Prioritization for Conservation of Northern European Cattle Breeds Based on Analysis of Microsatellite Data

Authors


email juha.kantanen@mtt.fi

Abstract

Abstract: Northern European indigenous cattle breeds are currently endangered and at a risk of becoming extinct. We analyzed variation at 20 microsatellite loci in 23 indigenous, 3 old imported, and 9 modern commercial cattle breeds that are presently distributed in northern Europe. We measured the breeds' allelic richness and heterozygosity, and studied their genetic relationships with a neighbor-joining tree based on the Chord genetic distance matrix. We used the Weitzman approach and the core set diversity measure of Eding et al. (2002) to quantify the contribution of each breed to the maximum amount of genetic diversity and to identify breeds important for the conservation of genetic diversity. We defined 11 breeds as a “safe set” of breeds (not endangered) and estimated a reduction in genetic diversity if all nonsafe (endangered) breeds were lost. We then calculated the increase in genetic diversity by adding one by one each of the nonsafe breeds to the safe set (the safe-set-plus-one approach). The neighbor-joining tree grouped the northern European cattle breeds into Black-and-White type, Baltic Red, and Nordic cattle groups. Väne cattle, Bohus Poll, and Danish Jersey had the highest relative contribution to the maximum amount of genetic diversity when the diversity was quantified by the Weitzman diversity measure. These breeds not only showed phylogenetic distinctiveness but also low within-population variation. When the Eding et al. method was applied, Eastern Finncattle and Lithuanian White Backed cattle contributed most of the genetic variation. If the loss of the nonsafe set of breeds happens, the reduction in genetic diversity would be substantial (72%) based on the Weitzman approach, but relatively small (1.81%) based on the Eding et al. method. The safe set contained only 66% of the observed microsatellite alleles. The safe-set-plus-one approach indicated that Bohus Poll and Väne cattle contributed most to the Weitzman diversity, whereas the Eastern Finncattle contribution was the highest according to the Eding et al. method. Our results indicate that both methods of Weitzman and Eding et al. recognize the importance of local populations as a valuable resource of genetic variation.

Abstract

Resumen: Las razas de Ganado nativas al norte de Europa actualmente están en peligro y en riesgo de extinción. Analizamos la variación de 20 loci microsatelitales en 23 razas de ganado nativas, 3 importadas hace mucho tiempo y 9 comerciales modernas que actualmente están distribuidas en el norte de Europa. Medimos la riqueza alélica y la heterocigosidad de las razas, y estudiamos sus relaciones genéticas con un árbol de unión de vecino basado en el la matriz Chord de distancia genética. Utilizamos el método de Weitzman y la medida de diversidad del conjunto nuclear de Eding et al. para cuantificar la contribución de cada raza a la diversidad genética máxima y para identificar razas importantes para la conservación de la diversidad genética. Definimos a 11 razas como un “conjunto seguro” de razas (no están en peligro) y estimamos la reducción de la diversidad genética si todas las razas no seguras (en peligro) se perdieran. Posteriormente calculamos el incremento de la diversidad genética añadiendo, una por una, las razas no seguras al conjunto seguro (el método del conjunto seguro más uno). El árbol de unión de vecinos agrupó a las razas de ganado del norte de Europa en el tipo Blanco y Negro, los grupos Rojo Báltico y Nórdico. Los ganados Väne, Bohus Poll y Jersey Danés tuvieron la mayor contribución a la diversidad genética máxima cuando la diversidad fue cuantificada con la medida de diversidad de Weitzman. Estas razas mostraron peculiaridades genéticas pero también poca variación intrapoblacional. Cuando se aplicó el método de Eding et al., los ganados Finn Oriental y Lituano de Dorso Blanco fueron los que más contribuyeron a la variación genética. Si la pérdida del conjunto no seguro de razas ocurre, la reducción de la diversidad genética sería sustancial (72%) con base en el método de Weitzman, pero con el de Eding et al. sería relativamente iqueña (1.81%). El conjunto seguro contenía solo 66% de los alelos microsatelitales observados. El método del conjunto seguro más uno indicó que los ganados Bohus Poll y Väne fueron los que más contribuyeron a la diversidad de Weitzman, mientras que la contibución del ganado Finn Oriental fue mayor de acuerdo con el método de Eding et al. Nuestros resultados indican que los métodos de Weitzman y de Eding et al. reconocen la importancia de las poblaciones locales como una valiosa fuente de variación genética.

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