МИКРОСАТЕЛЛИТНЫЙ АНАЛИЗ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В ЗОНЕ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

MICROSATELLITE ANALYSIS OF CATTLE IN THE ZONE OF THE MIDDLE VOLGA

Alexey Grashin

Candidate of Biological Sciences, Head of the Samara Laboratory of Cattle Breeding, All-Russian Scientific Research Institute of Breeding, Russia, Pushkino

Yazilya Khabirakhmanova

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher at the Laboratory of DNA Technologies, All-Russian Scientific Research Institute of Breeding, Russia, Pushkino

Tatyana Ganchenkova

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher at the Laboratory of DNA Technologies, Russia, Pushkino

Valery Grashin

Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher at the Samara Laboratory of Cattle Breeding, All-Russian Scientific Research Institute of Breeding, Russia, Pushkino

Аннотация. Был проведен сравнительный анализ генетического разнообразия скота голштинской породы отечественной селекции (240 голов) в зоне Среднего Поволжья по 15 микросателлитным локусам ДНК, рекомендованных ISAG. Установлено, что коровы голштинской породы имели наблюдаемую гетерозиготность в среднем 0,7229±0,0075 и в количестве аллелей на локус оказалось в среднем 7,67±2,64.  Результаты анализа показывают, что стадо разнородно и инбридинга не наблюдается. Показатели гетерозигоности и информативности были самыми высокими у локуса TGLA53 и наоборот самыми низкими – у локуса SPS115. У крупного рогатого скота голштинской породы отечественной селекции ООО «Племенной завод «Дружба» наблюдается, что в микросателлитном локусе BM2113 доминирует аллель 127, в ETH3 –117, в TGLA227 - 89. Таким образом, при сравнении с данными из исследований голштинской породы скота отечественной селекции по микросателлитным локусам ДНК, оказалось, что наши данные генетического анализа скота голштинской породы ООО «Племенной завод «Дружба» по частоте встречаемости доминирующих аллелей преимущественно похожи и различаются доминированием в локусе BM2113, в нем преобладает аллель 127, в ETH3 аллель 117, в TGLA227 аллель 89. Эффективность селекции повышает подбор быков за маточным поголовьем. Основой успешной селекционной работы со стадом является генетическое разнообразие.

Abstract. A comparative analysis of the genetic diversity of domestic Holstein cattle (240 heads) in the Middle Volga region was carried out using 15 microsatellite DNA loci recommended by ISAG. It was found that Holstein cows had an observed heterozygosity of 0,7229±0,0075 on average and the number of alleles per locus was 7,67±2,64 on average. The results of the analysis show that the herd is diverse and there is no inbreeding. The indicators of heterozygosity and informativeness were highest at the TGLA53 locus and, conversely, they were lowest at the SPS115 locus. In cattle of the Holstein breed of domestic breeding of LLC Druzhba Breeding Plant, it is observed that the 127 allele dominates in the microsatellite locus BM2113, in ETH3 -117, in TGLA227 - 89. Thus, when compared with data from studies of the Holstein cattle breed of domestic breeding on microsatellite DNA loci, it turned out that our data from the genetic analysis of cattle of the Holstein breed of LLC Breeding Plant Druzhba are predominantly similar and differ in the frequency of occurrence of dominant alleles in the BM2113 locus, it is dominated by the allele 127, in ETH3 allele 117, in TGLA227 allele 89. The efficiency of breeding increases the selection of bulls for breeding stock. The basis of successful breeding work with a herd is genetic diversity.

Ключевые слова: микросателлиты; локусы; генетический полиморфизм; голштинская порода отечественной селекции; генетическое разнообразие.

Keywords: microsatellites; loci; genetic polymorphism; domestic Holstein breed; genetic diversity.

В современных условиях все шире в селекционном процессе применяется генотипирование крупного рогатого скота по микросателлитным локусам для проведения генетической экспертизы на достоверность происхождения животных [1, с. 5]. Наряду с подтверждением происхождения результаты генотипирования могут служить показателями статистически значимого снижения параметров генетического разнообразия популяции молочного скота. Так, в Свердловской области в период 2010–2019 гг., в популяции черно-пестрой, голштинской и тагильской пород фиксируется рост инбридинга [2, с. 440].

Проведенные исследования популяции симментальского скота Поволжья с разными долями крови по улучшающим породу показателям наоборот продемонстрировали высокое аллельное разнообразие изучаемых животных [13, с. 102].

В исследованиях ставится вопрос актуальности о месте метода подсчета гомозиготности по микросателлитам и необходимости генетического контроля при отборе с дальнейшим подбором родительских пар при ведении селекционно-племенной работы [8, с. 36].

Высокий уровень изменчивости микросателлитных маркеров может способствовать их применению для генетического мониторинга селекционных процессов в молочном скотоводстве Красноярского края с использованием импортированных голштинских быков-производителей [15, с. 139].

Выявленный характер генетических связей между локальными породами скота позволяют сделать вывод об актуальности применения микросателлитных маркеров для популяционно-генетических исследований домашнего скота [5, с. 8].

Микросателлитные локусы являются основой для расчетов уровня внутривидовой изменчивости, а также определения породной и индивидуальной принадлежности животных [11, с. 233].

Многие авторы отмечают, что сравнение современных и исторических образцов на геномном уровне найдут свое применение при разработке программ сохранения пород, а также в селекции при создании органических систем производства, основанных на использовании отечественных генетических ресурсов [4, с. 640].

Короткие тандемные повторы являются важными генетическими маркерами для анализа эволюционного и генетического разнообразия. Анализ в масштабе популяции обеспечивает ценный ресурс для будущих исследований генетического разнообразия и эволюции [1, с. 520].

Хорошие репродуктивные качества коров на фоне высокой молочной продуктивности в стадах черно-пестрой породы связаны с характеристикой незначительного избытка гетерозигот и умеренной степенью гетерозиготности [3, с. 69].

Аналогичные исследования проводится в других странах. Так, в Сирии в связи с ввозом в страну новых генетических ресурсов был изучен аллелофонд современного скота. Оценка популяций показала, что 97,44 % всех животных являются членами собственной популяции. Выявлен дефицит гетерозигот в обеих изученных популяциях на уровне 5,0 % и 0,5 % [7, с. 135]. Микросателлиты в качестве инструмента можно эффективно использовать при оценке популяционно-генетических параметров групп крупного рогатого скота различных пород [12, с. 129].

Отмечается, что поголовье нетелей голштинской породы характеризуется высокой степенью гетерозиготности. Наиболее информативными, следует считать девять локусов: BM1824, BM2113, CSSM66, ETH10, ETH225, INRA023, TGLA53, TGLA122, TGLA227, которые характеризуются наибольшей ожидаемой полиморфностью и, следовательно, могут быть успешно использованы для установления происхождения [13, с. 192].

Увеличение числа аллелей в локусе сопровождается повышением генетического разнообразия (уровня полиморфности). Наибольшим уровнем полиморфности 300 голов голштинской породы, завезенных с Северного Зауралья в Хабаровский край, по 15 микросателлитным локусам характеризовался локус Tgla122: здесь выявлено 20 аллелей [14, с. 49]. Абдельманова А. С. и др. отмечают, что аллелофонд современной популяции крупного рогатого скота черно-пестрой породы, по сравнению с животными этой породы, использовавшимися 30…40 лет назад, значительно изменился вследствие голштинизации. Утрачены аллели 143 в BM2113, 173 в локусе TGLA122, 198, 200 и 216 в локусе INRA023. В то же время появились аллели, ранее не свойственные черно-пестрой породе, но встречающиеся в голштинской: аллель 99 в локусе TGLA227, 135 в локусе BM2113, 209 и 213 в локусе ETH10, 171 в локусе TGLA122, 268 в локусе BM1818, 190 в локусе BM1824 [6, с. 38].

Целью нашего исследования был сравнительный анализ генетического разнообразия скота в зоне Среднего Поволжья. Исследование по генотипированию крупного рогатого скота голштинской породы отечественной селекции по микросателлитным локусам прошли в ООО «Племенной завод «Дружба» (Самарской области).

Исследования проводилась в лаборатории ДНК-технологий ФГБНУ «ВНИИ племенного дела». Объектом научной работы стали животные голштинской породы отечественной селекции ООО «Племенного завода «Дружба». Материалом для исследования послужили пробы 240 проб крови. Был проведен генетический анализ ДНК крупного рогатого скота по 15 локусам - BM1824, BM2113, CSRM60, CSSM66, ETH10, ETH225, ETH3, SPS115, TGLA122, TGLA126, TGLA227, TGLA53, BM1818, ILSTS006, INRA023, рекомендованные ISAG.

Первичную обработку данных фрагментного анализа амплификатов, полученных в мультиплексной ПЦР, на капиллярном секвенаторе Applied Biosystems ABI Prism 3130 осуществляли с помощью программного обеспечения Genemapper. Результаты в виде таблиц формата xls (Microsoft Excel) согласно руководству программы, экспортировали в формат исходных данных для обработки в программах генетического анализа. Далее при помощи программного обеспечения GenAIEx для каждого микросателлитного локуса оценивали наблюдаемое число аллелей, число эффективных аллелей и рассчитывали показатели информативности, показатели гетерозиготности.

В результате исследований генотипов животных в стаде нами получены средние показатели микросателлитного анализа стада крупного рогатого скота ООО «Племенной завод «Дружба», так ожидаемая гетерозиготность 0,7207±0,0244, наблюдаемая 0,7229±0,0075 и среднее количество аллелей на локус составила 7,67±2,64. Гетерозиготность была выше 0,5, что значит: стадо в целом разнородно и не наблюдается инбридинга (таблица 1).

Таблица 1.

Средние показатели микросателлитного анализа стада крупного рогатого скота ООО «Племенной завод «Дружба»

Результаты генотипирования стада представлены в таблице 2, в ней показаны количество аллелей в локусах. В таблице 3 результаты частоты встречаемости аллелей.

Таблица 2.

Микросателитный анализа стада крупного рогатого скота

Таблица 3.

Частота встречаемости аллелей в микросателлитных локусах

Показатели гетерозиготности крупного рогатого скота ООО «Племенной завод «Дружба» в локусе представлены в таблице 4. Самым высоким показателем гетерозиготности и информативности стал локус TGLA53 и наоборот низким показателем гетерозиготности и информативности стал локус SPS115.

Таблица 4.

Показатели гетерозиготности микросателлитных локусах

В таблице 5 представлены доминирующие аллельные варианты микросателлитов у крупного рогатого скота ООО «Племенной завод «Дружба». При сравнении данных опубликованных исследований голштинской породы скота отечественной селекции по анализу микросателлитов ДНК и их аллелей, оказалось, что наши результаты генетического анализа голштинской породы по частоте встречаемости доминирующих аллелей преимущественно похожи и различаются лишь в локусах – BM2113 аллель 127, в ETH3 аллель 117, в TGLA227 аллель 89.

Таблица 5.

Доминирующие аллельные варианты микросателлитов у крупного рогатого скота голштинской породы отечественной селекции ООО «Племенной завод «Дружба»

Таким образом, в исследованном стаде голштинской породы отечественной селекции ООО «Племенной завод «Дружба» обнаружены отличия по частоте встречаемости доминирующих аллелей в микросателлитных локусах - BM2113, Eth3, TGLA227. Стадо по показателям гетерозигоности разнородно и имеет низкий инбридинг. Для эффективности селекции в стаде следует повышать подбор быков за маточным поголовьем с генетической проверкой и поддерживать генетическое разнообразие.