Genetic analysis of Fourier transform infrared milk spectra Roos Zaalberg.pdf · GENETIC ANALYSIS...

GENETIC ANALYSIS OF FOURIER TRANSFORM INFRARED MILK SPECTRAWCGALP 2018Roos M. Zaalberg, N. Shetty, L. Janss, and A.J. Buitenhuis

Energy transmitted

Energy absorbed

FT-IR MILK SPECTRA

Energy transmitted

Energy absorbed

FT-IR MILK SPECTRA

Fourier Transform Infrared

Mathematical transformation

High definition

APPLICATIONS

Prediction

Major milk components

Energy balance

Metabolic diseases

Protein

Lactose

GENOMIC CORRELATIONS?

BREED DIFFERENCES?

GENETICS

Milk spectra heritable

Associated to

•DGAT1

•CSN (casein cluster)

•LGB (β-lactoglobulin)

Estimate heritability of transmittance values for 1,060 individual

wavenumbers from the infrared region of 5,008-925 cm-1.

Estimate genomic correlations between transmittance values of

wavenumbers with a high heritability.

Analyse breed differences.

MATERIALS & METHODS

324 herds3,278 cows

175 herds3,426 cows

Danish Holstein (DH) Danish Jersey (DJ)

GENOTYPES

Imputed from 10k to 50kBeagle4

Milk samples

10/2015 –

09/2016

3-4 samples per cow

32 days between records

400 DIM

19,690 20,789

PHENOTYPESDanish Holstein (DH) Danish Jersey (DJ)

Milk samples19,690 20,789

FT-IR spectral analysis

5,008-925 cm-1

1,060 wavenumbers

PHENOTYPESDanish Holstein (DH) Danish Jersey (DJ)

Bayesian approach

Heritability

•Fixed effects Uniform distribution

•Random effect

Normal distribution

•SNP effects Power LASSO distribution

++SNP effect size

Genomic correlations

Heritability analysis Wavenumbers with high heritabilitySelect

Genomic correlations

•Fixed effects Uniform distribution

•Random effect

Normal distribution

•SNP effects Normal distribution

Bivariate model

DISCUSSION & RESULTS

Wa te r

Protein

Lactose

HERITABILITY

Wa te r

Protein

Lactose

HERITABILITY

Individual wavenumbers moderately heritable.

Highest peaks for fat, protein

and lactose

Other studies

Similar pattern

Low heritability estimates

0 ++SNP effect size

Ps Power LASSOMixturedistribution

Breed differences

Statistical approach

HERITABILITY

15 selected wavenumbers

Wa te r

Protein

Lactose

WAVENUMBER SELECTION

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

Lactose Protein Fat

GENOMIC CORRELATION

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

Lactose Protein Fat

GENOMIC CORRELATION

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

Genomic correlation > 0.8or < -0.8

Why so many?

Fat molecules interact with many wavenumbers!

Lactose Protein Fat1GENOMIC CORRELATION

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

Two groups within selection

•Within group Blue

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

Lactose Protein Fat

•Within group Orange

2GENOMIC CORRELATION

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

Lactose Protein Fat

•Within group Orange

•Between group Blue

and Orange

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

Lactose Protein Fat

What causes this division?

Lactation stage dependent fatty acids

•Early lactation

Body fat mobilization

•Mid-late lactation

De novo

synthesis

•Early lactation

Body fat mobilization

•Mid-late lactation

De novo

synthesis

Days in milk (DIM)50

Whole lactationEarly lactation Mid-late lactation

PREDICTION

CONCLUSIONS

Individual wavenumbers moderately heritable.

Strong genomic correlations between wavenumbers interacting with fat.

Genomic correlations suggest division of wavenumbers into two groups.

Breed differences

present, but small.

Thank you.

FT-IR SPEKTRE I MÆLK: GENETISK VARIATION OG EFFEKT PÅ

SUNDHED, FRUGTBARHED OG

REFFICOGraduate School ofScience and Technology

Extra slides

2Genomic correlation

964 1106 1145 1241 1392 1457 1492 1542 1592 1708 1746 2097 2884 2964 3015

964 0,22 -0,33 -0,87 -0,92 0,12 -0,92 0,92 -0,53 0,84 0,96 -0,97 0,96 -0,94 -0,93 0,96

1106 0,20 0,91 0,77 0,58 0,71 -0,11 0,56 -0,37 -0,57 0,41 -0,53 0,76 0,73 -0,20

1145 0,22 0,94 0,23 0,92 -0,81 0,58 -0,84 -0,94 0,91 -0,91 0,95 0,94 -0,84

1241 0,25 0,50 0,97 -0,60 0,91 -0,64 -0,95 0,91 -0,96 0,96 0,96 -0,84

1392 0,16 0,63 0,76 0,85 0,84 0,14 -0,28 0,03 0,20 0,31 0,38

1457 0,30 -0,48 0,94 -0,47 -0,94 0,89 -0,95 0,96 0,96 -0,84

1492 0,10 0,49 0,94 0,92 -0,93 0,91 -0,86 -0,75 0,94

1542 0,16 0,39 -0,54 0,37 -0,67 0,71 0,84 -0,23

1592 0,14 0,88 -0,89 0,85 -0,83 -0,74 0,90

1708 0,19 -0,95 0,97 -0,96 -0,96 0,96

1746 0,22 -0,96 0,94 0,93 -0,96

2097 0,20 -0,96 -0,95 0,95

2884 0,25 0,96 -0,92

2964 0,28 -0,88

3015 0,20

Genomic correlation > 0.8or < -0.8

Why so many?

Fat molecules interact with many wavenumbers!

Lactose Protein FatLGB Not to DGATNot to DGATLactose Fat

Three wavenumbers exluded from high correlation party

•Strong association to Lactose

•Strong association to LGB

•No association to DGAT

FT-IR milk spectra

Wavenumber

Milk spectra

Fourier transform infrared

AccurateSuper zoom

Phenotypic correlations DH

Phenotypic correlations DJ

Genetic PCA

Infrared spectra

Genetic analysis of Fourier transform infrared milk spectra Roos Zaalberg.pdf · GENETIC ANALYSIS...

Documents

Applications of Fourier disentangling on the spectra of multiple stars

Millisecond Fourier-transform infrared difference spectra of

Welkom bij Stichting ROOS - Stichting Roos · Created Date: 20190122101325Z

Lab 9: FTT and power spectra - Keck Science …faculty.jsd.claremont.edu/jmilton/Math_Lab_tool/Labs/Lab9.pdf · Lab 9: FTT and power spectra The Fast Fourier Transform ... This method

A. Shayesteh et al- Fourier transform infrared emission spectra of MgH and MgD

A. Tanabashi et al- The Swan System of C2: A Global Analysis of Fourier Transform Emission Spectra

INFRARED REFERENCE SPECTRA - PmdaINFRARED REFERENCE SPECTRA The infrared reference spectra presented here were obtained by the use of Fourier-trans-form infrared spectrophotometers

Electronic Supplementary Information of Samarium Doped ... · Fourier Transformed Infrared (FT-IR) Spectra Figure S1. shows the FTIR spectra of hexagonal and monoclinic CePO4 nanorods

Applications of Fourier disentangling on the spectra of multiple stars Mgr. Jan Elner

Passaporte ROOS Johann Adamimigrantes.es.gov.br/passaportes/doados/ROOS_Johann_Adam.pdf · Passaporte ROOS Johann Adam. Passaporte ROOS Johann Adam. Passaporte ROOS Johann Adam. 2åtgctÿ

INFRARED REFERENCE SPECTRA - 独立行政法人 ... REFERENCE SPECTRA The infrared reference spectra presented here were obtained by the use of Fourier-trans-form infrared spectrophotometers

Broadband Phase Correction Of Fourier Transform Ion Cyclotron Mass Spectra

Handbook of Fourier transform Raman and infrared spectra of polymers

De-Fringing Michelle Spectra Through Fourier Filtering GEMINI NORTH TELESCOPE HILO, HAWAII

Supporting Information...Mid-infrared spectra were acquired by diffuse reflectance infra- red Fourier transform spectroscopy (DRIFT). Spectra were recorded using a Bruker TENSOR 27

Roos Presentation.ppt

Green roos

Roos Presentation

Lecture 8 Topics Fourier Transforms –As the limit of Fourier Series –Spectra –Convergence of Fourier Transforms –Fourier Transform: Synthesis equation

Fourier Transform: Applications in seismologyfbernauer/teaching/Spektr… · Spectra: Applications Computational Geophysics and Data Analysis 3 The Fourier Transform discrete vs