtiteľského resp. pre potreby udržania genetickej diverzity, ale môžu mať aj vplyv na produkčné a reprodukčné parametre s ekonomickým dopadom. V posledných rokoch sa s využitím moderných genetických technológií a genomických dát spresňuje, dopĺňa a prehodnocuje genetická podstata jednotlivých fenotypov exteriérových znakov. V predkladanom príspevku chceme čitateľov informovať o nových poznatkoch týkajúcich sa genetiky bezrohatosti kôz vo vzťahu k intersexualite a genetickej podmienenosti vzniku kožných príveskov a krátkouchosti kôz.
Bezrohatosť kôz a gén PIS (polled intersex syndrome)
Problematika bezrohatosti vo vzťahu k reprodukčným poruchám kôz je známa už niekoľko desaťročí. Bezrohatosť je podľa klasických mendelistických pravidiel podmienená dominantnou alelou HoP a rohatosť kôz recesívnou alelou Ho+. U všetkých homozygotných bezrohých kôz samičieho pohlavia genotypu HoP/HoP sa vyskytujú reprodukčné poruchy, vznikajú hermafrodity, prebiehajú u nich procesy maskulinizácie (obr. 1. a 2) a v konečnom dôsledku dochádza na populačnej úrovni k posunu pomeru pohlavia v prospech capkov (Margetín a kol., 1988; Margetín, 1992). U heterozygotných bezrohých kôz sa reprodukčné poruchy nevyskytujú. Z hľadiska chovateľského je odlíšiť bezrohé kozľatá homozygotného a heterozygotného genotypu problematické a nepresné. S cieľom vyhnúť sa vzniku homozygotných bezrohých kozliat odporúča sa preto v mnohých krajinách využívať v plemenitbe prednostne rohaté jedince, a to najmä rohatých capov. Problémom je, že s rohatými kozami, ktoré sú rabiátnejšie, majú chovatelia väčšie či menšie problémy (riziko poranenia, potreba väčšej ustajňovacej plochy, problémy pri strojovom dojení). Preto sa využíva v niektorých chovoch (najmä v zahraničí) technika odstraňovania rohových pučníc u kozliat, čo však opäť naráža na isté problémy (Margetín a kol., 2022).
|
Obr. 1 a 2: Bezrohá kozička (genotyp HoP/HoP) s prejavmi intersexuality |
Vzhľadom k ekonomickej závažnosti tohto fenoménu v posledných 30-tich rokoch sa veľmi intenzívne študuje genetická podstata tohto problému, hľadajú sa vhodné genetické markéry, ktoré by sa dali využiť v selekcii, detegujú sa gény, ktoré podmieňujú vývoj reprodukčných orgánov kôz, atď. Už koncom 90-tych rokov bola popísaná u kôz mutácia génu PIS (polled intersex syndrome) zodpovedná za absenciu rohov u samcov a samíc, ako aj za zvrátenie pohlavia, ktoré postihuje výlučne XX jedincov (kozičky). Čo sa týka dedičnosti tohto znaku bolo potvrdené, že bezrohatosť kôz je podmienená dominantným génom a zmena pohlavia génom recesívnym. V tomto čase bolo tiež zistené, že genómové oblasti kozieho dlhšieho ramena chromozómu 1 (CHI1q41 – q45) sú spojené s bezrohosťou. V roku 2001 bola u kôz bližšie zmapovaná oblasť génu spôsobujúca PIS a bolo stanovené, že rozhodujúcou oblasťou zodpovednou za prejavy PIS je 11,7 kb nekódujúca delécia v chromozóme 1 (CHI1q43), ktorá sa nachádzala asi 200 kb od génu FOXL2. Gén FOXL2 je veľmi dôležitý gén determinujúci pohlavie jedinca a zohráva kľúčovú úlohu vo vývoji vaječníkov. Neskôr Boulanger a kol. (2014) s využitím technológie umožňujúcej modifikáciu génov dokázali, že strata funkcie a zablokovanie expresie génu FOXL2 môže spôsobiť zmenu pohlavia zo samíc na samcov u kôz s dvomi pohlavnými chromozómami XX. Na základe výsledkov získaných v posledných rokoch boli navrhnuté diagnostické genetické markery génu PIS, s využitím ktorých môžeme účinne zabrániť nekorektnej diagnóze opierajúcej sa o fenotypovú identifikáciu nejasných prípadov intersexuality. Popísaná bola celá séria diagnostických metód na identifikáciu PIS založených na PCR amplifikácii DNA (Yang a kol., 2012; Zhang a kol., 2019 a iní), ale niektoré štúdie o diverzifikácii štruktúry uvedenej delécie génu PIS spochybnili presnosť použitia týchto metód. Simon a kol. (2020) sekvenovaním celého genómu dvoch intersexuálnych kôz s dvoma pohlavnými chromozómami XX totiž zistili, že štruktúra oblasti génu PIS je zložitejšia ako vyplývalo z predchádzajúcich prác (identifikovaná bola inzercia ~ 0,48 Mb úseku v rámci delécie PIS.). V poslednej publikovanej práci súvisiacej s génom PIS s využitím informácií zo sekvenovania celého genómu (Guang a kol., 2021) boli potvrdené výsledky práce Simona a kol. (2021) a bol navrhnutý nový, klinicky spoľahlivý diagnostický markér intersexuality kozičiek, ktorý možno využiť pravdepodobne u všetkých plemien kôz (minimálne v Európe a Číne).
Kožné prívesky (zvončeky) kôz
Prívesky (wattles, obr. 3 a,b) sú dedične podmienené útvary valcovitého tvaru, ktoré sú umiestnené na ventrálnej časti krku, pričom u domácich kôz (Capra hircus) sa bežne vyskytujú. Na Slovensku majú kozy s kožnými príveskami približne 30% podiel na celkovej populácii (Margetín a kol., 1993). Prívesky pozostávajú z kože zloženej z troch vrstiev (pokožka – epidermis, zamša - corium, podkožie – subcutis), ďalej svalového a nervového tkaniva, krvných ciev a centrálnej chrupavky. Funkcia týchto príveskov je stále predmetom vedeckých diskusií. Lokalizácia a anatomický opis naznačujú, že toto tkanivo môže mať branchiogénny pôvod (súvisiaci s vývojom oblúkov žiabier) alebo ektopickým (mimomaternicovým) vývojom tkaniva ucha. Nedávna štúdia naznačuje, že prívesky môžu byť pozostatkom (regresia) vývoja končatín (Reber a kol. 2015). Podobné útvary (prívesky) ako u kôz boli príležitostne zaznamenané aj u iných druhov cicavcov, napríklad u oviec (plemeno lacaune, východofrízske, sarda, atď.), tiež u prasiat, ale aj ľudí (Sabbioni a kol., 2011; Coras a kol., 2010). Prívesky - wattles boli alternatívne označované aj ako „appendices colli“ alebo cervikálne chondrokutánne prívesky. Prívesky domácich kôz fascinovali ľudí už v staroveku, pritom sa predpokladalo, že ich výskyt je selekčne neutrálny (nepôsobí naň zámerná selekcia). Je pozoruhodné, že v starovekom gréckom a talianskom umení boli všetky božstvá často znázorňované s podobou kôz so zvončekami (príveskami).
|
Obr. 3 a,b: Biele a hnedé krátkosrsté kozy bez príveskov a s príveskami (typické postavenie) |
Kozy môžu mať jeden, dva alebo žiadne prívesky. V zriedkavých prípadoch sa nachádzajú ektopikálne (ektopikálne znamená umiestnené na inom mieste, ako je bežné), a to na rôznych oblastiach hlavy, najčastejšie pod ušnicami. Nedávno sme zistili, že kozy s takto umiestnenými príveskami sa vyskytujú aj na Slovensku (obr. 4 -7). Prívesky sú známe u rôznych plemien kôz, a to na celom svete, pričom spravidla ani kozy s príveskami a ani kozy bez príveskov nie sú zámerne vyberané na ďalší chov (Ricordeau 1967; Lauvergne a kol. 1987). Preto u väčšiny plemien kôz sa vyskytujú kozy oboch typov.
|
Obr. 4 a 5: Koza č. 3409018 s atypickým postavením kožných príveskov (ľavá a pravá strana) a s bormálnou dĺžkou ušnice |
|
Obr. 6 a 7: Biele a hnedé krátkosrsté kozy bez príveskov a s príveskami (typické postavenie) |
Výskyt kôz s kožnými príveskami je podmienený autozomálnou dominantnou alelou WaW, pričom zo starších štúdií vyplýva, že neexistuje žiadna väzba medzi lokusom Wa a lokusmi pre výskyt rohov, brady a tento gén nie je viazaný na pohlavie. Z niektorých prác ale vyplýva, že gén pre výskyt príveskov má pozitívny vplyv na veľkosť vrhu, pôrodnú hmotnosť a produkciu mlieka (Gasu a kol., 1970; Osinowo a kol., 1988; Adedeji a kol., 2011). Okrem toho, jedince s dvomi kožnými príveskami majú lepšiu tepelnú rezistenciu kvôli ich nižšej rektálnej teplote a pulzovej frekvencii v porovnaní s kozami bez príveskov (Adedeji a kol., 2011). Naopak, výskyt príveskov nesúvisí s reprodukčnou a rastovou výkonnosťou (Nie a kol., 2018). V našom pozorovaní uskutočnenom koncom 80-tych rokov minulého storočia (Margetín a kol., 1990) sme nezistili významný rozdiel v produkcii mlieka medzi kozami s príveskami a bez príveskov; významný rozdiel sme ale zistili v niektorých ukazovateľoch dojiteľnosti. Vzhľadom ku kontroverzným výsledkom súčasná vedecká komunita nemá jednoznačný názor na význam využitia tohto znaku v šľachtení a chove kôz.
V poslednom období sa s využitím moderných genetických metód (GWAS a iné) intenzívne študuje genetická podstata vzniku kožných príveskov. Nedávno (Reber a kol., 2015) popísali u švajčiarskych kôz na 10. chromozóme oblasť obsahujúcu dva gény (FMN1 a GREM1), ktoré úzko súvisia s vývojom kožných príveskov kôz. Niektoré snipy (SNPs – single nukleotide polymorphisms) tejto oblasti takmer úplne ko-segregovali s alelami génu pre výskyt kožných príveskov. Výsledky boli preto veľmi nádejné. Bohužiaľ v práci (Nie a kol., 2018), ktorí analyzovali populáciu ázijských plemien kôz boli výsledky práce Rebera a kol. (2015) spochybnené. Zhang a kol. (2021) s využitím novej generácie vysokovýkonnej sekvenčnej technológie (WGSA a GWAS) zistili, že jednotlivé fenotypy výskytu kožných príveskov môžu mať komplikovaný dedičný základ. Z ich práce vyplýva, že jednotlivé fenotypy príveskov môžu byť determinované komplexnou polygénnou dominantnou dedičnosťou. V tejto štúdii bola tiež identifikovaná celá séria kandidátnych génov a genetických markerov súvisiacich s vývojom chrupavky, čo v konečnom dôsledku prispeje aj k pochopeniu, aký je dedičný základ jednotlivých fenotypov výskytu kožných príveskov.
Krátkouchosť kôz
U väčšiny plemien kôz chovaných na Slovensku sa vyskytujú kozy s ušnicami mierne vzpriamenými, s priemernou dĺžkou nad 10 cm. U anglonúbijských a búrskych kôz sú ušnice výrazne odlišné čo sa týka ich dĺžky (sú dlhšie) a tiež ich postavenia (ušnice sú sklopené). Na Slovensku sa ale sporadicky vyskytujú aj kozy s výrazne redukovanou ušnicou (u chovateľov nazývané ako „čulky“). Vyskytujú sa najmä v úžitkových chovoch, keďže v kontrolovaných stádach sa nemôžu chovať plemenné kozy a capy s výrazne skrátenou ušnicou (s dĺžkou okolo 2 cm). Takéto kozy totiž nezodpovedajú plemennému štandardu.
V odbornej literatúre je skrátenie ušnice pomenované ako „microtia“ a absencia ušnice ako „anotia“. Dedične podmienená zmena vonkajšieho ucha (microtia) sa vyskytuje u mnohých druhov cicavcov, vrátane ľudí, myší, oviec a rôznych druhov dobytka. Microtia a anotia sa prejavujú navonok ako izolovaný, samostatný znak alebo sú súčasťou rôznych syndrómov. U oviec sa microtia prejavuje vo všeobecnosti ako znak izolovaný (mikrotia u oviec nesúvisí resp. nie je vo väzbe s inými abnormalitami). U ľudí sa ale anotia alebo mikrotia zvyčajne spája s výskytom abnormalít v oblasti tváre a čeľuste, problémami s obličkami a srdcom a tiež deformáciami stavcov.
Kozy z výrazne skrátenou ušnicou boli prvýkrát popísané na Slovensku v práci Margetína a kol. (1988) a Margetína (1993). Podiel krátkouchých kôz (microtia) tvoril v sledovanej populácii len 1,28%. V tom čase neboli na Slovensku identifikované typy kôz s tzv. reziduálnou ušnicou (anotia), ktoré boli popísané v práci Lauvergne a kol. (1987), Lauvergne (1989). Čo sa týka genetickej podmienenosti tohto znaku, nie je doteraz jednoznačne objasnená. Predpokladá sa, že normálny tvar ušnice je podmienený dominantnou autozomálnou alelou EL+ s intermediárnou expresivitou u heterozygótov (krátkouché kozy, genotyp EL+/ELr). U homozygotných recesívnych jedincov genotypu ELr/ELr by mali mať kozy reziduálnu ušnicu. Pri výpočte frekvencie recesívnej alely ELr sme v 90-tych rokoch vychádzali z predpokladu, že všetky jedince so skrátenou ušnicou boli heterozygóti. Frekvencia alely ELr sa pohybovala v sledovanej populácii v rozmedzí od 0,003 do 0006. Z práce Machado et al (2000), v ktorej boli analyzované plemená resp. populácie kôz z Južnej Ameriky a mediteránnej oblasti Európy a Afriky, pričom sa predpokladalo, že vznik kôz s redukovanou ušnicou je kontrolovaný autozomálnym lokusom s neúplnou dominanciou (podobne ako v našom sledovaní), sa vyskytovali kozy so skrátenou ušnicou u šiestich z 18 analyzovaných plemien, pričom frekvencia alely ELr sa pohybovala v rozmedzí od 0,002 do 0,170. Najvyššia bola u kôz severného Španielska, ale vyskytovala sa aj u viacerých talianskych plemien.
Z vyššie uvedeného vyplýva, že kozy s redukovanou ušnicou sa vyskytujú u mnohých plemien kôz, ale ich výskyt je len sporadický. Vo svete ale existuje jedno plemeno kôz (LaMancha) vyšľachtené v USA, u ktorého je krátkouchosť bežná, dokonca je súčasťou plemenného štandardu (bližšie info viď. https://a-z-animals.com/blog/goat-with-no-ears-no-way-heres-what-you-need-to-know/. U tohto plemena sú známe dva typy krátkouchých kôz, a to typ s výrazne redukovanou ušnicou (nazývaný ako Elf typ; kozy podobného typu ako sme pozorovali doteraz aj na Slovensku) a typ kôz, u ktorých ušnica takmer chýba (tzv. Gopher typ). Ide o kozy s reziduálnou ušnicou (obr. 8 a 9).
|
Obr. 8 a 9: Kozy plemena LaMancha typu elf a gopfer (so skrátenou a reziduálnou ušnicou) |
V rôznych materiáloch podporujúcich plemeno LaMancha sa uvádza, že u kôz typu Gopher sa vyskytujú dve alely génu (pravdepodobne ide o alelu ELr) , ktorú ale u tohto plemena popisujú ako dominantnú. Súvisí to s tým, že v USA využívajú v plemenitbe len capov typu Gopher, čo má za následok, že u potomstva sa vyskytujú len kozy so skrátenou ušnicou (genotypu EL+/ELr alebo ELr /ELr.). Pozoruhodné je, že nedávno jeden zo študentov SPU Nitra (bc. Lukáš Hudák) nám poslal fotografie capka s reziduálnou ušnicou, ktorý bol odchovaný na východnom Slovensku (obr. 10, 11 a 12). Ide o prvý záznam takéhoto jedinca na Slovensku.
|
Obr. 10, 11 a 12: Capko s reziduálnou ušnicou z chovu kôz v Bajerove (anotia, typ gopher) |
Novšie údaje o genetickej podmienenosti krátkouchosti hospodárskych zvierat (microtie resp. anotie) sa vyskytujú len sporadicky, pričom výsledky výskumu nie sú jednoznačné. Väčšina prác sa týka výskumu microtie oviec. Jawasreh a kol. (2016) ako prví študovali genetický základ mikrotií u oviec pomocou GWAS (Genome-wide association study) a označili gén GATA6 (GATA binding protein 6) ako kandidátny gén pre túto mutáciu u oviec plemena awassi. Nedávno He a kol. (2019) použili sekvenovanie fragmentov GWAS a DNA na detekciu genetickej príčiny mikrotií u altajských oviec a detekovali duplikáciu v rámci evolučne konzervovanej oblasti (ECR) ležiacej blízko génu HMX1 (H6 family home-box 1) ako príčinnú mutáciu mikrotií oviec.
U kôz použili Brito a kol. (2017) metódu GWAS pre detekciu génov súvisiacich resp. determinujúcich dĺžku ušnice, pričom k analýze použili aj biologické vzorky kôz plemena LaMancha, ktoré sú dlhodobo selektované na krátkouchosť, ale aj kozy iných plemien, vrátane núbijských kôz s mimoriadne dlhou ušnicou. Z ich práce jednoznačne vyplýva, že príčinné mutácie, ktoré spôsobujú krátkouchosť kôz sa nachádzajú na 7. chromozóme. Identifikovali tiež kandidátne gény, ktoré sú umiestnené v identifikovanej oblasti 7. chromozómu. Jedná sa o gén CXCL14 (podmieňujúci vývoj ucha), gén POU4F3 (morfogenéza ucha), gén NDST1 (morfogenéza orgánov), PPP2CA (vývoj mezodermy), gény PITX1 a SMAD5 (vývoj chrupavky), gén ANXA6 (rastov chrupavky, diferenciácia chondrocytov) a gén HAND1 (morfogenéza chrupavky).
Záverom chceme požiadať všetkých chovateľov kôz na Slovensku, u ktorých sa vyskytnú kozy s atypickým postavením kožných príveskov, kozľatá so skrátenou alebo reziduálnou ušnicou a tiež kozľatá s prejavmi rôzneho stupňa intersexuality resp. s inými malformáciami, aby podľa možnosti kontaktovali autorov príspevku. Informácie, ktoré nám poskytnete by mohli byť pre nás veľmi cenné.
Použitá literatúra sa nachádza u autorov
Publikácia vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt Udržateľné systémy inteligentného farmárstva zohľadňujúce výzvy budúcnosti 313011W112, vďaka podpore z projektu KEGA 017SPU-4/2022 a projektu APVV-20-0161 Slovenskej agentúry pre podporu výskumu a vývoja.
