CC BY
5УДК 577.21:575.13:636.012
Т. В. Долматович1, Н. С. Сазанович2, Р. И. Шейко1
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛОШАДЕЙ БЕЛОРУССКОЙ УПРЯЖНОЙ ПОРОДЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМОРФИЗМА МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК
Тосударственное научное учреждение «Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси» Республика Беларусь, 220072, г. Минск, ул. Академическая, 27 e-mail: [email protected] ^Республиканское дочернее унитарное предприятие по племенному делу «ЖодиноАгроПлемЭлита», Республика Беларусь, 222168, Минская обл., агрогородок Барсуки, ул. Центральная, 1
В статье представлены результаты секвенирования генов митохондриального генома цитохром с-оксидаз COX1, COX2 и COX3 и прилегающих участков мтДНК у лошадей белорусской упряжной породы, разводимой на племенном конном заводе «ЖодиноАгроПлемЭлита». Проведено множественное выравнивание полученных консенсусных последовательностей мтДНК лошадей белорусской упряжной породы с известными гапло-группами A-R (номера GenBank JN398377-JN398457, EF597513-EF597514). У изученных образцов лошадей идентифицировано семь гаплогрупп: B, I, E, G, L, P и R, что свидетельствует о генетическом разнообразии материнских линий в селекции породы. Идентифицированные гаплогруппы типичны для популяции лошадей Евразии. Особенностью лошадей, разводимых на племенном конном заводе «ЖодиноАгроПлемЭлита» является доминирование гаплогруппы L (35%). Гаплогруппы E, B, P и G имели процент встречаемости: 26%, 13%, 13% и 7% соответственно. Редко представленными оказались гаплогруппы I (3%) и R (3%).
Ключевые слова: лошадь, белорусская упряжная порода, секвенирование митохондриальной ДНК, гаплогруппы мтДНК, филогенетический анализ.
Введение
Митохондриальная ДНК (мтДНК) стала важным инструментом для исследований материнской наследственности, филогенетических взаимосвязей и оценки уникальности пород лошадей. В мире разводят около 300 пород и породных групп лошадей, которые различаются по происхождению, своим биологическим особенностям, экстерьерным признакам, работоспособности, и, соответственно, по назначению и использованию.
Нуклеотидная последовательность митохон-дриального генома Ециш caЪallus в силу небольшого размера определена гораздо раньше ядерного [1]. Референсный геном митохондрий лошадей размером 16 600 пар нуклео-тидов оказался схож по организации с аналогичными геномами всех млекопитающих, включая человека. С геномом близкого родственника лошади — осла Едпт а$1пш, он совпадает на 93,1%. Во многих исследованиях показано [2], что изучение последователь-
ности гипервариабельного участка D-петли мтДНК и цитохром с-оксидаз дает возможность оценивать внутрипородное разнообразие лошадей по женским линиям и сравнивать сходство маточных семейств по митохондри-альному геному.
Изучение особенностей мтДНК лошадей различных ареалов распространения, включая найденные останки древних лошадей, позволило изучить важные вопросы эволюции. В частности, была обнаружена высокая вариабельность мтДНК, свидетельствующая о существовании разных центров одомашнивания современных лошадей, что провело к переосмыслению процесса одомашнивания лошадей с самых ранних этапов и до современности [3]. Изучение митохондриального генома показало, что лошадь Пржевальского не является источником мтДНК для домашней лошади [4]. Проведенный анализ мтДНК у лошадей разных пород и популяций выявил наличие комплексной вариабельности митохондриаль-
ных гаплогрупп, которые не были обнаружены у других домашних видов [5].
На сегодняшний день в базе данных GenBank представлено 425 полных митохондриальных геномов лошадей различных пород [6]. В то же время анализ генетического разнообразия мтДНК и исследование филогенетических отношений между современными породами и древними лошадьми у белорусской упряжной породы до настоящего момента не проводились.
Белорусская упряжная — единственная порода лошадей, выведенная на территории Беларуси для сельхозработ и перевозки грузов. Принадлежит к породам северного лесного типа [7]. Начиная с IX в. местным лошадям лесного типа отводится главная роль в хозяйстве. Они используются как рабочие животные для езды верхом и в упряжи, поступают на вооружение княжеских дружин. На формирование современной популяции большое влияние оказали лошади конных заводов и заводских конюшен, начало создания которых относится к XVII в. В итоге многолетней народной селекции и воспроизводительного скрещивания жеребцов заводских пород: ар-денской, гудбрансдальской, шведской, бра-бансонской, ганноверской, орловской и т. д. с аборигенными матками лесного типа к концу XIX в. сформировался новый тип белорусской упряжной лошади. К сороковым годам ХХ в. из лучших многопородных помесей желательного типа и улучшенных местных животных была сформирована популяция белорусских лошадей, называемая в то время ошмянски-ми, а с 1946 г. — белорусская упряжная [7].
Зарегистрирована белорусская упряжная порода в Беларуси 25 мая 2000 г. На момент регистрации породы в 2000 г. только племенных кобыл насчитывалось около 3 000 голов. В 2020 г. был выпущен каталог лошадей белорусской упряжной породы. В соответствии с этим каталогом в племенных хозяйствах Беларуси осталось около 230 племенных кобыл и около 30 жеребцов, что является критичной отметкой для породы.
Цель нашей работы — охарактеризовать генетическое разнообразие лошадей белорусской упряжной породы, разводимых на племенном конном заводе «ЖодиноАгроПлем-Элита» на основе полиморфизма мтДНК.
Материалы и методы
Материалом для исследований служили образцы волосяных луковиц из гривы лошадей белорусской упряжной породы, полученные из племенного конного завода ГП «ЖодиноАг-роПлемЭлита». Конепоголовье хозяйства состоит из 125 голов, из которых 39 племенных кобыл, 8 жеребцов (рис. 1). Остальное — молодняк разных возрастов и рабочие лошади.
Для выделения ДНК из волосяных фолликулов лошадей использовали набор Нуклеосорб комплектации В «Праймтех» согласно инструкции производителя. Секвенирование последовательностей генов цитохром с-оксидаз СОХ1, СОХ2 и СОХ3 и прилегающих участков мтДНК проводили с использованием семи пар перекрывающихся праймеров, разработанных с учетом референсной последовательности ископаемой шведской лошади Х79547. Дизайн праймеров осуществляли с помощью програм-
Рис. 1. Лошади белорусской упряжной породы племенного конного завода «ЖодиноАгроПлемЭлита»,
слева — Гордость, справа — Буран
мы Primer3Plus [8]. Для постановки терминальной реакции секвенирования использовали «Big Dye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit» («Nimagen», Нидерланды).
Для идентификации полученных секвени-рованных последовательностей использовали данные GeneBank [6], размещенные под номером доступа (n = 83): JN398377-JN398457, EF597513-EF597514. Для анализа данных использовали классификацию [9]. Множественное выравнивание нуклеотидных последовательностей проводили с помощью программы ClustalW, реализованной в MEGA-Х [10]. Для реконструкции филогенетических деревьев использовали пакет MEGA-Х и Байесовский метод (программа BEAST).
Результаты и обсуждения
Проведено секвенирование по Сэнгеру генов митохондриального генома у белорусской упряжной породы лошадей, разводимых на племенном конном заводе «ЖодиноАгроПлемЭлита». Нами определены последовательности генов цитохром с-оксидаз: COX1, COX2, COX3 и прилегающих участков митохондриального генома, включая гены: tRNA-Trp, tRNA-Ala, tRNA-Asn, tRNA-Cys, tRNA-Tyr, tRNA-Ser, tRNA-Asp, tRNA-Lys, ATPase8,
ATPase6 у 76 образцов лошадей белорусской упряжной породы. В результате размер объединенного фрагмента ДНК из 12 отдельных перекрывающихся секвенированных последовательностей в прямом и обратном прочтении составил 4 550 п. н. для каждого образца.
Картирование полученных фрагментов ДНК длиной 4 550 п. н. на референсный геном Equus саЪа11ш Х79547.1 позволило идентифицировать 81 полиморфный нуклеотидный сайт (табл. 1), из которых 46 оказались филогенетически информативными. Подавляющее большинство вариабельных нуклеотидных сайтов локализовано в третьем положении кодонов. Анализ полиморфных сайтов в генах: СОХ1, СОХ2, СОХ3 и АТР6-АТР8 позволил идентифицировать 69 замен. Замены нуклеотидов в первых и вторых позициях кодонов немногочисленны (9 и 2 соответственно), т. к. они могут повлиять на функционирование субъединиц 1, 2, 3 цитохром-оксидаз и окислительно-восстановительную систему митохондрии в целом. Основная часть замен локализована в третьих позициях кодонов.
В изученных секвенированных последовательностях лошадей чаще встречались замены: С > Т (27), Т > С (20), G > А (16), А > G (10). Оставшиеся замены составили:
Таблица 1
Однонуклеотидные замены, идентифицированные у белорусской упряжной породы лошадей, разводимой на ГП «ЖодиноАгроПлемЭлита»
Название гена Координаты гена Однонуклеотидные замены/делеции
tRNA-Ala 5 051-5 119 5061G >A
tRNA-Asn 5 121-5 193 5098T>A
origin of L strand replication 5 194-5 225 5210 delG
tRNA-Cys 5 226-5 293 5238delA, 5276delA
tRNA-Tyr 5 294-5 360 -
COX1 5 362-6 906 5418C > T, 5457C > T, 5500C > T, 5529C > T, 5640T > C, 5671T > C, 5817A > G, 5829C > T, 5832G > A, 5883A > G, 5886C > T, 5931T > C, 6006G > A, 6093T > C, 6177T > C, 6177T > A, 6249G > A, 6300T > C, 6309T > C, 6414A > G, 6507T > C, 6531G > A, 6600C > T, 6690T > C, 6714T > C, 6726C > T, 6786G > A,
tRNA-Ser 6 904-6 972 6932A > G, 6949T > C
tRNA-Asp 6 981-7 047 7003G > A
COX2 7 048-7 731 7245G > A, 7249T > C, 7429C > T, 7449T > C, 7479C > T, 7518A > G, 7575T > C, 7578G > A, 7614A > T, 7629T > C, 7726T> C
Окончание таблицы 1
Название гена Координаты гена Однонуклеотидные замены/делеции
tRNA-Lys 7 735-7 802 7668A> G
ATP8 7 804-8 007 7900T > C, 7902T > C, 7914A > G, 7983G > A
ATP6 7 965-8 645 8007G > A, 8039A > G, 8045C > T, 8060C > T, 8078C > T, 8152G > A, 8174T > C, 8240T > C, 8303A > G, 8321C > T, 8306C > T, 8354T > C, 8360G > A, 8363G > A, 8381C > T, 8492G > A, 8504C > T, 8558A > T, 8567C > T
COX3 8 645-9 427 8794C > T, 8857C > T, 9055C > T, 9088C > T, 9241A > G, 9304A > T, 9333G > A, 9403C > T, 9404G > A
tRNA-Gly 9 429-9 497 9458C >T
ND3 9 498-9 842 9620T > C
A > T (3), T > A (2), delA (2) и delG (1). Тран-зиции составили основную часть наблюдаемых замен — 73, превышая количество трансверсий (5), причем количество пуриновых C ^ T транзиций преобладало над пирими-диновыми A ^ G. Высокие темпы эволюции митохондриального генома основаны, главным образом, на транзиционных различиях. Самые частые замены в генах, кодирующих белки, — это транзиции в третьих позициях кодонов, вторые по частоте — трансверсии в третьих позициях, и затем — молчащие транзиции в некоторых первых кодоновых позициях. Трансверсии типа G ^ T, A ^ C, G ^ C в секвенированных нами фрагментах лошадей выявлены не были.
Для изучения филогенетических отношений между современными породами лошадей и изученными образцами белорусской упряжной породы лошадей проведено множественное выравнивание полученных нами секвенированных фрагментов мтДНК длиной 4 550 п. н. в программе ClustalW с 83 полными митохондриальными геномами современных лошадей, описанными в работе Ачилли [9]. Авторы, на основе секвенирования и анализа полных митохондриальных геномов 83 лошадей различного происхождения Европы, Азии, Ближнего Востока и Америки, определили 18 основных гаплогрупп современных домашних лошадей, обозначенных в алфавитном порядке (A-R). Для каждой гаплогруппы идентифицированы свои диагностические мутационные мотивы, включающие как кодирующие, так и контрольные области, возникшие к периоду неолита. Времена расхождения этих гапло-
групп лежат во временных рамках от среднего палеолита до неолита. Исследователями показано, что последний общий предок по материнской линии всех исследованных современных лошадей жил около 130-160 тыс. лет назад.
Проведенный, согласно описанной классификации, анализ полученных объединенных фрагментов мтДНК лошадей белорусской упряжной породы, разводимой на ГП «Жоди-ноАгроПлемЭлита», позволил идентифицировать 46 диагностических мутаций (табл. 2). Перечень идентифицированных мутаций и филогенетический анализ в программе BEAST определили принадлежность 76 изученных образцов лошадей к семи гаплогруппам: B, E, G, I, L, P, R (табл. 2). Для построения филогенетического дерева, последовательности полных митохондриальных геномов усекали до размера секвенированных нами фрагментов ДНК. На рисунке 2 представлено филогенетическое дерево, построенное в MEGA-X по данным множественного выравнивания секвенирован-ных фрагментов мтДНК лошадей белорусской упряжной породы и последовательностям из базы данных GenBank [6]. Для лучшей визуализации полученных данных из 83 проанализированных фрагментов митохондриальных геномов лошадей различного географического происхождения мы отобрали 36 — наиболее филогенетически близких к изученным нами образцам белорусской упряжной породы. Образцы белорусской упряжной породы объединены в семь групп и обозначены римскими цифрами (рис. 2, табл. 2).
Согласно Ачилли [9], гаплогруппа B вклю-
Таблица 2
Диагностические однонуклеотидные замены/делеции у лошадей белорусской упряжной породы племенного конного завода «ЖодиноАгроПлемЭлита» и принадлежность к гаплогруппам согласно классификации Ачили [9]
Кличка лошади Диагностические нуклеотидные замены в образцах ДНК лошадей Гаплогруппа по Ачили Обозначение на филогенетическом дереве
Бронза, Гавань, Галерея, Гамбия, Гасконь, Гвадалахара, Гелика, Геральдика, Гербера, Гибискус, Гипербола, Гиперион, Готика, Паненка, Палладий, Пика, Пляма, Побелка, Полк, Полтава, Полька, Полянка, Пломбир, Потеха, Пралеска, Хургада, Чага 5817А > ^ 7518А > ^ 8060С > Т, 8303А > ^ 8321С>Т L I
Гаага, Гадалка, Галатея, Галька, Гедемина, Гильдия, Глубинка, Горихвост, Грань, Гроздь, Грюнвальд, Лирика, Ладога, Лейла, Лига, Лилей, Холодок, Черемуха, Чех, Чуйга 8354Т > С, 9333G > А Е II
Гардарика, Гордон, Гордость, Гудок, Догма, Маска, Млын, Мольба, Морошка, Угра 5931Т > С, 7629 Т > С В III
Багет, Валдай, Намибия, Натака, Небраска, Нильс, Ношпа, Октава, Олаф, Охта 6507Т > С, 653Ш > А, 6714Т > С, 7245G > А, 7429С > Т, 7614А > Т, 7900Т > С, 8078С > Т, 8240Т > С, 8363G > А, 8558А > Т, 8857С > Т Р IV
Диплом, Карамель, Шкода, Штаб, Шхуна 5500С > Т, 5883А > G, 6690Т > С, 9404G > А G V
Маланка, Мох 5418С > Т, 5457С > Т, 5671Т > С, 6177Т > А, 6414А > ^ 6600С > Т, 6726С > Т, 6932А > ^ 6949Т > С, 7449Т > С, 7575Т > С, 7578G > А, 7914А > G, 8363G > А, 8504С >Т R VI
Белена, Блакит 506Ш > А, 5210delG, 6177Т > С, 6249G > А, 8381С > Т, 8794С > Т I VII
чает следующие породы лошадей: Вестфальскую ^еР01, Центральная Европа), Ма-реманно (Мгп08, Мгт14, Южная Европа), неопределенную сирийскую породу ^уг04, Syr05, Средний Восток), неопределенную итальянскую породу (Йа01, Южная Европа). Среди образцов белорусской упряжной породы,
отнесенных к данной гаплогруппе (табл. 2), по данным родословных не удалось определить принадлежность к конкретной женской линии.
Гаплогруппа Е представлена породой Ма-реманно (Мгт05, Южная Европа), является редкой, восходящей к бронзовому веку. Все указанные образцы белорусской упряжной по-
Рис. 2. Филогенетическое дерево, построенное в МЕОА-К по данным множественного выравнивания секвени-рованных фрагментов мтДНК лошадей белорусской упряжной породы и последовательностям из базы данных ОепВапк (приведен номер секвенированного митохондриального генома и ГО линии)
роды, вошедшие в гаплогруппу Е, принадлежат к двум семействам по женской линии: Голубки и Липы. К семейству Голубки, по данным родословных, отнесены образцы: Грань, Гаага, Галька, Горихвост, Гроздь, Грюнвальд, Черемуха, Чех, Чуйга, а к гнезду Липы отнесены образцы: Гадалка, Галатея, Гедемина, Гильдия, Глубинка, Ладога, Лейла, Лига, Лилей, Лирика.
Гаплогруппа I по классификации Ачилли [9] включает следующие породы лошадей: Каспийский пони (CsP04, Средний Восток), неопределенную иранскую породу ([т10, Ь"п11, Средний Восток), Тракененскую (Тгк01, Северная Европа). К этой группе отнесены: Белена и Блакит, в родословных которых указана их принадлежность к семейству Бабуль-ки. Близкородственная к ней гаплогруппа G
включает породы: Наку (Naqu01, Центральная Азия), Ахалтекинскую (АкТ06, АкЮ7, Центральная Азия), неопределенную иранскую породу (!т05, Средний Восток), Арабскую (АгЬ03, АгЬ06, Средний Восток), неопределенную сирийскую породу ^уг03, Средний Восток), Джара (в1а01, Gia02, Южная Европа), неопределенную итальянскую породу (Йа02, Южная Европа). С данным гаплотипом кластеризовались образцы лошадей белорусской упряжной породы: Диплом, Карамель, Шкода, Штаб, Шхуна, причем Шкода, Штаб и Шхуна принадлежат к семейству Шипки. Интересно, что гаплогруппа G является одной из древних, и недавно она была обнаружена у ископаемых лошадей Китая и Монголии [13].
По данным, приведенным в статье [9] га-
плогруппа L включает породы: Ахалтекинскую (Akt08, Центральная Азия), Мареманно (Mrn03, Mrn10, Южная Европа), Андалузскую (And01) и неопределенную итальянскую породу (Ita03, Южная Европа), Американский пейнтхорс (APH01, Северная Америка), неопределенную иранскую породу (Irn01) и Каспийский пони (CsP02, Средний Восток), Силезскую (Sil01, Центральная Европа), Оль-денбургскую (OldOl, Северная Европа). Близкородственная к ней гаплогруппа Р включает: Каспийский пони (CsP03) и Арабскую породу (ArbOl), неопределенную иранскую породу (Irn03, Средний Восток). К этому эволюционному кластеру отнесены: Багет, Валдай, Намибия, Натака, Небраска, Нильс, Ношпа, Октава, Олаф, Охта, причем Намибия, Натака, Небраска, Нильс и Ношпа принадлежат к семейству Нарочанки, а Багет — к семейству Буланки II.
Наиболее отдаленная гаплогруппа R включает: Мареманно (Mrm09, Южная Европа) и неопределенную иранскую породу (Irn04, Средний Восток), а также представителей белорусской упряжной породы: Маланку и Мох, в родословных которых указано, что они принадлежат к гнезду Галочки. Гаплогруппа R по классификации Ачилли [9] относится к одной из двух ветвей, берущих свое начало от самого глубокого узла, во главе которого стоит древний митогеном кобылы, датированный примерно 153 ± 30 тыс. лет назад. Вторая ветвь дала начало всем остальным гаплогруппам. Причем гаплогруппы: B, E, G, I сильно удалены от L. Гаплогруппа P берет свое начало от предковой M-Q и эволюционно достаточно удалена от гаплогрупп A-L.
У протестированных нами лошадей белорусской упряжной породы не выявлена га-плогруппа F, типичная для дикой лошади Пржевальского.
Особенностью лошадей, разводимых на племенном конном заводе «ЖодиноАгроПлемЭ-лита» является доминирование гаплогруппы L (35%). Гаплогруппы E, B, P и G имеют процент встречаемости: 26, 13, 13 и 7% соответственно. Редко представленными оказались гаплогруп-пы I (3%) и R (3%).
В работе [12] изучение особенностей мито-хондриального генома лошадей чистокровной арабской породы разных стран показало, что
они относятся к 13 гаплогруппам: A, B, C, D, E, G, I, L, M, N, P, Q и R мтДНК, при этом во всех популяциях зарегистрирована высокая частота гаплогруппы L. При исследовании полиморфизма гипервариабельного региона D-петли мтДНК у лошадей вятской породы [13, 14], авторами выявлено семь гаплогрупп: A, B, L, M, N, Р и Q, что свидетельствует об участии в ее создании и азиатских материнских линий. По данным авторов [13, 14], в матрилинейной структуре вятской породы наиболее широко представлены гаплогруппы В и L. Вместе с тем у вятских лошадей отсутствовала га-плогруппа I, распространенная в мезенской породе, занимающей самый северный ареал Европейской части России [15, 16]. Мезенская порода лошадей включала широкий спектр вариантов гаплотипов мтДНК, представленных 10 гаплогруппами — A, D, G, I, L, M, N, O, Q и U, среди которых наиболее часто встречались варианты I и Q [16]. Наличие гаплогрупп D и Q в генофонде мезенской лошади свидетельствует об участии в ее создании женских предков восточного происхождения. Обе аборигенные лесные породы Европейской части России — вятская и мезенская — имели общие гаплогруппы L, M, Q и U, при этом различались по наличию гаплогрупп: D, G, I, которые встречались только у лошадей мезенской породы и отсутствовали у вятской.
Генетическая структура чистокровной верховой породы лошадей России по гаплогруп-пам D-петли мтДНК в целом типична для популяций Европы, в которых наибольшее распространение получили гаплогруппы: B, G, I и L [16]. Секвенирование гипервариабельного региона D-петли мтДНК у донских лошадей показало наличие 10 гаплогрупп: A, B, D, G, L, M, N, O, P и Q [16, 17]. Большинство гаплотипов мтДНК донских лошадей было представлено гаплогруппами G, B и L. В целом для лошадей донской, вятской, бурятской, кабардинской и других пород России характерна сравнительно высокая частота встречаемости гаплогрупп B и L [15, 16].
Интересно, что гаплогруппа A была представлена в геномах многих аборигенных лошадей Европы и Азии, включая эталонную последовательность ископаемой шведской лошади X79547, возраст которой датирован 2-м тыс. до н. э.
Среди кабардинских лошадей, как показано в работе Хаудова [18], наиболее частыми га-плогруппами были G, L, Q и B; редко встречаются — N и R. Гаплогруппы G, L, Q и B также часто встречаются у азиатских верховых лошадей (например, бурятских, киргизских, монгольских, забайкальских, тувинских), процентное содержание отдельных гаплогрупп заметно различалось. Сравнение с азиатскими породами верховых лошадей показывает, что в этих породах часто присутствуют гаплогруп-пы L, B и Q [18]. Тем не менее между породами существуют различия в частотах гаплотипов. Гаплогруппы Q и L очень часты у монгольских лошадей, тогда как у тувинских лошадей часто встречаются гаплогруппы B и L. Основная га-плогруппа бурятской лошади — B, в то время как гаплогруппа L в этой породе встречается редко. В отличие от кабардинских лошадей, бурятские лошади показывают высокую частоту гаплогруппы I, монгольские лошади — M, O и P, а тувинские лошади гаплогруппу H [16, 18]. У пород с Ближнего Востока (Ахкал Теке, Каспий) доминирует гаплогруппа L, за которой следует смесь A, B и G [5].
При изучении полиморфизма гипервариабельного региона D-петли мтДНК у забайкальских лошадей был выявлен 31 гаплотип, представляющий восемь гаплогрупп: B, C, G, H, L, M, Q и R. В структуре мтДНК породы преобладали гаплогруппы Q, B, G и H [19]. Эти гаплогруппы также распространены у местных пород лошадей Сибири и у монгольских лошадей.
Расхождения в частоте встречаемости гапло-групп часто возникают из-за ограниченного числа исследованных лошадей, что часто не является репрезентативным для всей породы.
Результаты полногеномного анализа ДНК 273 древних лошадей из захоронений предполагаемых центров одомашнивания Евразии и Средней Азии привели международную команду исследователей [20] к мнению, что все современные домашние породы лошадей берут свое начало с главнейшего центра Ев-ропейско-Азиатского региона. В результате изучения структуры ДНК останков животных из археологических раскопок было установлено [20], что многие породы лошадей Европы ведут свое начало от лошадей, прирученных человеком в южных степях Волги и Дона еще
в 5-ом тыс. до н. э. Лошади из этого региона активно мигрировали на запад и восток, благодаря чему к началу 2-го тыс. до н. э. широко распространились по всей Европе, потеснив при этом местные популяции. Тарпаны, считавшиеся «дикими предками домашних лошадей», оказались помесью древних диких центральноевропейских лошадей и домашних восточноевропейских.
Высокое разнообразие митохондриальных гаплотипов у лошадей — общеизвестный факт [21], и большинство гаплотипов и гаплогрупп не ограничиваются определенной географической областью или конкретной породой. Вероятными причинами этого явления считаются широко распространенные приручения различных кобыл-основателей, а также смешанное происхождение большинства пород [22]. Татаро-монгольское нашествие на Европу также оказало значительное влияние на поголовье лошадей Придонья и других регионов России, внеся определенную долю восточно-азиатской крови [19].
Заключение
Проведенное секвенирование генов мито-хондриального генома цитохром с-оксидаз COX1, COX2 и COX3 и прилегающих участков мтДНК у лошадей белорусской упряжной породы племенного конного завода «ЖодиноАг-роПлемЭлита» позволило идентифицировать у исследуемых лошадей семь гаплогрупп: B, I, E, G, L, P, R и определить филогенетические связи между различными современными породами и белорусской упряжной породой.
Присутствие семи гаплогрупп, удаленных друг от друга, позволяет сделать вывод о высоком уровне генетического разнообразия материнских линий лошадей белорусской упряжной породы, разводимых в племенном конном заводе «ЖодиноАгроПлемЭлита». В то же время полученные данные для ограниченного количества особей могут не является репрезентативными для всей породы лошадей, разводимой на племенных конефермах Республики Беларусь.
Список использованных источников
1. Xu, X. The complete mitochondrial DNA sequence of the horse, Equus caballus: extensive heteroplasmy of the control region / X. Xu
// Gene. - 1994. - Vol. 148, № 2. - P. 357-362.
2. BOLDSYSTEMS [Электронный ресурс].
- 2023. - Режим доступа: https://boldsystems. org/. - Дата доступа: 01.09.2023.
3. Orlando, L. Ancient Genomes Reveal Unexpected Horse Domestication and Management Dynamics / L. Orlando // BioEssays. - 2020.
- Vol. 42, № 1. - P. 1900164. - DOI: 10.1002/ bies.201900164
4. Taylor, W. T. T. Rethinking the evidence for early horse domestication at Botai / W. T. T. Taylor, C. I. Barron-Ortiz // Scientific Reports. -2021. - Vol. 11. - P. 7 440. - DOI: 10.1038/ s41598-021-86832-9
5. Origin and History of Mitochondrial DNA Lineages in Domestic Horses / M. Cieslak [et al.] // PLoS One. - 2010. - Vol. 5, № 12. - P. e15311.
- DOI: 10.1371/journal.pone.0015311
6. GenBank [Электронный ресурс]. - 2023. -Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/.
- Дата доступа: 01.09.2023.
7. Гладенко, В. К. Коневодство Белоруссии // В. К. Гладенко. - Минск : Ураджай, 1985. - 72 с.
8. Primer3Plus [Электронный ресурс]. -2023. - Режим доступа: https://www.bioinfor-matics.nl/cgi-bin/primer3plus/primer3plus.cgi.
- Дата доступа: 01.08.2023.
9. Mitochondrial genomes from modern horses reveal the major haplogroups that underwent domestication / A. Achilli [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2012. - Vol. 109, № 17. - P. 2 449-2 454.
- DOI: 10.1073/pnas.1111637109
10. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 6.0 / K. Tamura [et al.] // Mol. Biol. Evol. - 2013. - Vol. 30. - P. 2 725-2 729.
11. Steiner, C. C. Molecular phylogeny and evolution of the Perissodactyla / C. C. Steiner, O A. Ryder // Zoologycal. J. - 2011. - Vol. 163, № 4. - P. 1 289-1 303. - DOI: 10.1111/j.1096-3642.2011.00752.x
12. Khanshour, A. M. Maternal phylogenetic relationships and genetic variation among Arabian horse populations using whole mitochondri-al DNA D-loop sequencing / A. M. Khanshour, E. G. Cothran // BMC Genetics. - 2013. - Vol. 14, № 83. - DOI: 10.1186/1471-2156-14-83
13. Структура Вятской породы лошадей по гаплогруппам мтДНК / Л. А. Храброва. [и др.] // Коневодство и конный спорт. - 2020. - № 4.
- С. 4-6. - DOI: 10.25727/HS.2020.4.62190
14. Оценка генеалогической структуры Вятской породы лошадей (Equus ferus caballus) с использованием анализа ДНК / Л. А. Храброва [и др.] // Коневодство и конный спорт.
- 2022. - Т. 58, № 1. - С. 457-462. - DOI: 10.31857/S0016675822040063
15. Оценка генетического разнообразия и структуры автохтонных пород лошадей России и Монголии с использованием ядерных и митохондриальных ДНК-маркеров /
B. Н. Воронкова [и др.] // Генетика. - 2022.
- T. 58, № 8. - С. 902-919. - DOI: 10.31857/ S0016675822080100
16. Блохина, Н. В. Использование ДНК-маркеров для идентификации сохранения и развития генетических ресурсов коневодства Российской Федерации : дис. ... докт. с/х. наук : 06.02.07 / Н. В. Блохина. - Д., 2022. - 271 л.
17. Храброва, Л. А. Особенности матрили-нейной структуры донской породы лошадей, сформировавшейся в центральном ареале одомашнивания / Л. А. Храброва, А. А. Николаева, Н. В. Блохина. - Коневодство и конный спорт. - 2022, № 1. - С. 18-21. - DOI: 10.25727/ HS.2022.1.60291
18. Khaudov, A. D. Genetic analysis of maternal and paternal lineages in Kabardian horses by uniparental molecular markers //Veterinary Journal. - 2018. - Vol. 8, № 1. - P. 40-46. - DOI: 10.4314/ovj.v8i1.7
19. Вариабельность последовательности D-петли митохондриальной ДНК у лошадей забайкальской породы / Л. А. Храброва [и др.] // Вавиловский журнал генетики и селекции.
- 2021. - Т. 25, № 5. - C. 486-491.
20. The origins and spread of domestic horses from the Western Eurasian steppes / P. Librado [et al.]. - Nature. - 2021. - Vol. 598. - P. 634-640.
- DOI: 10.1038/s41586-021-04018-9
21. An Overview of Ten Italian Horse Breeds through Mitochondrial DNA / Cardinali I. [et al.] // PLoS One. - 2016. - Vol. 11, № 4. - P. 1-15. -DOI: 10.1371/journal.pone.0153004
22. Multiple maternal origins of native modern and ancient horse populations in China /
C. Z. Lei [et al.] // Anim. Genet. - 2009. - Vol. 40, № 6. - P. 933-944. - DOI:10.1111/j.1365-2052.2009.01950.x
T. V. Dolmatovich1, N. S. Sazanovich2, R. Sheyko1
GENETIC CHARACTERISTICS OF BELARUSIAN HARNESS HORSES BASED ON MITOCHONDRIAL DNA POLYMORPHISM
1 State Scientific Institution "Institute of Genetics and Cytology of the National Academy of Sciences of Belarus" 27, Akademicheskaya St., 220072 Minsk, the Republic of Belarus
e-mail: [email protected] ^Republican Affiliated Unitary Enterprise for Livestock Breeding "ZhodinoAgroPlemEhlita" 1 Tsentralnaya St., 222168 Barsuki agro-town, Minsk Region, the Republic of Belarus
The Article presents sequencing results on the genes of the mitochondrial genome of cytochrome c oxidases (COX1, COX2, and COX3) and adjacent mtDNA regions in the horses of the Belarusian harness breed at the stud farm "ZodinoAgroPlemElita". Multiple alignment of the obtained consensus mtDNA sequences of the horses of the Belarusian harness breed with known haplogroups A-R (GenBank numbers: JN398377-JN398457; EF597513-EF597514) was carried out. Seven haplogroups were identified in the horse samples studied: B, I, E, G, L, P and R, which indicates the genetic diversity of maternal lines in the breeding of this breed. The identified haplogroups are typical for the Eurasian horse population. A feature of the horses bred at the "ZhodinoAgroPlemElita" breeding stud is the dominance of the haplogroup L (35%). The haplogroups E, B, P, and G had the following percentage of occurrence: 26%, 13%, 13% and 7% respectively. Haplogroups I (3%) and R (3%) were turned out to be rarely represented.
Keywords: horse, Belarusian harness horse, mitochondrial DNA sequencing, mtDNA haplogroups, phylogenetic analysis.
Дата поступления в редакцию: 07 сентября 2023 г.
