Mutasjoner skaper genetisk variasjon

En mutasjon en varig endring i DNA-tråden. Mutasjoner oppstår spontant under kjønnscelledelingen som følge av feil i kopieringen av DNA-tråden. I hver enkelt sæd- eller eggcelle finnes det noen titalls nye mutasjoner som aldri har eksistert før. Den genetiske variasjonen som danner grunnlaget for å drive husdyravl og som vi utnytter i NRF-avlen består av millioner av slike mutasjoner som har oppstått i enkeltdyr gjennom tidene og som har blitt spredt og tatt vare på i populasjonen gjennom mange generasjoner. De fleste mutasjoner ligger utenfor de delene av DNA-tråden som styrer uttrykket av gener, og har derfor ingen effekt på viktige egenskaper. En mutasjon som ligger nær eller inne i et gen, vil derimot kunne påvirke proteinet som genet koder for. Dette igjen kan påvirke egenskaper ved dyr som har mutasjonen. Mutasjoner kan ha både positive og negative konsekvenser. For eksempel kan noen mutasjoner gjøre et dyr mer motstandsdyktige mot sykdom. Andre mutasjoner har uheldige konsekvenser, og kan for eksempel gi omløp.

Typer av mutasjoner

Mutasjoner er altså endringer i DNAet og kan kategoriseres som følger:

• Endring av et enkelt basepar, for eksempel at det på et punkt på DNA-et endres fra baseparet A-T til baseparet C-G. B-varianten av kappa-kasein skiller seg fra A-varianten på tre slike enkeltbase-mutasjoner, dette fører til forandring av tre aminosyrer i kase in-proteinet og det endrede proteinet gir i sin tur økt osteutbytte.

• Delesjon, tap av et eller en sekvens av basepar. Sekvensen som blir borte kan bestå av ett eller flere basepar. Ved store delesjoner kan hele gener forsvinne. Et eksempel er fruktbarhetsdelesjonen på kromosom 12 der nærmere 700 000 basepar mangler hos dyr som bærer mutasjonen.

• Duplikasjon, dobbel kopi av basepar. Det kan være en kopi av et enkelt basepar eller det kan være lengre og flere kopier. Mutasjonen som gir kollethet i NRF og nært beslekta kuraser er en duplikasjon av 212 basepar på kromosom 1.

• Inversjon, omrangering av rekkefølgen til baseparene. Rekkefølgen på baseparene i et område reverseres.

• Translokasjon, en DNA-bit flytter seg til en ny posisjon, gjerne fra et kromosom til et annet. På slutten av 1960-tallet ble det oppdaget en stor translokasjon i SRB og NRF, som viste seg å gi redusert fruktbarhet hos kyr som var bærere. Den ble blant annet påvist på avlsoksen 838 Storm Kvakkestad (se egen boks).

Mutasjoner med negativ effekt på fruktbarhet

Noen mutasjoner har drastisk negativ effekt på et eller flere gener og kan føre til at proteinet som genet koder for ikke fungerer eller ikke blir produsert. Når slike mutasjoner oppstår i gener som er avgjørende for embryo- eller fosterutviklingen kan de føre til omløp, kasting eller dødfødsel. Dersom en slik mutasjon er dødelig i enkel dose, vil det ikke finnes levende bærere som kan føre den videre til neste generasjon, og slike dominante mutasjoner dør dermed ut av seg selv. Derimot vil recessivt dødelige mutasjoner kunne etablere seg i populasjonen. Dette er mutasjoner hvor alle embryo/foster som har fått genvarianten fra begge foreldre dør, mens bærerne blir friske og gode produksjonsdyr. De siste årene har store mengder genotypedata blitt brukt til å avdekke flere titalls slike recessive mutasjoner som gir omløp eller dødfødsler i ulike storferaser og et par av dem finnes også i NRF.

Frekvens i populasjonen

En genvariant som har stor negativ effekt dersom den arves både fra mor og far, har ofte lav frekvens i populasjonen. I naturen vil de fleste slike mutasjoner forsvinne eller forbli i lav frekvens på grunn av naturlig seleksjon, da bærerne vil få færre friske avkom enn andre dyr. I husdyravlen er derimot situasjonen en annen, der man oppformerer noen genvarianter relativt raskt. Dersom man har et bredt avlsmål, med nok vekt på fruktbarhet, dødfødsler og kalvehelse, vil man ha et godt verktøy for å håndtere disse mutasjonene. Problemet er derimot større dersom den uheldige mutasjonen er plassert ved siden av en annen genvariant som har en positiv funksjon. Fruktbarhetsdelesjonen er et eksempel på dette, for den har en gunstig effekt på melkeproduksjonen dersom den blir nedarvet fra bare en av foreldrene. I slike tilfeller bør man finne den økonomiske konsekvensen av mutasjonen og balansere tiltakene i forhold til verdien av den andre genvarianten som nedarves sammen med mutasjonen.

Kjente mutasjoner med ugunstig effekt på fruktbarhet og dødfødsler

De viktigste enkeltgenene vi kjenner til i dag med mutasjoner som gir omløp eller dødfødsel, og som vi vet finnes i NRF-populasjonen er:

• Fruktbarhetsdelesjon. En stor delesjon av nesten 700 000 basepar. For å lese mer om fruktbarhetsdelesjonen se artikkel «Fruktbarhetsdelesjon gir flere omløp» i Buskap nummer 7 i 2016.

• Dødfødselsdelesjon. En stor delesjon av rundt 500 000 basepar på kromosom 23 som gir dødfødsel dersom den arves fra både mor og far. Denne delesjonen ble beskrevet i 2016 i en studie av rødt fe i Finland, Sverige og Danmark og med en frekvens på 10 prosent i Sverige og 15 prosent i Finland. Vi har kartlagt denne delesjonen i mye brukte NRF-okser og finner den i 2–3 prosent av oksene fra 1980 og 1990-tallet, mens frekvensen ser ut til å ha gått ned i okser født de siste 10 årene. Vektleggingen av fruktbarhet og dødfødsler i avlsmålet kan ha bidratt til at denne mutasjonen ikke har fått høy frekvens i NRF-populasjonen.

• AH1. En recessiv enkelt-basemutasjon som gir dødfødte eller svakfødte kalver dersom den arves fra begge foreldre. Den har kommet inn i NRF de siste årene, og vi kartlegger nå omfanget. Mer om denne mutasjonen vil komme i en egen artikkel seinere.

Hvordan unngå å avle videre på dette?

Det som gjør at vi nå har informasjon om disse genvariantene er at vi har genotypet mange dyr og klart å finne sammenhenger mellom fenotype og genotype. Den raskeste måten å bli kvitt uheldige genvarianter på er å utelukke alle bærere i avlsarbeidet. Men når hovedmålet er avlsframgang på mange egenskaper, er det å utelukke bærere som ellers har en veldig god avlsverdi ikke den beste måten å gjøre det på. Samtidig vil det framover trolig bli oppdaget flere genvarianter med negativ effekt på for eksempel helse og fruktbarhet. Dersom man setter nulltoleranse på alle bærere av en eller flere mutasjoner med negativ effekt, vil man etter hvert stå igjen med svært få dyr å bruke i avlen. Dersom man i stedet gir de ugunstige mutasjonene en viss vekt i avlsmålet, vil man få ned frekvensen i populasjonen over tid uten å tape mye framgang på de andre egenskapene man avler på.

Det vil samtidig være viktig å planlegge hvilke dyr som kombineres for å unngå å kombinere en okse og ei ku som begge har kjent status på den samme uheldige genvariantene, da dette vil gi stor sjanse for at embryoet/kalven vil få mutasjonen i dobbel dose. Med genotyping av ku blir det mulig å lage tester for de viktigste uheldige variantene og det å bruke denne informasjonen er en del av videreutviklingen av Geno Avlsplan.

Begreper

Homozygot. Dyret har arvet to like genvarianter fra far og mor. Det vil si har dobbel dose av en genvariant.

Heterozygot. Dyret har arvet to ulike genvarianter fra far og mor.

Fra DNA til proteiner. DNAet består av baseparene C-G og A-T. DNA består av kodende sekvenser av basepar og ikke-kodende sekvenser av basepar. I de kodende delene av DNAet blir baseparene lest av og basert på dette blir det dannet proteiner med forutbestemte funksjoner.

Dominant mutasjon. En mutasjon i en genvariant som bare trenger en kopi for å komme til uttrykk. Et eksempel er genvarianten som gir kollethet.

Recessiv mutasjon. En mutasjon i en genvariant som blir maskert av en annen genvariant og som derfor ikke kommer til uttrykk med mindre dyret er homozygot for denne genvarianten. Genvarianten som gir horn er recessiv.

Bærer av en genvariant. Hvis et dyr har arvet en recessiv genvariant fra en av foreldrene sine, vil denne genvarianten være skjult og genvarianten vil ikke komme til uttrykk. Da sier vi at dyret er bærer av en genvariant.

Storm Kvakkestad og translokasjon

838 Storm Kvakkestad, avlsstatuettvinneren fra 1967, fikk påvist trans lokasjon, en arvelig kromosomforandring der to kromosomer var slått sammen til ett. Også oksens far, Stolpestad 537, og oksens halvbror, Stig Rognli 837, fikk påvist translokasjonen, samt en annen okse ved navn Svear 573. Translokasjonen viste seg å ha negative effekt på fruktbarhet, og for å fjerne den fra populasjonen ble alle seminokser testet når de kom til Øyer og Særheim. I Buskap og Avdrått nummer 2 fra 1974 var det en artikkel som beskrev denne translokasjonen som første gang ble påvist hos NRF i 1966, skrevet av Arne Ola Refsdal.