Analysis of single nucleotide polymorphisms in major and candidate genes for production traits in Nero Siciliano pig breed

Nero Siciliano (NS; Sicilian Black) is a local pig breed reared on the island of Sicily mainly under extensive management. The breed is well adapted to marginal conditions and is appreciated for its reproductive performance, disease resistance and production of tasty meat. For a genetic characterization of this breed we analyzed the allele frequencies of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in eight major or candidate genes (ryanodine receptor 1, RYR1; Na+, K+ ATPase subunit α 2, ATP1A2; myosin heavy chain 2B, MYH4; sarcolipin, SLN; cathepsin B, CTSB; cystatin B, CSTB; estrogen receptor, ESR; melanocortin receptor 1, MC1R) for performance and phenotypic traits. The animals that were sampled and analyzed represent about 6-8% of the total NS pig population. PCR-RFLP or PCR-SSCP techniques were used to type the DNA markers in the selected loci. Exact test of Hardy-Weinberg equilibrium was computed for each locus, Fis statistics and heterozygosity were calculated for each locus and over all loci. Allele frequencies obtained in NS breed were compared to the frequencies already available in literature for the Large White, Landrace, Duroc, Belgian Landrace, Piétrain, Hampshire and Meishan breeds. For the ESR locus, as no information on the distribution of the two alleles were available, we typed a sample of unrelated pigs from the considered breeds. Even if only eight loci were studied in NS breed, important elements were obtained from the data. The 1843T (n) allele at the RYR1 locus is present in NS breed, thus the molecular test to identify the carriers of this allele should be adopted to avoid its spreading in the population. Moreover, other studies are needed to clarify the allelic structure of the MC1R gene, which affects coat color, in order to evaluate if this gene could be used in genetic tests for the traceability of the meat products of this breed. Finally, the present work represents an attempt to evaluate data on mutations within major and candidate genes with the final aim to provide information that could be useful for the conservation and valorization of local farm animal genetic resources.

l Suino Nero Siciliano rappresenta una razza allevata allo stato brado in Sicilia prevalentemente nella zona dei Monti Nebrodi e delle Madonie nelle province di Messina e Palermo. La razza costituisce un'interessante risorsa genetica in quanto è ben adattata all'ambiente in cui viene allevata. Con l'obiettivo di caratterizzare dal punto di vista genetico questa razza, per un campione di 119 suini abbiamo studiato il polimorfismo di otto geni (recettore della rianodina 1, RYR1; Na+, K+ ATPasi subunità α 2, ATP1A2; miosina catena pesante 2B, MYH4; sarcolipina, SLN; catepsina B, CTSB; cistatina B, CSTB; recettore degli estrogeni, ESR; recettore 1 della melanocortina, MC1R). Questi geni sono stati scelti perché alcune mutazioni influenzano direttamente caratteristiche produttive o fenotipiche quali qualità della carne e della carcassa e il colore del mantello (rispettivamente RYR1 e MC1R) oppure perché segnalate in letteratura come associate a caratteri legati alla qualità della carcassa (ATP1A2 e CTSB), all'accrescimento (MYH4 e CSTB) e a caratteristiche riproduttive (ESR). Il gene SLN è stato selezionato perché, in base alla sua funzione e alla sua posizione di mappa può essere considerato come gene candidato per l’accrescimento e l’adiposità della carcassa. L'analisi di queste mutazioni è stata effettuata utilizzando le tecniche di PCR-RFLP e PCR-SSCP. Per ogni locus è stato analizzato l'equilibrio di Hardy-Weinberg, calcolati Fis ed eterozigosità (H). Fis e H sono stati calcolati anche considerando l’insieme dei loci. Fra i diversi geni studiati, il gene SLN è risultato significativamente non in equilibrio a causa dell'eccesso di omozigoti (Fis = + 0,554). L'analisi di tutti i loci ha mostrato che la popolazione presenta, in generale, un eccesso di omozigoti, sebbene il dato non sia statisticamente significativo. Per il locus MC1R sono state analizzate le mutazioni in due codoni, mettendo in evidenza il completo linkage disequilibrium tra i due siti polimorfi. Le frequenze alleliche nel Suino Nero ai diversi loci analizzati sono state confrontate con quelle disponibili in letteratura per le principali razze allevate in Italia e per la razza cinese Meishan. Per il locus ESR, non essendo disponibili in letteratura dati sulle razze allevate in Italia, è stato analizzato un campione di suini appartenenti alle razze Large White, Landrace, Duroc, Landrace Belga, Piétrain e Hampshire. Nel complesso, sebbene siano stati analizzati solo otto geni, è stato possibile dedurre alcune informazioni che potrebbero risultare importanti per la conservazione del Nero Siciliano. In particolare, la presenza dell'allele 1843T al locus RYR1 indica la necessità di utilizzare il test PCR-RFLP per identificare i portatori di questo allele negativo al fine di evitare la sua diffusione nella razza. Per quanto riguarda il locus MC1R ulteriori studi sono necessari per il suo eventuale utilizzo per la tracciabilità della carne e dei salumi che derivano dal Suino Nero. In conclusione, il presente lavoro rappresenta un primo contributo sull’analisi della struttura genetica di questa razza suina effettuata utilizzando marcatori non anonimi, che, se ulteriormente approfondita con lo studio di altri loci, potrebbe fornire importanti elementi per la conservazione e la valorizzazione delle risorse genetiche animali autoctone.