The estimation of linkage disequilibrium between molecular markers within a population is critical when establishing the minimum number of markers required for association studies, genomic selection and for inferring historical events influencing different populations. This work aimed to evaluate the extent and decay of linkage disequilibrium in a coho salmon breeding population using ddRAD genomic markers. Linkage disequilibrium was estimated between a total of 7,505 SNPs found in 62 individuals (33 dams and 29 sires) from the breeding population. The makers encompass all 30 coho salmon chromosomes and comprise 1,655.19 Mb of the genome. The average density of markers per chromosome ranged from 3.45 to 6.11 per 1 Mbp. The minor allele frequency averaged 0.20 (with a range from 0.08 to 0.50). The overall average linkage disequilibrium among SNPs pairs measured as r2 was 0.054. The average r2 value decreased with increasing physical distance, with values ranging from 0.37 to 0.054 at distances lower than 1 kb and up to 10 Mb, respectively. An r2 threshold of 0.1 was reached at distance of approximately 1.3 Mb. Chromosomes Okis05, Okis15 and Okis28 showed high levels of linkage disequilibrium (> 0.20 at distances lower than 1 Mb). Average r2 values were lower than 0.1 for all chromosomes at distances greater than 4 Mb. Linkage disequilibrium values suggest that whole genome association and selection studies could be performed using about 75,000 SNPs in aquaculture populations (depending on the trait under investigation). From the identified SNPs, an effective population size of 100 was estimated for the population 10 generation ago, and 1,000, for 139 generations ago. Based on the extent of r2 decay, we suggest that at least 75,000 SNPs would be necessary for an association mapping study. Over 100,000 SNPs would be necessary for a high power study, in the current coho salmon population.

Piscirickettsia salmonis is one of the main infectious diseases affecting coho salmon (Oncorhynchus kisutch) farming. Current treatments have been ineffective for the control of the disease. Genetic improvement for P. salmonis resistance has been proposed as a feasible alternative for the control of this infectious disease in farmed fish. Genotyping by sequencing (GBS) strategies allow genotyping hundreds of individuals with thousands of single nucleotide polymorphisms (SNPs), which can be used to perform genome wide association studies (GWAS) and predict genetic values using genome-wide information. We used double-digest restriction-site associated DNA (ddRAD) sequencing to dissect the genetic architecture of resistance against P. salmonis in a farmed coho salmon population and identify molecular markers associated with the trait. We also evaluated genomic selection (GS) models in order to determine the potential to accelerate the genetic improvement of this trait by means of using genome-wide molecular information. 764 individuals from 33 full-sib families (17 highly resistant and 16 highly susceptible) which were experimentally challenged against P. salmonis were sequenced using ddRAD sequencing. A total of 4,174 SNP markers were identified in the population. These markers were used to perform a GWAS and testing genomic selection models. One SNP related with iron availability was genome-wide significantly associated with resistance to P. salmonis defined as day of death. Genomic selection models showed similar accuracies and predictive abilities than traditional pedigree-based best linear unbiased prediction (PBLUP) method.

Nile tilapia (Oreochromis niloticus) is one of the most produced farmed fish in the world and represents an important source of protein for human consumption. Farmed Nile tilapia populations are increasingly based on genetically improved stocks, which have been established from admixed populations. To date, there is scarce information about the population genomics of farmed Nile tilapia, assessed by dense single nucleotide polymorphism (SNP) panels. The patterns of linkage disequilibrium (LD) may affect the success of genome-wide association studies (GWAS) and genomic selection and can also provide key information about demographic history of farmed Nile tilapia populations. The objectives of this study were to provide further knowledge about the population structure and LD patterns, as well as, estimate the effective population size (Ne) for three farmed Nile tilapia populations, one from Brazil (POP A) and two from Costa Rica (POP B and POP C). A total of 55, 56 and 57 individuals from POP A, POP B and POP C, respectively, were genotyped using a 50K SNP panel selected from a whole-genome sequencing (WGS) experiment. Two principal components explained about 20% of the total variation and clearly discriminated between the three populations. Population genetic structure analysis showed evidence of admixture, especially for POP C. The contemporary Ne values calculated based to LD values, ranged from 71 to 141. No differences were observed in the LD decay among populations, with a rapid decrease of r2 when increasing inter-marker distance. Average r2 between adjacent SNP pairs ranged from 0.03 to 0.18, 0.03 to 0.17 and 0.03 to 0.16 for POP A, POP B and POP C, respectively. Based on the number of independent chromosome segments in the Nile tilapia genome, at least 4.2 K SNP are required for the implementation of GWAS and genomic selection in farmed Nile tilapia populations.

Infectious pancreatic necrosis (IPN) is a viral disease with considerable negative impact on the rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) aquaculture industry. The aim of the present work was to detect genomic regions that explain resistance to infectious pancreatic necrosis virus (IPNV) in rainbow trout. A total of 2,278 fish from 58 full-sib families were challenged with IPNV. Of the challenged fish, 768 individuals were genotyped (488 resistant and 280 susceptible), using a 57K single nucleotide polymorphisms (SNPs) panel Axiom, Affymetrix. A genome-wide association study (GWAS) was performed using the phenotypes time to death (TD) and binary survival (BS), along with the genotypes of the challenged fish using a Bayesian model (Bayes C). Heritabilities for resistance to IPNV estimated using pedigree information, were 0.39 and 0.32 for TD and BS, respectively. Heritabilities for resistance to IPNV estimated using genomic information, were 0.50 and 0.54 for TD and BS, respectively. The Bayesian GWAS detected a SNP located on chromosome 5 explaining 18% of the genetic variance for TD. A SNP located on chromosome 23 was detected explaining 9% of the genetic variance for BS. The proximity of Sentrin-specific protease 5 (SENP5) to a significant SNP makes it a candidate gene for resistance against IPNV. However, the moderate-low proportion of variance explained by the detected marker leads to the conclusion that the incorporation of all genomic information, through genomic selection, would be the most appropriate approach to accelerate genetic progress for the improvement of resistance against IPNV in rainbow trout.

Nile tilapia (Oreochromis niloticus) is one of the most cultivated and economically important species in world aquaculture. Faster male development during grow-out phase is considered a major problem that generate heterogeneous sizes of fish at harvest. Identifying genomic regions associated with sex determination in Nile tilapia is a research topic of great interest. The objective of this study was to identify genomic variants associated with sex determination in three commercial populations of Nile tilapia. Whole-genome sequencing of 326 individuals was performed, and a total of 2.4 million high-quality bi-allelic single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified. A genome-wide association study (GWAS) was conducted to identify markers associated with the binary sexual trait (males = 0; females = 1). A mixed logistic regression GWAS model was fitted and a genome-wide significant signal comprising 36 SNPs, located on chromosome 23 spanning a genomic region of 536 kb, was identified. Ten out of these 36 genetic variants, intercept the anti-Mullerian hormone gene. Other significant SNPs were located in the neighboring Amh gene region. This gene has been strongly associated with sex determination in several vertebrate species, playing an essential role in the differentiation of male and female reproductive tissue in early stages of development. This finding provides useful information to better understand the genetic mechanisms underlying sex determination in Nile tilapia.

Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) is the second most important farmed fish in the world and a sustainable source of protein for human consumption. Several genetic improvement programs have been established for this species in the world and so far, they are mainly based on conventional selection using genealogical and phenotypic information to estimate the genetic merit of breeders and make selection decisions. Genome-wide information can be exploited to efficiently incorporate traits that are difficult to measure in the breeding goal. Thus, SNPs are required to investigate phenotype–genotype associations and determine the genomic basis of economically important traits. We performed de novo SNP discovery in three different populations of farmed tilapias. A total of 29.9 million non-redundant SNPs were identified through Illumina (HiSeq 2500) whole-genome resequencing of 326 individual samples. After applying several filtering steps including removing SNP based on genotype and site quality, presence of Mendelian errors, and non unique position in the genome, a total of high quality 50,000 SNP were selected for validation purposes. These SNPs were highly informative in the three populations analyzed showing between 43,869 (94%) and 46,139 (99%) SNP in HWE; 37,843 (76%) and 45,171(90%) SNP with a MAF higher than 0.05 and; 43,450 (87%) and 46,570 (93%) SNPs with a MAF higher than 0.01. The final list of 50K SNPs will be very useful for the dissection of economically relevant traits, enhancing breeding programs through genomic selection as well as supporting genetic studies in farmed populations Nile tilapia using dense genome-wide information.

Abstract Alzheimer’s disease (AD) is a debilitating neurodegenerative disorder characterized by the accumulation of beta-amyloid (Aβ), C99, and Tau in vulnerable areas of the brain. Despite extensive research, current strategies to lower Aβ levels have shown limited efficacy in slowing the cognitive decline associated with AD. Recent findings suggest that C99 may also play a crucial role in the pathogenesis of AD. Our laboratory has discovered that CK1γ2 phosphorylates Presenilin 1 at the γ-secretase complex, leading to decreased C99 and Aβ levels. Thus, CK1γ2 activation appears as a promising therapeutic target to lower both C99 and Aβ levels. In this study, we demonstrate that CK1γ2 is inhibited by intramolecular autophosphorylation and describe a high-throughput screen designed to identify inhibitors of CK1γ2 autophosphorylation. We hypothesize that these inhibitors could lead to CK1γ2 activation and increased PS1-Ser367 phosphorylation, ultimately reducing C99 and Aβ levels. Using cultured cells, we investigated the impact of these compounds on C99 and Aβ concentrations and confirmed that CK1γ2 activation effectively reduces their levels. Our results provide proof of concept that CK1γ2 is an attractive therapeutic target for AD. Future studies should focus on the identification of specific compounds that can inhibit CK1γ2 autophosphorylation and evaluate their efficacy in preclinical models of AD. These studies will pave the way for the development of novel therapeutics for the treatment of AD.