CC BY
7Вестник АПК ,„ ,
Ставрополья ________Животное одет в о
№ 1(49), 2023
УДК 591.151:636.32/.38.033 ЬШВУО
DOI: 10.31279/222-9345-2023-12-49-33-36 Дата поступления статьи в редакцию: 27.03.2023
Л. Н. Скорых, А. В. Скокова, А. А. Омаров, И. И. Дмитрик, Н. С. Сафонова
БкогукИ I. N.. Бкокоуа А. V., Отагоу А. А., РтИпк I. I., Бактоуа N. Б.
АССОЦИАЦИЯ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНОВ ГОРМОНА РО^"!^^ И ЛЕПТИНА С ПАРАМЕТРАМИ МЯСНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ У СЕВЕРОКАВКАЗСКОЙ МЯСО-ШЕРСТНОЙ ПОРОДЫ ОВЕЦ
ASSOCIATION OF GROWTH HORMONE AND LEPTIN GENE POLYMORPH ISM WITH MEAT PRODUCTIVITY PARAMETERS IN NORTH CAUCASIAN SHEEP MEAT AND WOOL BREED
В данном исследовании изучалась взаимосвязь полиморфизмов генов GH и LEP c качественными характеристиками мяса овец северокавказской мясо-шерстной породы, выращиваемой в условиях Ставропольского края. С помощью секвенирования нуклеотидной последовательности амплифицированных фрагментов генов GH и LEP были идентифицированы 2 мутации, одна из которых расположена в экзоне V гена GH, приводящая к замене аминокислоты аргинин на глицин (с.321С>Т), вторая - в экзоне III гена LEP, вызывающая замену валина на лейцин (a387G>T). Проведен гистологический анализ мышечной ткани исследуемых животных в зависимости от полиморфных вариантов генов GH и LEP. Выявлено, что мясо овец генотипов GH/СТ и LEP/GT имело большее количество мышечных волокон, но меньший их диаметр и меньшее содержание соединительной ткани по сравнению с другими вариантами генотипов, что положительно повлияло на его питательную ценность. Наличие информации об ассоциации полиморфных вариантов генов гормона роста, лептина с признаками продуктивности может быть использовано в качестве генетических маркеров при выявлении наиболее ценных для селекции животных с целью производства высококачественной мясной продукции.
Ключевые слова: овцы, секвенирование, однонукле-отидный полиморфизм, генотип, гормон роста, лептин, мясная продуктивность.
In this study, the relationship of polymorphisms of the GH and LEP genes with the qualitative characteristics of sheep meat of the North Caucasian meat and wool breed grown in the Stavropol Territory was studied. By sequencing the nucleotide sequence of amplified fragments of the GH and LEP genes, 2 mutations were identified, one of which i s located in exon V of the GH gene, leading to the replacement of the amino acid arginine with glycine (p.321C >T), the second - in exon III of the LEP gene, causing the replacement of valine with leucine (p.387G>T). Histological analysis of the muscle tissue of the studied animals was carried out depending on polymorphic variants of the GH and LEP genes. It was revealed that sheep meat of genotypes GH/CT and LEP/GT had a larger number of muscle fibers, but their smaller diameter and lower connective tissue content, compared to other variants of genotypes, which positively affected its nutritional value. The availability of information on the association of polymorphic variants of growth hormone, leptin genes with signs of productivity can be used as genetic markers in identifying the most valuable animals for breeding in order to produce high-quality meat products.
Key words: sheep, sequencing, single nucleotide polymorphism, genotype, growth hormone, leptin, meat productivity.
Скорых Лариса Николаевна -
доктор биологических наук, доцент,
главный научный сотрудник отдела овцеводства
и козоводства
ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный
аграрный центр»
г. Михайловск
РИНЦ SPIN-код: 8979-4755
Тел.: 8(8652)71-81-55
E-mail: smu.sniizhk@yandex.ru
Скокова Антонина Владимировна -
кандидат биологических наук, старший научный
сотрудник отдела генетики и биотехнологии
ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный
аграрный центр»
г. Михайловск
РИНЦ SPIN-код: 3080-0919
Тел.: 8(8652)71-72-13
E-mail: antoninaskokova@mail.ru
Омаров Арслан Ахметович -
кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела овцеводства и козоводства ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр» г. Михайловск РИНЦ SPIN-код: 4750-0917
Skorykh Larisa Nikolayevna -
Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Chief Researcher of the Department of Sheep Breeding and Goat Breeding
FSBSI «North Caucasus Federal Agricultural Research
Center»
Mikhaylovsk
PSCI SPIN-code: 8979-4755 Tеl.: 8(8652)71-81-55 E-mail: smu.sniizhk@yandex.ru
Skokova Antonina Vladimirovna -
Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher of the Department of Genetics and Biotechnology FSBSI «North Caucasus Federal Agricultural Research Center»
PSCI SPIN-code: 3080-0919
Mikhaylovsk
Tеl.: 8(8652)71-72-13
E-mail: antoninaskokova@mail.ru
Omarov Arslan Akhmetovich -
Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher of the Department of Sheep and Goat Breeding FSBSI «North Caucasus Federal Agricultural Research Center» Mikhaylovsk
PSCI SPIN-code: 4750-0917
научно-практический ИС Ставрополья
журнал ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ -—-
Тел.: 8(8652)71-95-58 E-mail: omarov1977@yandex.ru
Дмитрик Ирина Ивановна -
доктор сельскохозяйственных наук, доцент, главный
научный сотрудник отдела овцеводства и козоводства
ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный
аграрный центр»
г. Михайловск
РИНЦ SPIN-код: 6320-4692
Тел.: 8(8652)71-57-31
E-mail: morfologia.sniizhk@yandex.ru
Сафонова Надежда Сергеевна -
научный сотрудник лаборатории биохимии
ФКУЗ «Ставропольский противочумный институт
Роспотребнадзора»
г. Ставрополь
РИНЦ SPIN-код: 1043-7760
Тел.: 8-918-750-72-21
E-mail: nadejda2383@yandex.ru
Tеl.: 8(8652)71-95-58 E-mail: omarov1977@yandex.ru
Dmitrik Irina Ivanovna -
Doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor, Chief Researcher of the Department of Sheep and Goat Breeding FSBSI «North Caucasus Federal Agricultural Research Center» Mikhaylovsk
PSCI SPIN-code: 6320-4692
Tеl.: 8(8652)71-57-31
E-mail: morfologia.sniizhk@yandex.ru
Safonova Nadezhda Sergeevna -
Researcher at the Laboratory of Biochemistry FSIH «Stavropol Anti-Plague Institute of Rospotrebnadzor» Stavropol
PSCI SPIN-code: 1043-7760 Tеl.: 8-918-750-72-21 E-mail: nadejda2383@yandex.ru
В настоящее время перед учеными-селекционерами стоит задача увеличения объемов производства продуктов питания при сохранении качественных характеристик, необходимых для здоровья человека. В рационе человека мясная продукция играет ключевую роль. Помимо того, что мясо является основным источником белка, оно также содержит витамины, минералы и жиры, в том числе жирные кислоты, которые имеют решающее значение для питания человека [1]. В недалеком прошлом овцеводческая отрасль была ориентирована на производство шерстной продукции, однако из-за сокращения производства шерсти основной причиной для разведения овец становится производство молодой баранины. Для повышения мясной продуктивности важно разработать более эффективные способы использования генофонда имеющихся пород овец [2]. Сельхозтоваропроизводители могут улучшить экономические показатели за счет снижения затрат корма на единицу продукции, мониторинга генетики, контроля селекции и создания дополнительных резервов. При этом наибольший интерес возникает к генетическому улучшению экономических признаков овец. Идентифицируя гены, лежащие в основе ценных признаков, можно устранить нежелательные признаки при сохранении таких важных параметров, как рост и качество мяса, размер помета. Поэтому важно выявить мутации, определяющие ценностные характеристики животных [3].
Использование ДНК-технологий позволяет новым методам оценки животных выявлять гены, прямо или косвенно связанные с экономически важными качествами [4]. Более того, возможно определение предпочтительных вариантов генов непосредственно на уровне ДНК и проведение геномных отборов наряду с традиционными [5].
Поэтому в качестве ДНК-маркеров изучают перспективные гены, аллельные варианты которых связаны с фенотипическим проявлением экономически значимых признаков животных. В связи с
этим для улучшения качественных характеристик мяса можно рассматривать гены гормона роста ^Н) и лептина ^ЕР), являющиеся важнейшими гормональными регуляторами энергетического обмена. Ген GH экспрессируется в клетках гипофиза, которые вырабатывают и секретируют гормон роста, влияющий на развитие костей и мышц, участвуя в пролиферации и размножении клеток, что в конечном итоге приводит к увеличению веса [6].
Лептин является признанным гормоном, который регулирует массу тела, поддерживая баланс между потреблением пищи и расходом энергии. Это происходит в основном за счет го-меостаза глюкозы, либо непосредственно за счет регуляции уровня инсулина, либо косвенно за счет изменения уровней других гормонов, регулирующих метаболизм глюкозы [7]. Продуктом экспрессии этого гена является одноименный белок, состоящий из 167 аминокислот, регулирующий массу тела, потребление корма и играющий роль в репродуктивной функции, иммунитете, росте и метаболизме, а также расширении запасов энергии в организме [8].
При этом исследования, направленные на идентификацию, картирование и анализ одно-нуклеотидных полиморфизмов генов GH и LEP, участвующих в основных метаболических путях, связанных с ростом животных и распределением питательных веществ в различных тканях, представляют особый интерес.
В связи с этим основная цель настоящей работы заключалась в обнаружении полиморфизмов генов GH и LEP, определении наличия связей с качественными характеристиками мяса у северокавказской породы овец.
Эксперимент проводился на базе племенного хозяйства СПК ПЗ «Восток» Степновского района Ставропольского края. Молекулярные исследования выполнялись в лаборатории ФКУЗ «Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт». Объектом исследования являлись ярки северокавказской мясо-шерстной породы в количестве 30 голов. Генотипирование проводили на основе ДНК, выделенной из цельной крови ярок, с использованием сертифицированного набора
в
естник АПК
Ставрополья
№ 1(49), 2023
Животноводство
35
«ДНК сорб-В» (ИнтерЛабСервис, Россия). Амплификацию образцов методом ПЦР осуществляли на термоциклере планшетного типа («Bio-Rad», США). Очистку ПЦР-продуктов проводили при помощи набора реагентов Agencourt AMPure Xp («Beckman Coulter Inc», США). Секвенирование по методу Сен-гера проводили на генетическом анализаторе ABI PRISM 3500 Genetic Analyzer (США) с использованием набора реагентов BigDye™ Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit [9].
Оценка качества мяса проводилась на микроструктурном уровне путем изучения длиннейшей мышцы спины после проведения контрольного убоя исследуемых животных в возрасте 9 месяцев согласно методическим указаниям «Способ гистологической оценки качественных показателей мясной продуктивности овец с учетом морфоструктуры тканей» [10].
По результатам проведенного секвенирова-ния заданного участка экзона V гена GH у овец идентифицированы аллели С и Т гена GH. Частота встречаемости референсного аллеля С оказалась равной 0,68, что практически в 2 раза выше по сравнению с частотой встречаемости мутант-ного аллеля Т (0,32). Частота генотипов СС, СТ и ТТ распределилась следующим образом: 53,3; 30,0 и 16,7 % соответственно (табл. 1).
Таблица 1 - Частота аллелей и генотипов генов GH и LEP у северокавказской мясо-шерстной породы овец
Показатель GH LEP
Частота генотипов, % СС 53,3 GG 60,0
СТ 30,0 GT 26,7
ТТ 16,7 ТТ 13,3
Частота аллелей C 0,68 G 0,73
Т 0,32 Т 0,27
При секвенировании фрагмента гена LEP, расположенного в экзоне III, выявили однону-клеотидный полиморфизм, представленный аллелями G и Т. Референсный аллель G гена LEP встречается в 2,7 раза чаще, чем мутант-ный аллель Т. По гену LEP у исследуемых овец выявлено три генотипа: GG, GT и ТТ с частотой встречаемости 60,0; 26,7 и 13,3 %.
Изучение микроструктурных особенностей мяса дает более объективную оценку его качественным характеристикам, поэтому проведен гистологический анализ длиннейшего мускула спины исследуемых животных в зависимости от полиморфных вариантов генов GH и LEP (табл. 2).
Таблица 2 - Микроструктурная характеристика мышечной ткани у овец северокавказской мясо-шерстной породы в зависимости от генотипов генов GH и LEP
Показатель Количество мышечных волокон, шт. Диаметр мышечного волокна, мкм Общая оценка «мраморности», балл Содержание соединительной ткани,%
GH
GHCC 377,26±3,05 26,91±0,51 33,72±0,44 8,03±0,2
GHCT 384,52±1,35 26,36±0,72 34,62±1,18 7,34±0,38
Gl-T 375,34±2,8 28,14±0,48 32,11±1,17 8,2±0,31
LEP
LEPGG 377,33±3,11 26,79±0,6 33,03±0,69 7,93±0,41
LEPGT 385,19±4,51 26,34±0,72 34,41±1,15 7,27±0,09
LEPTT 376,78±6,91 28,09±0,53 32,59±1,5 8,0±0,23
Большим количеством мышечных волокон -на 1,9 и 2,4 % (р<0,001), но меньшим их диаметром - на 2,0 и 6,3 % (р<0,001; р<0,05), также меньшим содержанием соединительной ткани - на 0,69-0,86 абс. процента характеризовались овцы гетерозиготного генотипа СТ гена GH в отличие от СС и ТТ генотипов.
Проанализировав микроструктуру длиннейшей мышцы спины у изучаемых животных разных генотипов гена LEP, можно отметить, что мышечная ткань овец генотипа GТ имела большее количество мышечных волокон на 2,1 и 2,2 % (р<0,001; р<0,05), меньший диаметр на 1,7 и 6,2 % (р<0,05), чем у животных GG и ТТ генотипов. Содержание соединительной ткани в мышечном волокне, полученном от овец генотипа GТ, оказалось меньше на 0,66 и 0,73 абс. %.
Учитывая, что особая питательная ценность мяса заключается во внутримышечном жироотложении, формирующем «мраморность» мяса-баранины, нами был определен коэффициент
«мраморности». Наиболее высоким он оказался у ярок гетерозиготных генотипов СТ и GТ генов GH и LEP соответственно.
Таким образом, полученные результаты гистологического анализа длиннейшего мускула спины исследуемых животных показали, что овцы СТ и GТ генотипов генов GH и LEP производят более высококачественное мясо, обладающее лучшими питательными качествами по сравнению с особями других генотипов.
В заключение этого исследования следует отметить, что полиморфные варианты генов GH и LEP оказали значительное влияние на качественные показатели мяса овец в изучаемой популяции северокавказской мясо-шерстной породы. Можно отметить, что наличие информации об ассоциации полиморфизмов генов гормона роста и лептина с качественными показателями мяса может быть использовано для выявления особей, несущих ценные для дальнейшей селекции генотипы.
научно-практический ИС Ставрополья
журнал ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ -—-
Литература
1. Мясная продуктивность овец различных генотипов / Ю. А. Колосов, Н. Г. Ча-мурлиев, А. С. Дегтярь, Ф. А. Смородин // Известия Нижневолжского агроунивер-ситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2022. № 2 (66). С. 196-202.
2. Meat productivity of sheep of the Altai Mountain breed of different genotypes according to the CAST and GDF9 genes. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science / M. I. Selionova, L. N. Chizhova, E. S. Surzhikova, N. A. Podkorytov, A. T. Podkorytov, T. V. Voblikova // IOP Publishing (December). 2020. Vol. 613. № 1. P. 012130.
3. Yousif N. I., Koyun H. Detection of growth hormone (GH) gene polymorphism in norduz sheep // Indian Journal of Animal Research. 2022. Vol. 56, № 9. С. 1071-1076.
4. Altwaty N. H., Salem L. M., Mahrous K. F. Single nucleotide polymorphisms in the growth hormone receptor gene and Alu1 polymorphisms in the diacylglycerol acyltransferase 1 gene as related to meat production in sheep // Veterinary World. 2020. Vol. 13, № 5. P. 884.
5. Генетические маркеры мясной продуктивности овец (ovis ariesl.). Сообщение I. Мио-статин, кальпаин, кальпастатин / В. И. Тру-хачев, М. И. Селионова, А. Ю. Криворучко, А. М. М. Айбазов // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53, № 6. С. 1107-1119.
6. Esen V. K., Elmaci C. Effect of Growth Hormone Exon-5 Polymorphism on Growth Traits, Body Measurements, Slaughter and Carcass Characteristics, and Meat Quality in Meat-Type Lambs in Turkey // Ruminants. 2022. Vol. 2, № 4. P. 420-434.
7. Detection of polymorphism within leptin gene in Egyptian river buffalo and predict its effects on different molecular levels / K. F. Mahrous, M. M. Aboelenin, M. A. Rashed, M. A. Sallam, H. E. Rushdi // Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2020. Vol. 18, № 1. P. 1-11.
8. Hajihosseinlo A., Jafari S., Ajdary M. The relationship of GH and LEP gene polymorphisms with fat-tail measurements (fat-tail dimensions) in fat-tailed Makooei breed of Iranian sheep // Advanced Biomedical Research. 2015. Vol. 4. A. 172.
9. Полиморфизм гена соматотропина (GH) у овец породы советский меринос / Н. С. Сафонова, Д. А. Ковалев, Л. Н. Скорых, Н. И. Ефимова, А. М. Жиров // Главный зоотехник. 2019. № 6. С. 25-31.
10. Дмитрик И. И., Селионова М. И., Завгород-няя Г. В. Корреляция между убойными и микроструктурными показателями мясной продуктивности овец // Главный зоотехник. 2019. № 8. С. 39-47.
References
1. Meat productivity of sheep of various genotypes / Yu. A. Kolosov, N. G. Chamurliev, A. S. Degtyar, F. A Smorodin // Izvestia of the Lower Volga Agro-University Complex: science and higher professional education. 2022. № 2 (66). P. 196-202.
2. Meat productivity of sheep of the Altai Mountain breed of different genotypes according to the CAST and GDF9 genes. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science / M. I. Selionova, L. N. Chizhova, E. S. Surzhikova, N. A. Podkorytov, A. T. Podkorytov, T. V. Voblikova // IOP Publishing (December). 2020. Vol. 613. № 1. P. 012130.
3. Yousif N. I., Koyun H. Detection of growth hormone (GH) gene polymorphism in norduz sheep // Indian Journal of Animal Research. 2022. Vol. 56, № 9. C. 1071-1076.
4. Altwaty N. H., Salem L. M., Mahrous K. F. Single nucleotide polymorphisms in the growth hormone receptor gene and Alu1 polymorphisms in the diacylglycerol acyltransferase 1 gene as related to meat production in sheep // Veterinary World. 2020. Vol. 13, № 5. P. 884.
5. Genetic markers of sheep meat productivity (ovis ariesl.). Message I. Myostatin, calpain, calpastatin / V. I. Trukhachev, M. I. Selionova, A. Yu. Krivoruchko, A. M. M Aybazov // Agricultural biology. 2018. Vol. 53, № 6. P. 1107-1119.
6. Esen V. K., Elmaci C. Effect of Growth Hormone Exon-5 Polymorphism on Growth Traits, Body Measurements, Slaughter and Carcass Characteristics, and Meat Quality in Meat-Type Lambs in Turkey // Ruminants. 2022. Vol. 2, № 4. P. 420-434.
7. Detection of polymorphism within lep-tin gene in Egyptian river buffalo and predict its effects on different molecular levels / K. F. Mahrous, M. M.Aboelenin, M. A. Rashed, M. A. Sallam, H. E. Rushdi // Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2020. Vol. 18, № 1. P. 1-11.
8. Hajihosseinlo A., Jafari S., Ajdary M. The relationship of GH and LEP gene polymorphisms with fat-tail measurements (fat-tail dimensions) in fat-tailed Makooei breed of Iranian sheep // Advanced Biomedical Research. 2015. Vol. 4. A. 172.
9. Polymorphism of the somatotropin (GH) gene in Soviet merino sheep / N. S. Safo-nova, D. A. Kovalev, L. N. Skorykh, N. I. Efi-mova, A. M. Zhirov // Chief zootechnician. 2019. № 6. P. 25-31.
10. Dmitrik I. I., Selionova M. I., Zavgorod-naya G. V. Correlation between slaughter and microstructural indicators of sheep meat productivity // Chief zootechnician. 2019. № 8. P. 39-47.
