Distribution of Homozygosity Regions in the Genome of Kazakh Cattle Breeds

Abstract

Runs of homozygosity (ROH) are contiguous stretches of homozygous genotypes that are passed from parents to their offspring. ROHs are suitable for determining population history, inbreeding rates, and the genetic relationships between individuals in the populations, as well as to detect candidate genes responsible for economic traits in farm animals. In this study, we observed that the Kazakh white-headed (KWh) cattle breed (ROH n = 55976) had a higher number of ROH compared to the Auliekol (AK) breed (ROH n = 13137). When calculating the mean length of ROH, there were considerable differences between Kazakh white-headed (211.59 ± 92.98 Mb) and Auliekol (99.62 ± 46.48 Mb) populations. The maximum length of ROH was higher in Auliekol cattle (510.25 Mb) than in Kazakh white-headed cattle (498.91 Mb). The average inbreeding coefficient rate was equal to 0.084 ± 0.037 in Kazakh white-headed cattle and 0.039 ± 0.018 in Auliekol cattle. The high frequency of genomic regions showed that the strongest patterns were observed on chromosomes 2, 6, and 26 for KWh and 1, 5, and 14 for AK. The estimation of ROH numbers per animal showed that the number of ROH decreased with increasing ROH length in both populations. The genomic inbreeding coefficient of both cattle breeds was calculated based on the ROH, and ancient inbreeding was observed. The harbored genes within ROH islands were associated with meat growth and milk production. Ряды гомозиготности (ROH) представляют собой непрерывные участки гомозиготных генотипов, которые передаются от родителей их потомству. ROH подходят для определения истории популяции, уровня инбридинга и генетических отношений между особями в популяциях, а также для обнаружения генов-кандидатов, ответственных за экономические признаки у сельскохозяйственных животных. В этом исследовании мы наблюдали, что казахская белоголовая (КВтч) порода крупного рогатого скота (ROH n = 55976) имела более высокое количество ROH по сравнению с аулиекольской (AK) породой (ROH n = 13137). При подсчете средней длины РОХ были выявлены значительные различия между популяциями казахской белоголовой (211,59 ± 92,98 млн пн) и аулиекольской (99,62 ± 46,48 млн пн) популяций. Максимальная длина ROH была выше у аулиекольского скота (510,25 млн пн), чем у казахской белоголовой (498,91 млн пн). Среднее значение коэффициента инбридинга у казахской белоголовой породы составило 0,084 ± 0,037, у аулиекольского — 0,039 ± 0,018. Высокая частота геномных регионов показала, что самые сильные паттерны наблюдались на хромосомах 2, 6 и 26 для KWh и 1, 5 и 14 для AK. Оценка числа ROH на одно животное показала, что количество ROH уменьшалось с увеличением длины ROH в обеих популяциях. Коэффициент геномного инбридинга обеих пород крупного рогатого скота был рассчитан на основе ROH, и наблюдался древний инбридинг. Гены, содержащиеся в островках ROH, были связаны с ростом мяса и производством молока.