CC BY
20О^И Тематический номер «Птицеводство»
www.agroyug.ru
■ Митрофанова О.В., кандидат биологических наук, Дементьева Н.В., кандидат биологических наук,
Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных -
филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр животноводства - ВИЖ имени академика Л. К. Эрнста», Санкт-Петербург, Россия
динамика частоты встречаемости
однонуклеотидных замен в гене миостатина у кур пушкинской породы биоресурсной коллекции
Домашние куры отличаются огромным генетическим разнообразием. В настоящее время на земле насчитывается около 700 пород кур, из них на территории России существует порядка 100 пород [1].
Из всего биологического разнообразия домашних кур особый интерес представляет птица, разводимая в рамках специальных проектов по сохранению генофонда. Сформированные при этом биоресурсные коллекции обладают широким и разнообразным материалом для исследования. Птица, разводимая в таких коллекционариях, служит прекрасным модельным объектом для изучения механизмов отбора и селекции. Особенный интерес в этом плане представляют куры пород комбинированного направления продуктивности. Обладая высоким уровнем гетерогенности по различным параметрам, они дают возможность получить ощутимый эффект от отбора уже в течение нескольких поколений.
В последние годы большое значение для изучения генетической структуры популяций различных живых организмов, включая домашнюю птицу, приобрели различные виды молекулярных маркеров [2]. Поиск полиморфизмов на основе однонуклеотидных замен, так называемый однонуклеотидный полиморфизм (single-nucleotide polymorphism, SNP) является перспективным направлением современной генетики, на базе которого можно проводить дальнейший отбор и селекцию. Это происходит за счет простоты детекции как отдельных SNP, например, с помощью полимераз-ной цепной реакции с последующей рестрикцией (метод ПЦР-ПДРФ) [3], так и с помощью специально разработанных панелей маркеров - SNP-чипов [4].
Постоянный поиск направлен на выявление нукле-отидных замен в кодирующей части отдельных генов с целью обнаружения их сцепления с хозяйственно-полезными признаками. Поэтому ген миостатина оказался в поле зрения исследователей, изучающих закономерности наследования скорости роста и живой массы [5, 6].
У кур ген миостатина состоит из трех экзонов, содержащих 373, 374 и 1567 пар нуклеотидов соответственно, и двух интронов. Во всех участках этого относительно небольшого гена были найдены одно-нуклеотидные замены, отличающиеся частотой встречаемости в различных популяциях кур [7].
Целью нашей работы было оценить влияние отбора по полиморфным вариантам замены в положение г$313744840 в гене миостатина на увеличение частоты встречаемости аллеля А в экспериментальной популяции пушкинской породы кур.
Материал и методы исследования. Материалом для исследования послужила ДНК, которую выделяли из крови кур и петухов пушкинской породы, разводимой в рамках биоресурсной коллекции цКп «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур ВНИИГРЖ» (Пушкин, Санкт-Петербург).
Пушкинская порода кур, зарегистрированная в 2007 году как яично-мясная порода. Куры достигают во взрослом состоянии живой массы 2,3 кг, а петухи 2,8 кг. Характерно, что уже к возрасту 7-9 недель петушки приобретают светлую окраску. На их фоне хорошо выделяются более темные курочки [8].
Выделение ДНК осуществляли по стандартной методике с использованием протеиназы К и фенола. Исходное поголовье птицы тестировали на наличие однонуклеотидных замен в положение гб313744840 в гене миостатина с использованием праймеров, предложенных в работе [5]. Полимеразную цепную реакцию и последующую обработку ампликонов ре-стриктазой проводили по схеме, описанной ранее [9].
Были рассчитаны частоты встречаемости генотипов и аллелей по замене гб313744840 в гене миостатина по формулам, предложенным в работе [10].
Результаты исследования и обсуждение. В начале нашей работы анализ частот встречаемости аллельных вариантов в гене миостатина по замене гб313744840 показал, что куры разного направления продуктивности отличаются друг от друга по этому
ЭФФЕКТИВНОЕ №3 апрель
животноводство 2018
признаку. Так у особей русской белой породы (яичный тип) преобладал аллель G. Корниши, как яркие представители кур мясного направления, оказались обладателями аллеля А по замене в гене миостатина с частотой 0,63. Породы комбинированного типа заняли промежуточное положение по соотношению A/G аллелей [11]. Поэтому, полиморфизм по описанной замене был нами выбран как маркер, связанный с живой массой птицы, а аллель А - как «желательный» для отбора по этому признаку.
Работа с пушкинской породой кур из биоресурсной коллекции ВНИИГРЖ была начата в 2013 году. Проведенный тогда анализ ДНК исходной популяции пушкинских кур и петухов на наличие полиморфизма по замене rs3l3744840 в гене миостатина показал, что частота встречаемости аллеля А составила всего 0,11. Поэтому, для дальнейшего разведения было отобрано всего 11 кур и один петух. За период с 2013 по 2017 год получено пять поколений пушкинских кур, в каждом из которых шел отбор по «желательным» генотипам в гене миостатина. Кроме того, обращалось внимание на общее развитие и тип отбираемого в племенное ядро поголовья. В 2017 году для дальнейшего разведения в экспериментальной популяции пушкинской породы оставлено 60 кур и 23 петуха.
За период разведения этой популяции удалось добиться того, что количество животных, несущих «желательный» генотип увеличилось. На рисунке 1 показана динамика изменения частот генотипов по замене rs313744840 в гене миостатина. Видно, что в результате направленного отбора численность особей с генотипом АА постепенно возрастала. Частота встречаемости гомозигот АА достигала максимума в 2015 году, когда носителями этого генотипа оказались 24% проанализированного молодняка.
0,26 0,21
0,58
0,5 0,58
0,29
0,13 0,24 0,21
2014 год АА AG
2015 год GG
0
0,51 0,5
0,72
0,89
0,49 0,5
0,28
0,11
2015 год G
Рисунок 2. Динамика изменения частоты встречаемости аллелей по замене ^313744840 в гене миостатина в экспериментальной популяции кур и петушков пушкинской породы
Таким образом, работа по созданию экспериментальной популяции кур пушкинской породы, базирующаяся на отборе особей с «желательным» генотипом по замене ^313744840 в гене миостатина, показала, что животные, разводимые в биоресурсных коллекциях, обладают ценным научным потенциалом. Благодаря высокому исходному генетическому разнообразию отбор в таких популяциях становится эффективным [12].
Последовательность гена миостатина у кур давно прочитана, в нем выявлено множество различных ал-лельных вариантов, а также определены взаимосвязи однонуклеотидных замен в этом гене с продуктивными показателями у различных животных. Поэтому, этот ген возможно использовать как вариант для отбора по полиморфным маркерам, в том числе и по отдельным БЫР. Наша работа по отбору птицы с учетом генотипа по гб313744840 в гене миостатина показала, что такой отбор приводит к изменениям генетической структуры популяции по отдельно взятому маркеру.
Данное исследование выполнено при финансовой поддержке ФАНО России в рамках ГЗ АААА-А18-118021590138-1 с использованием популяций кур из биоресурсной коллекции ЦКП «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур» (ВНИИГРЖ, Санкт-Петербург - Пушкин).
Заключение. Пушкинская порода кур является удачным объектом для проведения отбора по замене гб313744840 в гене миостатина благодаря высокой исходной гетерозиготности по этому признаку. В экспериментальной популяции кур пушкинской породы остается высокой частота встречаемости гетерозиготных особей с генотипом ДС по замене Г$313744840 в гене миостатина (0,58). После проведения отбора в течение пяти поколений удалось изменить генетическую структуру популяции кур пушкинской породы по замене гб313744840 в гене миостатина в сторону увеличения гомозигот по «желательному» генотипу АА.
Литература:
à
1. Юрченко О., Макарова А., Карпухина И., Вахрамеев А. Отечественные породы и популяции кур //Животноводство России. - 2017.-№ 2.- С. 7-10.
2. Хлесткина Е.К. Молекулярные маркеры в генетических исследованиях и в селекции // Вавиловский журнал генетики и селекции. -2013. - т.17. - № 4/2.- С.1044-1054.
3.
Рисунок 1. Динамика изменения частот генотипов по замене ^313744840 в экспериментальной популяции кур пушкинской породы
За указанный период произошло и изменение в частотах аллелей по изученной замене (рис.2). Если в начале работы с исходной популяцией частота аллеля А оставляла всего 0,11, то к 2016 году она выросла практически в пять раз.
1,2 -
1
0,8
а> £
а 0,6
(С
£ 0,4 га т
0,2
Дементьева Н.В., Митрофанова О.В., Тыщенко В.И., Терлецкий В.П., Яковлев А.Ф. Скорость роста и продуктивность бройлерного кросса кур с разными полиморфными типами гена миостатина // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2016. - №1):39-43. Смарагдов М.Г. Тотальная геномная селекция с помощью SNP как возможный ускоритель традиционной селекции // Генетика. 2009. Т. 45. С. 725-728.
Ye X., Brown S.R., Nones K., Coutinho L.L., Dekkers J.C. and Lamont S.J. Associations of myostatin gene polymorphisms with performance and mortality traits in broiler chickens // Genet. Sel. Evol. - 2007. -V.39. - P.73-89.
Zandi S., Zamani P .,Mardani K. Myostatin Gene Polymorphism and Its Association with Production Traits in Western Azerbaijan Native Chickens // Iranian Journal of Applied Animal Science - 2013. - V.3. - P.611-615. Zhang G., Ding F.,Wang J.,Dai G.,Xie K.,Zang L.,Wang W. and Zhou S.h. Polymorphism in exons of the myostatin gene and its relationship with body weight traits in the Bian chicken // Biochem. Genet. - 2011. - V.49. - P.9-19.
Юрченко О.П., Макарова А.В., Вахрамеев А.Б. Гетерогенный подбор при разведении пушкинской породы кур. Генетика и разведение животных. 2017. № 3. С. 51-57.
9.
O. V. Mitrofanova, N. V. Dementeva, A. A. Krutikova, O. P. Yurchenko, A. B. Vakhrameev, V. P. Terletskiy Association of polymorphic variants in MSTN, PRL, and DRD2 genes with intensity of young animal growth in Pushkin breed chickens, Cytology and Genetics, 2017, 51(3), 179-184.
10. Айала Ф., Кайгер Д. Современная генетика. -1988. -Т.3.
11. Дементьева Н.В., Митрофанова О.В., Шабанова С.А. Полиморфизм однонуклеотидных замен в гене GDF-8 у кур генофондных пород. // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2015. - № 38. - С. 59-62.
12. Паронян И.А., Юрченко О.П., Вахрамеев А.Б., Карпухина И.В. Создание новых популяций с использованием генофонда малочисленных и местных пород кур. Птицеводство. 2015. № 12. С. 11-18.
0
2013 год
2014 год
2016 год
А
