The production of male of-only offspring in beef cattle - a proof of principle project

The Australian beef industry places the greatest value in bulls, in comparison to cows, for prime beef production. Male carcasses can be sold for a larger profit due to their increased muscle mass. This project aims to demonstrate the feasibility of producing male animals that can sire male only offspring, through a transgenic approach in mice that could later be translated into livestock production systems. The mouse Sry (Sex determining region on the Y) gene has been shown to provide the initiating molecular signal leading to male sex determination in mammals. Sry has also been shown to cause sex reversal in XX mice transgenic for the gene. In this project Sry will be targeted to a locus not subject to X-inactivation on the X chromosome of XY mice. These mice will be bred to determine how the transgene is passed on, to determine expression of the transgene, and to assess its activity in causing XX sex reversal. The male mice transgenic for the Sry gene on their X chromosome will be produced using tetraploid aggregation, which in a single step produces 100% ES cell derived embryos. The same target locus can later be used to introduce the bovine SRY gene onto the X chromosome of bovidae species and using germ cell transplantation produce sex reversed animals. This would bypass the need for expensive chimera crosses and provide farmers with a stud bull capable of producing only sons.

Development and application of sensitive genome-wide platforms to study the genetic and epigenetic (DNA methylation) makeup of gametes and early bovine embryos

Pour ce projet, nous avons développé une plateforme pour l’analyse pangénomique de la méthylation de l’ADN chez le bovin qui est compatible avec des échantillons de petites tailles. Cet outil est utilisé pour étudier les caractéristiques génétiques et épigénétiques (méthylation de l’ADN) des gamètes soumis aux procédures de procréation médicalement assisitée et des embryons précoces. Dans un premier temps, une plateforme d’analyse de biopuces spécifiques pour l’étude de la méthylation de l’ADN chez l’espèce bovine a été développée. Cette plateforme a ensuite été optimisée pour produire des analyses pangénomiques de méthylation de l’ADN fiables et reproductibles à partir d’échantillons de très petites tailles telle que les embryons précoces (≥ 10 ng d’ADN a été utilisé, ce qui correspond à 10 blastocystes en expansion). En outre, cet outil a permis d’évaluer de façon simultanée la méthylation de l’ADN et le transcriptome dans le même échantillon, fournissant ainsi une image complète des profils génétiques et épigénétiques (méthylation de l’ADN). Comme preuve de concept, les profils comparatifs de méthylation de l’ADN spermatique et de blastocystes bovins ont été analysés au niveau de l’ensemble du génome. Dans un deuxième temps, grâce à cette plateforme, les profils globaux de méthylation de l’ADN de taureaux jumeaux monozygotes (MZ) ont été analysés. Malgré qu’ils sont génétiquement identiques, les taureaux jumeaux MZ ont des descendants avec des performances différentes. Par conséquent, l’hypothèse que le profil de méthylation de l’ADN spermatique de taureaux jumeaux MZ est différent a été émise. Dans notre étude, des différences significatives entre les jumeaux MZ au niveau des caractéristiques de la semence ainsi que de la méthylation de l’ADN ont été trouvées, chacune pouvant contribuer à l’obtention de performances divergentes incongrues des filles engendrées par ces jumeaux MZ. Dans la troisième partie de ce projet, la même plateforme a été utilisée pour découvrir les impacts d’une supplémentation à forte concentration en donneur de méthyle universel sur les embryons précoces bovins. La supplémentation avec de grandes quantités d’acide folique (AF) a été largement utilisée et recommandée chez les femmes enceintes pour sa capacité bien établie à prévenir les malformations du tube neural chez les enfants. Cependant, plus récemment, plusieurs études ont rapporté des effets indésirables de l’AF utilisé à des concentrations élevées, non seulement sur le développement de l’embryon, mais aussi chez les adultes. Au niveau cellulaire, l’AF entre dans le métabolisme monocarboné, la seule voie de production de S-adénosyl méthionine (SAM), un donneur universel de groupements méthyles pour une grande variété de biomolécules, y compris l’ADN. Par conséquent, pour résoudre cette controverse, une forte dose de SAM a été utilisée pour traiter des embryons produits in vitro chez le bovin. Ceci a non seulement permis d’influencer le phénotype des embryons précoces, mais aussi d’avoir un impact sur le transcriptome et le méthylome de l’ADN. En somme, le projet en cours a permis le développement d’une plateforme d’analyse de la méthylation de l’ADN à l’échelle du génome entier chez le bovin à coût raisonnable et facile à utiliser qui est compatible avec les embryons précoces. De plus, puisque c’est l’une des premières études de ce genre en biologie de la reproduction bovine, ce projet avait trois objectifs qui a donné plusieurs nouveaux résultats, incluant les profils comparatifs de méthylation de l’ADN au niveau : i) blastocystes versus spermatozoïdes ; ii) semence de taureaux jumeaux MZ et iii) embryons précoces traités à de fortes doses de SAM versus des embryons précoces non traités.

O touro na mitologia egípcia : Ápis, cerimónias, insígnias e epítetos reais

Os antigos Egípcios acreditavam que o touro poderoso representava a personalidade do próprio faraó. O touro estava, de facto, intimamente associado ao Estado faraónico, estando presente ao nível dos regalia (cauda taurina) e significativamente nos próprios epítetos reais (ka nakht). Na mitologia egípcia, de todos os touros sagrados o que maior projecção alcançou, como deus agrário da fecundidade, da vegetação renascida e da ressurreição, foi, seguramente, o touro Ápis, associado em Mênfis aos deuses Ptah e Osíris. Na sua condição de touro ágil, vigoroso e viril, Ápis era um intermediário consistente entre o mundo dos vivos e o dos mortos, além de ser um propiciador de fertilidade e renascimento quando associado ao deus-Sol. A sua participação, literalmente ao lado do faraó, na «corrida ritual», importante cerimónia no âmbito da concepção ideológica do poder real, reforçou ainda mais a sua importância no seio do panteão egípcio.

Influência da estação do ano nas características do sêmen e na concentração de hormônios em touros Nelore e Simental

Estudou-se a influência das quatro estações do ano nas características do sêmen e nas concentrações de testosterona e cortisol em touros. Cinco touros Nelore e cinco Simental entre 48 e 72 meses de idade, criados extensivamente, foram avaliados andrologicamente por meio de exames físicos das características morfológicas do sêmen e das concentrações séricas de testosterona e cortisol. Houve redução na motilidade e no vigor do sêmen no inverno (P<0,05) na raça Simental. Observou-se correlação (P<0,01) entre testosterona x motilidade (0,69) e testosterona x vigor (0,57) na raça Simental, e cortisol x motilidade (0,68) e cortisol x vigor (0,65) na raça Nelore. O efeito das estações do ano modificou a qualidade do sêmen com aumento da motilidade e vigor espermáticos na primavera e verão nos touros Simental. A concentração de cortisol diminuiu no outono nos touros Nelore.

Genome-wide copy number variation (CNV) detection in Nelore cattle reveals highly frequent variants in genome regions harboring QTLs affecting production traits.

Background: Copy number variations (CNVs) have been shown to account for substantial portions of observed genomic variation and have been associated with qualitative and quantitative traits and the onset of disease in a number of species. Information from high-resolution studies to detect, characterize and estimate population-specific variant frequencies will facilitate the incorporation of CNVs in genomic studies to identify genes affecting traits of importance. Results: Genome-wide CNVs were detected in high-density single nucleotide polymorphism (SNP) genotyping data from 1,717 Nelore (Bos indicus) cattle, and in NGS data from eight key ancestral bulls. A total of 68,007 and 12,786 distinct CNVs were observed, respectively. Cross-comparisons of results obtained for the eight resequenced animals revealed that 92 % of the CNVs were observed in both datasets, while 62 % of all detected CNVs were observed to overlap with previously validated cattle copy number variant regions (CNVRs). Observed CNVs were used for obtaining breed-specific CNV frequencies and identification of CNVRs, which were subsequently used for gene annotation. A total of 688 of the detected CNVRs were observed to overlap with 286 non-redundant QTLs associated with important production traits in cattle. All of 34 CNVs previously reported to be associated with milk production traits in Holsteins were also observed in Nelore cattle. Comparisons of estimated frequencies of these CNVs in the two breeds revealed 14, 13, 6 and 14 regions in high (>20 %), low (<20 %) and divergent (NEL > HOL, NEL < HOL) frequencies, respectively. Conclusions: Obtained results significantly enriched the bovine CNV map and enabled the identification of variants that are potentially associated with traits under selection in Nelore cattle, particularly in genome regions harboring QTLs affecting production traits.

Early-life sexual segregation: ontogeny of isotopic niche differentiation in the Antarctic fur seal

Investigating the ontogeny of niche differentiation enables to determine at which life-stages sexual segregation arises, providing insights into the main factors driving resource partitioning. We investigated the ontogeny of foraging ecology in Antarctic fur seals (Arctocephalus gazella), a highly dimorphic species with contrasting breeding strategies between sexes. Sequential δ(13)C and δ(15)N values of whiskers provided a longitudinal proxy of the foraging niche throughout the whole life of seals, from weaning, when size dimorphism is minimal to the age of 5. Females exhibited an early-life ontogenetic shift, from a total segregation during their first year at-sea, to a similar isotopic niche as breeding females as early as age 2. In contrast, males showed a progressive change in isotopic niche throughout their development such that 5-year-old males did not share the same niche as territorial bulls. Interestingly, males and females segregated straight after weaning with males appearing to feed in more southerly habitats than females. This spatial segregation was of similar amplitude as observed in breeding adults and was maintained throughout development. Such early-life niche differentiation is an unusual pattern and indicates size dimorphism and breeding constraints do not directly drive sexual segregation contrary to what has been assumed in otariid seals.