We recently mapped a quantitative trait locus (QTL) with a major effect on milk composition—particularly fat content—to the centromeric end of bovine chromosome 14. We subsequently exploited linkage disequilibrium to refine the map position of this QTL to a 3-cM chromosome interval bounded by microsatellite markers BULGE13 and BULGE09 . We herein report the positional candidate cloning of this QTL, involving (1) the construction of a BAC contig spanning the corresponding marker interval, (2) the demonstration that a very strong candidate gene, acylCoA:diacylglycerol acyltransferase ( DGAT1 ), maps to that contig, and (3) the identification of a nonconservative K232A substitution in the DGAT1 gene with a major effect on milk fat content and other milk characteristics. [The sequence data described in this paper have been submitted to the GenBank data library under accession number AY065621 .]

Abstract We herein report on our efforts to improve the mapping resolution of a QTL with major effect on milk yield and composition that was previously mapped to bovine chromosome 20. By using a denser chromosome 20 marker map and by exploiting linkage disequilibrium using two distinct approaches, we provide strong evidence that a chromosome segment including the gene coding for the growth hormone receptor accounts for at least part of the chromosome 20 QTL effect. By sequencing individuals with known QTL genotype, we identify an F to Y substitution in the transmembrane domain of the growth hormone receptor gene that is associated with a strong effect on milk yield and composition in the general population.

We recently used a positional cloning approach to identify a nonconservative lysine to alanine substitution ( K232A ) in the bovine DGAT1 gene that was proposed to be the causative quantitative trait nucleotide underlying a quantitative trait locus (QTL) affecting milk fat composition, previously mapped to the centromeric end of bovine chromosome 14. We herein generate genetic and functional data that confirm the causality of the DGAT1 K232A mutation. We have constructed a high-density single-nucleotide polymorphism map of the 3.8-centimorgan BULGE30–BULGE9 interval containing the QTL and show that the association with milk fat percentage maximizes at the DGAT1 gene. We provide evidence that the K allele has undergone a selective sweep. By using a baculovirus expression system, we have expressed both DGAT1 alleles in Sf9 cells and show that the K allele, causing an increase in milk fat percentage in the live animal, is characterized by a higher V max in producing triglycerides than the A allele.

2. Abstract The development of spots or lesions symptomatic of the common scab disease on root and tuber crops is caused by few pathogenic Streptomyces with Streptomyces scabiei 87-22 as the model species. Thaxtomin phytotoxins are the primary virulence determinants, mainly acting by impairing cellulose synthesis, and their production in S . scabiei is in turn boosted by the cello-oligosaccharides released from host plants. In this work we aimed to determine which molecules and which biosynthetic gene clusters (BGCs) of the specialized metabolism of S. scabiei 87-22 show a production and/or transcriptional response to cello-oligosaccharides. Comparative metabolomic and transcriptomic analyses revealed that molecules of the virulome of S. scabiei induced by cellobiose and cellotriose include i) thaxtomins and concanamycins phytotoxins (and to a lesser extent N-coronafacoyl-L-isoleucine), ii) desferrioxamines, scabichelin and turgichelin siderophores in order to acquire iron essential for housekeeping functions, iii) ectoine for protection against osmotic shock once inside the host, and iv) bottromycins and concanamycins antimicrobials possibly to prevent other microorganisms from colonizing the same niche. Importantly, both cell-oligosaccharides reduced the production of the spore germination inhibitors germicidins and the plant growth regulators rotihibins. The metabolomic study also revealed that cellotriose is in general a more potent elicitor of the virulome compared to cellobiose. This result supports an earlier hypothesis that suggested that the trisaccharide would be the real virulence-triggering factor released from the plant cell wall through the action of thaxtomins. Interestingly, except for thaxtomins, none of these BGCs’ expression seems to be under direct control of the cellulose utilization repressor CebR suggesting the existence of another master regulator sensing the internalization of cello-oligosaccharides. Finally, we found nine additional cryptic and orphan BGCs that have their expression awakened by cello-oligosaccharides, demonstrating that other and yet to be discovered metabolites are part of the virulome of S . scabiei . 3. Impact statement Unveiling the environmental triggers that signal proper conditions for host colonization and what is the composition of the arsenal of metabolites specialized for this task (the virulome) is key to understand host-pathogen interactions. In this work, focused on the induction of the common scab disease caused by Streptomyces species, we provided further knowledge to both aspects i.e., i) highlighting the capability of cellotriose to trigger the entire virulome and not only the production of thaxtomin phytotoxins, and ii) identifying the set of metabolites that specifically respond to cello-oligosaccharides emanating from the plant under attack. Importantly, we also revealed that the expression of nine cryptic/orphan biosynthetic gene clusters (BGCs) involved in the production of unknown compounds was drastically activated upon cello-oligosaccharides import suggesting that a significant part of the virulome of S . scabiei remains to be discovered. Finally, we unexpectedly found that the expression control of most of the known and cryptic BGCs does not depend on the cello-oligosaccharide utilization repressor CebR which suggests the existence of another and yet unknown master regulator of the virulence in S . scabiei . 4. Significance as a BioResource to the community Not Applicable 5. Outcome Not Applicable 6. Data summary [A section describing all supporting external data including the DOI(s) and/or accession numbers(s), and the associated URL.] The authors confirm all supporting data, code and protocols have been provided within the article or through supplementary data files. RNAseq data were publicly deposited, and our experimental and analytical pipeline were described on the GEO database repository (Accession number: GSE181490)

Abstract Biological products of importance in food (f.i. milk) and medical (f.i. donor blood derived products) sciences often correspond to mixtures of samples contributed by multiple individuals. Identifying which individuals contributed to the mixture and in what proportions may be of interest in several circumstances. We herein present a method that allows to do this by shallow whole genome sequencing of the DNA in mixed samples from hundreds of donors. We demonstrate the efficacy of the approach for the detection of cows with subclinical mastitis by analysis of farms’ tank mixtures containing milk from as many as 500 cows.

Abstract We report the generation and analysis of single-cell RNA-Seq data (> 38,000 cells) from native and iPSC-derived murine retina at four matched developmental stages spanning the emergence of the major retinal cell types. We combine information from temporal sampling, visualization of 3D UMAP manifolds, pseudo-time and RNA velocity analyses, to show that iPSC-derived 3D retinal aggregates broadly recapitulate the native developmental trajectories. However, we show relaxation of spatial and temporal transcriptome control, premature emergence and dominance of photoreceptor precursor cells, and susceptibility of dynamically regulated pathways and transcription factors to culture conditions in iPSC-derived retina. We generate bulk ATAC-Seq data for native and iPSC-derived murine retina identifying ∼125,000 peaks. We combine single-cell RNA-Seq with ATAC-Seq information and obtain evidence that approximately half the transcription factors that are dynamically regulated during retinal development may act as repressors rather than activators. We propose that sets of activators and repressors with cell-type specific expression constitute “regulatory toggles” that lock cells in distinct transcriptome states underlying differentiation. We provide evidence supporting our hypothesis from the analysis of publicly available single-cell ATAC-Seq data for adult mouse retina. We identify subtle but noteworthy differences in the operation of such toggles between native and iPSC-derived retina particularly for the Etv1, Etv5, Hes1 and Zbtb7a group of transcription factors.

Abstract Clinical mastitis (CM) is an inflammatory disease occurring in the mammary glands of lactating cows. CM is under genetic control, and a prominent CM resistance QTL located on chromosome 6 was reported in various dairy cattle breeds. Nevertheless, the biological mechanism underpinning this QTL has been lacking. Herein, we mapped, fine-mapped, and discovered the putative causal variant underlying this CM resistance QTL in the Dutch dairy cattle population. We identified a ~ 12 kb multi-allelic copy number variant (CNV), that is in perfect linkage disequilibrium with a GWAS lead SNP, as a promising candidate variant. By implementing a genome-wide association study (GWAS) and through expression QTL mapping, we showed that the group-specific component gene ( GC ), a gene encoding a vitamin D binding protein, is an excellent candidate causal gene for the QTL. The multiplicated alleles are associated with increased GC expression and low CM resistance. Ample evidence from functional genomics data supports the presence of an enhancer within this CNV, which would exert cis -regulatory effect on GC . We observed that strong positive selection swept the region near the CNV, and haplotypes associated with the multiplicated allele were strongly selected for. Moreover, the multiplicated allele showed pleiotropic effects for increased milk yield and reduced fertility, hinting that a shared underlying biology for these effects may revolve around the vitamin D pathway. These findings together suggest a putative causal variant of a CM resistance QTL, where a cis -regulatory element located within a CNV can alter gene expression and affect multiple economically important traits. Author summary Clinical mastitis (CM) is an inflammatory disease that negatively influences dairy production and compromises animal welfare. Although one major genetic locus for CM resistance was mapped on bovine chromosome 6, a mechanistic description of this association has been lacking. Herein, we report a 12-kb multiallelic copy number variant (CNV), encompassing a strong enhancer for group-specific component gene ( GC ), as a likely causal variant for this locus. This CNV is associated with high GC expression and low CM resistance. We speculate that upregulation of GC leads to a large amount of vitamin D binding protein, which in turn, reduces biologically available vitamin D, resulting in vitamin D deficiency and low CM resistance. Despite the negative effect on CM resistance, the CNV contributes to increased milk production, hinting at balancing selection. Our results highlight how multiplication of a regulatory element can shape economically important traits in dairy cattle, both in favourable and unfavourable directions.