Use of marker haplotypes to refine covariances among relatives for breeding value estimation

Abstract

Markers¯anking DNA regions, where quantitative trait loci (QTL) have been previously spotted, can be used to trace the common inheritance of major genes for a better de®nition of covariances among animals. A practical approach to the use of marker data to re®ne the additive relationship matrix used in the traditional best linear unbiased prediction (BLUP) methodology is presented. The technique allows the number of the mixed model equations to be kept to an animal level, blending polygenic pedigree data with marker haplotype information. The advantage of this marker-assisted selection (MAS) approach over BLUP selection has been assessed through a stochastic simulation. A ®nite locus model with 32 independent biallelic loci was generated with normally distributed allelic effects. The heritability of the trait, measured on both sexes and on females only, was set to 0.2 and 0.5. Five-allelic markers 2, 10 and 20 cM apart, bracketed the QTL with the largest effect on the trait, accounting for 17% of the genetic variance. The bracketed QTL had two or eight alleles and its position was unde®ned within the bracket. Results show a moderate 2% advantage of MAS over BLUP in terms of higher genetic response when trait was recorded on both sexes and heritability was 0.2. The bene®t is in the short term, but it lasts longer with polyallelic QTL. When the trait was recorded on females only, MAS produced only a small and insigni®cant genetic gain, but reduced the overall inbreeding in the population. MAS was also inef®cient when heritability was 0.5. ZusammenfassungVerwendung von Marker Haplotypen zur Verbesserung der Kovarianzen zwischen Verwandten in der ZuchtwertschaÈtzung Marker, die DNA-Regionen¯ankieren, in denen Quantitative Trait Loci (QTL) zuvor gefunden wurden, ko È nnen verwendet werden, um die allgemeine Vererbung von Majorgenen zu entschlu È sseln und um Kovarianzen zwischen Tieren besser zu de®nieren. Es wird ein praktikabler Ansatz zur Verwendung von Marker-Daten gezeigt, um die additive Verwandtschaftsmatrix, die in der traditionellen BLUP-Methode benutzt wird, zu verfeinern. Die Technik la Èsst die Zahl der Mixed Model Equations (MME) auf einem Tierlevel und vermischt polygene Pedigreedaten mit Informationen u È ber Markerhaplotypen. Der Vorteil dieses MAS Ansatzes gegenu È ber der BLUP Selektion wurde anhand einer stochastischen Simulation u È berpru È ft. Ein begrenztes Locus-Modell mit 32 unabha Èngigen biallelen Loci wurde mit normalverteilten Alleleffekten erstellt. Die Heritabilita Èt des Merkmals, gemessen sowohl an beiden Geschlechtern als auch nur an den weiblichen Tieren wurde auf 0,2 und 0,5 festgelegt. Marker mit 5 Allelen, die 2, 10 und 20 cM auseinander lagen, teilten den QTL mit dem gro È ûten Effekt auf das Merkmal, unter Beru È cksichtigung von 17% der genetischen Varianz. Der zerlegte QTL hatte zwei oder acht Allele und seine Position war innerhalb der Abschnitte nicht de®niert. Die Ergebnisse zeigen einen moderaten 2-%igen Vorteil der MAS gegenu È ber BLUP in Bezug auf eine ho È here genetisc...