CC BY
25
УДК / UDC 575.22:636.4.03:636.064:612.68:612.018
ЭФФЕКТЫ ГЕНОТИПОВ ГЕНА ГОРМОНА РОСТА НА ПРИЗНАКИ ПРОДУКТИВНОГО ДОЛГОЛЕТИЯ СВИНЕЙ
EFFECTS OF THE GROWTH HORMONE GENE GENOTYPES ON THE TRAITS OF PIGS PRODUCTIVE LONGEVITY
Гетманцева Л. В., кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Getmantseva L.V., Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher Бакоев Н.Ф., младший научный сотрудник Bakoev N.F., Junior Researcher Костюнина O.B., доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник,
руководитель лаборатории Kostyunina O.V., Doctor of Biological Sciences, Leading Researcher,
Head of the Laboratory Бакоев С.Ю., кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
Bakoyev S.Yu., Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher ФГБНУ «Федеральный научный центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста», Московская область, Россия Federal Science Center for Animal Husbandry named after Academy Member L.K. Ernst, Moscow region, Russia E-mail: ilonaluba@mail.ru
Работа проведена в рамках выполнения задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации ГЗ №АААА-А18-118021590138-1
Исследования, направленные на изучение продуктивного долголетия свиноматок, вызывают все больший интерес. В связи с этим цель работы - оценить перспективность гена GH в качестве генетического маркера продуктивного долголетия свиней на основе исследования ассоциативных связей между полиморфизмом G316A гена GH и признаками продуктивного долголетия. Исследования проводили на свиноматках крупной белой породы (КБ, n=280) и ланд рас (Л, n=360), разводимых в условиях племенного хозяйства в РФ. Генотипы гена GH определяли методом ПЦР-ПДРФ с использованием эндонуклеазы рестрикции FokI. В результате у свиноматок КБ частоты аллелей A и G составили 0,46 и 0,54; генотипов АА, AG и GG - 21,8; 47,8 и 30,45% соответственно. У свиноматок Л частоты аллелей A и G составили 0,25 и 0,75; генотипов АА, AG и GG - 7,5; 35,0 и 57,5% соответственно. Свиноматки КБ генотипа GH_AG за весь продуктивный период имели меньшее количество поросят при рождении на 9,7 гол. (р<0,05), многоплодие на 8,6 гол. (р<0,05) и тенденцию к меньшему количеству опоросов, по сравнения с аналогами гомозиготных генотипов. Свиноматки Л генотипа GH_AG за весь продуктивный период имели меньшее количество поросят при рождении на 5,5 гол. (p<0,l) по сравнению со свиноматками гомозиготных генотипов. Результаты, полученные на чистопородном поголовье свиней крупной белой породы и ландрас, показали потенциальные возможности полиморфизма гена GH в качестве генетического маркера, связанного с продуктивным долголетием свиней. Дальнейшие исследования позволят более детально изучить эффекты полиморфизма гена GH и его возможного применения в селекционных программах.
Ключевые слова: свиньи, гормон роста, продуктивное долголетие, генетические маркеры.
The research aimed at the productive longevity of sows is of increasing interest. The aim of this study is to assess the prospects of the GH gene as a genetic marker of productive longevity of pigs based on the study of associative links between the polymorphism of the G316A gene and the traits of productive longevity. The studies were carried out on Large White sows (LW, n=280) and Landrace sows (L, n=360) bred in the conditions of a breeding farm in Russia. The
genotypes of GH gene were determined by PCR-PDRP method using restriction endonuclease FokI. As a result, the allele frequencies A and G in sows of LW were 0.46 and 0.54; the genotypes of AA, AG, and GG were 21.8, 47.8, and 30.45, respectively. In sows L, the allele frequencies of A and G were 0.25 and 0.75; the genotypes of AA, AG and GG were 7.5, 35.0 and 57.5%, respectively. For the whole productive period, sows LW genotype GH_AG had TNB by 9.7 (p<0.05), NBA by 8.6 (p<0.05) and a tendency to a smaller number of farrows in comparison with analogues of homozygous genotypes. The sows L genotype GH_AG had less TNB for the whole productive period by 5.5 (p<0.1) compared to sows of homozygous genotypes. The results obtained on the purebred population of Large White and Landrace pigs showed the potential of GH gene polymorphism as a genetic marker associated with the productive longevity of pigs. The further research will allow us to study the effects of GH polymorphism and its possible application in breeding programs in details. Key words: pigs, growth hormone, productive longevity, genetic markers.
Введение. За последние два десятилетия репродуктивные показатели свиноматок претерпели значительные изменения. Особенно можно отметить рост количества поросят при рождении и многоплодия (количество живых поросят при рождении). Однако, интенсивный отбор по плодовитости в результате повлек за собой снижение продуктивного долголетия свиноматок [1]. В настоящее время в большинстве коммерческих стад свиноматок бракуют после третьего-четвертого опороса. При этом затраты на выращивание и содержание свиноматки окупаются только по достижению четвертого опороса, а получение прибыли возможно только по результатам пятого и дальнейших опоросов [2, 3]. В связи с этим, все больший интерес вызывают исследования, направленные на изучение продуктивного долголетия свиноматок. В данном аспекте привлекают внимание гены, которые могли бы выполнять роль генетических маркеров. Одним таких генов может быть ген гормона роста (GH). GH вырабатывается передней долей гипофиза и циркулирует пульсирующим образом, с пиками во время сна. Пики циркулирующего GH модулируются несколькими факторами, включая возраст, состояние здоровья, пол и питание. Продукция GH уменьшается с возрастом; однако, она никогда не исчезает полностью [4]. Дефицит GH или снижение его секреции связано с фенотипами долголетия у мышей и людей [5-7]. Однако исследований, направленных на изучение связи полиморфизма гена GH с долголетием у свиней, в открытых источниках литературы не представлено. В основном, интерес по изучению полиморфизма гена GH у свиней был направлен на поиск ассоциаций с ростовыми показателями и отложением жира [8].
Цель исследований - оценить перспективность гена GH в качестве генетического маркера продуктивного долголетия свиней на основе изучения ассоциативных связей между полиморфизмом G316A гена GH и признаками продуктивного долголетия.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на свиноматках крупной белой породы (КБ, n=280) и ландрас (Л, n=360), разводимых в условиях племенного хозяйства в РФ. Все животные имели одинаковые условия содержания и кормления. Геномную ДНК экстрагировали из проб ткани свиней (ушной выщип) с помощью набора реагентов ДНК-Экстран-2 (ООО «НПФ Синтол», Россия) в соответствии с протоколом производителя. Генотипы гена GH определяли методом ПЦР-ПДРФ с использованием эндонуклеазы рестрикции FokI по методике, представленной Chen et al. [9], с небольшими собственными модификациями. Для анализа использовали данные по всем опоросам за весь продуктивный период свиноматок. Учитывали следующие признаки: общее количество поросят при рождении (гол.), многоплодие (гол.) и количество опоросов, полученных от свиноматки за весь период содержания. Для исследования выбрали свиноматок,
имеющих не менее 3 опоросов. Ассоциативный анализ связи между полиморфизмом гена GH и продуктивными признаками проводили с использованием статистического аппарата смешанных линейных моделей средствами языка программирования для обработки данных в системе R-studio. На основе расчетных модельных данных определили аддитивные и доминантные эффекты генотипов гена GH по методике, представленной в работе Lopes et al. [10].
Результаты и обсуждение. В исследуемых группах свиней крупной белой породы и ландрас полиморфизм гена GH представлен двумя аллелями (A и G) и тремя генотипам (АА, AG, GG) (рис. 1). У свиней крупной белой породы различия между гомозиготными генотипами были небольшие и в целом можно отметить, что все три генотипа GH_AA, GH_AB и GH_BB имели частоту выше 20%. В отличии от них, свиньи породы ландрас имели высокую частоту генотипа GH_BB, а частота минорного генотипа GH_AA составила 7,5%.
AG GG
■ Ландрас "Крупная белая Рисунок 1 - Полиморфизм гена GH у свиней крупной белой породы и ландрас
Лучшие показатели по исследуемым признакам определены у особей гомозиготных генотипов. Свиноматки КБ генотипа GH_AG за весь продуктивный период имели меньшее количество поросят при рождении на 9,7 гол. (р<0,05), многоплодие на 8,6 гол. (р<0,05) и тенденцию к меньшему количеству опоросов, по сравнения с аналогами гомозиготных генотипов (табл. 1). У свиноматок Л статистически значимые эффекты генотипов гена GH на оцениваемые признаки не установлены. Однако можно отметить отрицательную тенденцию на количество поросят при рождении, связанную с гетерозиготным генотипом. Свиноматки Л генотипа GH_AG за весь продуктивный период имели меньшее количество поросят при рождении на 5,5 гол. (р<0,1) по сравнению со свиноматками гомозиготных генотипов.
Таблица 1 - Признаки продуктивного долголетия у свиноматок различных генотипов гена GH
Признаки продуктивного долголетия свиноматок крупной белой породы АА (n=61) AB (n=134) BB (n=85)
Количество поросят при рождении, гол. 79,38±5,67 72,22±6,74d* 83,80±7,54
Многоплодие, гол. 71,01±5,56 64,99±6,46d* 75,41±7,34
Количество опоросов 5,71±0,36 5,53±0,43d 6,23±0,48
Признаки продуктивного долголетия свиноматок породы ландрас АА (n=27) AB (n=126) BB (n=207)
Количество поросят при рождении, гол. 71,72±7,58 64,98±8,20d 70,26±8,07
Многоплодие, гол. 63,96±6,72 58,69±7,26 62,71±7,15
Количество опоросов 5,19±0,51 4,75±0,54 4,97±0,54
Примечание. ^ доминантный эффект при уровне достоверности p<0,1; ^ доминантный эффект при уровне достоверности p<0,05.
В целом расчетные данные показали, что наиболее значимый эффект на вариативность анализируемых признаков имел гетерозиготный генотип гена GH. В наших исследованиях особый интерес вызывает наличие отрицательной связи гетерозиготного генотипа с признаками продуктивного долголетия, которое было установлено как у свиноматок КБ (более значимый эффект), так и у свиноматок Л (тенденции). Проявляется этот эффект только у чистопородного поголовья или же и у кроссированных свиноматок F1, а также будет ли он положительный, либо отрицательный, покажут дальнейшие исследования.
Выводы. Результаты, полученные на чистопородном поголовье свиней крупной белой породы и ландрас, показали потенциальные возможности полиморфизма гена GH в качестве генетического маркера, связанного с продуктивным долголетием свиней. Дальнейшие исследования на большем поголовье свиней различных пород позволят более детально изучить эффекты полиморфизма гена GH и его возможного применения в селекционных программах.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Sow removal in commercial herds: Patterns and animal level factors in Finland / P. Bergman, Y.T. Grohn, P. Rajala-Schultz, A.-M. Virtala, C. Oliviero, O. Peltoniemi, M. Heinonen // Preventive veterinary medicine. 2018. № 159. P. 30-39.
2. Tani S., Pineiro C., Koketsu Y. Characteristics and risk factors for severe repeatbreeder female pigs and their lifetime performance in commercial breeding herds // Porcine Health Manage. 2017. № 3. P. 12.
3. Using first and second parity number born alive information to estimate later reproductive performance in sows / T. Gruhot, J.A. Calderon Diaz, T.J. Baas, K.J. Stalder // Livestock Science. 2016. № 196. P. 22-27.
4. Hoybye C., Christiansen J.S., Growth hormone replacement in adults - Current standards and new perspectives // Best Pract. Res. Clin. Endocrinol. Metab. 2015. № 29. P. 115-123.
5. Bartke A. Pleiotropic effects of growth hormone signaling in aging // Trends Endocrinol. Metab. 2011. № 22. P. 437-442.
6. Growth hormone secretion is diminished and tightly controlled in humans enriched for familial longevity / E. van der Spoel, S.W. Jansen, A.A. Akintola, B.E. Ballieux, C.M. Cobbaert, P.E. Slagboom, G.J. Blauw, R.G.J. Westendorp, H. Pijl, F. Roelfsema, D. van Heemst // Aging Cell. 2016. № 15. P. 1126-1131.
7. The GH receptor exon 3 deletion is a marker of male-specific exceptional longevity associated with increased GH sensitivity and taller stature / D. Ben-Avraham, D.R. Govindaraju, T. Budagov, D. Fradin, P. Durda, B. Liu, S. Ott, D. Gutman, L. Sharvit, R. Kaplan, P. Bougneres, A. Reiner, A.R. Shuldiner, P. Cohen, N. Barzilai, G. Atzmon // Sci Adv. 2017. Vol. 3. № 6. https://advances.sciencemag.org/content/3/6/e1602025 (дата обращения 15.06.2019).
8. Polymorphisms in several porcine genes are associated with growth traits / L. Getmantseva, A. Kolosov, M. Leonova, S. Bakoev, A. Klimenko, V. Vasilenko, A. Radyuk // American Journal of Animal and Veterinary Sciences. 2016. № 11(4). P. 136-141.
9. Growth hormone gene polymorphisms and growth performance traits in Duroc, Landrace and Tao-Yuan pigs / W.T.K. Cheng, C.H. Lee, C.M. Hung, T.J. Chang, C.M. Chen // Theriogenology. 2000. № 54. P. 1226-1237.
10. A Genome-Wide Association Study Reveals Dominance Effects on Number of Teats in Pigs / M.S. Lopes, J.W.M. Bastiaansen, B. Harlizius, E.F. Knol, H. Bovenhuis // PLoS ONE. 2014. № 9(8). https://www.researchgate.net/publication/265056183_ A_Genome-Wide_Association_Study_Reveals_Dominance_Effects_on_Number_of_ Teats_in_Pigs (дата обращения 15.07.2019).
