CC BY
25
УДК 636.237.21.082.2
Н. Г. Фенченко1, Н. И. Хайруллина1, Д. Х. Шамсутдинов1, В. Г. Кахикало2, О. В. Назарченко2, Ф. М. Гафарова3
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СКОТА ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ И СИММЕНТАЛЬСКОЙ ПОРОД ПО МИКРОСАТЕЛЛИТНЫМ ЛОКУСАМ
И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СЕЛЕКЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «БАШКИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА», УФА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ
АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Т. С. МАЛЬЦЕВА» ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ», УФА
N. G. Fenchenko1, N. I. Khairullina1, D. X. Shamsutdinov1, V. G. Kakhikalo2, O. V. Nazarchenko2, F. M. Gafarova3 THE GENETIC CHARACTERISTICS OF CATTLE BLACK-MOTLEY AND SIMMENTAL BREEDS MICROSATELLITE LOCI AND THEIR USE IN BREEDING
''FEDERAL STATE BUDGETARY SCIENTIFIC INSTITUTION «BASHKIR RESEARCH INSTITUTE OF AGRICULTURE», UFA 2FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION
«KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY BY T. S. MALTSEV» 3FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION «BASHKIR STATE AGRARIAN UNIVERSITY», UFA
Аннотация. Проведен сравнительный анализ частот встречаемости аллелей семи микросателлитных локусов - ВМ 1824, ВМ 2113, ЕТН 10, ЕТН 225, SPS 115, TG LA 122 у скота симментальской и черно-пестрой пород. Определенные микросателлитные маркеры показывают на существенные различия по частоте встречаемости отдельных аллелей микросателлитных локусов по линиям, быкам-производителям и породам. Отмечена тенденция взаимосвязи между частотой встречаемости аллельных вариантов микросателлитных ло-кусов ДНК и уровнем продуктивности потомства различного генотипа.
Ключевые слова: порода; линия; микросателлиты; ДНК; аллель; генотип; полиморфизм; локус; маркеры; молочная продуктивность.
Summary. In the article the comparative analysis of occurrence frequencies of alleys of seven microsatellite loci - BM 1824, BM 2113, ETH 10, ETH 225, SPS 115, TGLA 122 in Simmental and black-pied cattle. Some microsatellite markers show significant differences in the frequency of certain alleles of microsatellite loci for the lines, the bulls-producers and breeds. The tendency of the relationship between the frequency of allelic variants microsatellite DNA loci and the level of productivity of offspring of different genotype is marked.
Keywords: breed; line; microsatellites; DNA; allele; genotype; polymorphism; a locus; markers; milk production.
Г >
Николай Григорьевич Фенченко
Nikolay Grigoryevich Fenchenko доктор сельскохозяйственных наук, профессор [email protected]
Назира Исламовна Хайруллина
Nazira Islamovna Khayrullina доктор биологических наук [email protected]
Дамир Хайдарович Шамсутдинов
Damir Haydarovich Shamsutdinov кандидат сельскохозяйственных наук, [email protected]
Виктор Гаврилович Кахикало
Victor Gavrilovich Kakhikalo
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Оксана Викторовна Назарченко
Oksana Viktorovna Nazarchenko
доктор сельскохозяйственных наук, доцент
Фатыма Масфулловна Гафарова
Fatyma Masfullovna Gafarova
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Е
Введение. Темпы генетического улучшения молочного стада на 85-90 % определяются племенной ценностью используемых в производстве быков-производителей. Следовательно, оценка их генетических качеств является одним из звеньев племенной работы [1-3].
Совершенствование методов оценки животных, их отбора в основные селекционные группы, научное обоснование подбора и интенсивности использования производителей, имеющих лучшие, генетически обусловленные хозяйственно-полезные признаки - важнейшая задача сельскохозяйственной биологии [4-7].
Ученые Всероссийского института животноводства считают, что микросателлиты могут использоваться в качестве инструментов для генетической характеристики пород, популяций в качестве маркеров показателей продуктивности [8].
Методика. Научные исследования проводились в условиях племрепродуктора ОАО «Зирганская МТС» Мелеузовского района и ОАО Агрофирмы «Правда» Стерлибашевского района по разведению симментальского и чёрно-пёстрого скота Республики Башкортостан.
Животные в группы формировались по принципу аналогов, с учетом времени рождения, возраста, даты отела, продуктивности матерей, линейного происхождения в количестве 200 голов.
Изучение ДНК микросателлитов и качественных показателей молочной продуктивности проводилось на основе отобранных образцов крови и молока подопытных животных и доставленных в аналитическую лабораторию генетики Научно-образовательного центра Башкирского государственного аграрного университета и Башкирского НИИ сельского хозяйства (рисунки 1, 2).
Анализу подлежали экспериментальные данные, полученные в научно-хозяйственных и производственно-исследовательских опытах, при использовании данных зоотехнического, племенного учета продуктивности скота различного экогенеза, материалы бонитировки животных, взвешивания животных, журналов выращивания ремонтного молодняка, искусственного осеменения и отелов коров, карточки племенных быков 1-Мол, ГКПЖ и каталогов быков-производителей, оцененных по качеству потомства.
Рисунок 1 - Микросателлитные локусы геномного ДНК, выделенные из крови животных чёрно-пёстрой породы
Рисунок 2 - Микросателлитные локусы геномного ДНК, выделенные из крови животных симментальской породы
При изучении генотипического различия симментальского и черно-пестрого скота использовали метод зоотехнического анализа на основе программы СЕЛЭКС и молекулярно-генетического по микросателлитным локусам.
Использование генетической структуры племенного стада и материалов генетической полиморфизма микросателлитов обеспечило возможность прогнозировать продуктивность, идентифицировать биологический индивид и выявить родство и различие линейной принадлежности маточного поголовья крупного рогатого скота симментальской и черно-пестрой пород.
Показана роль ДНК-технологий при оценке племенных качеств быков производителей с учётом реализации их генетического потенциала и продуктивных качеств дочерей в зависимости от линейной принадлежности.
На основе данных зоотехнического и племенного учёта была определена генеалогическая структура популяции черно-пестрой и симментальской пород с установлением породной и линейной принадлежности. Сформированы группы маточного поголовья потомства семи быков-производителей относящихся к четырём линиям, на которых и проводили изучение их генетического полиморфизма.
Результаты. В результате исследований установили, что по идентификации образцов крови из 11 определяемых локусов у крупного рогатого скота было выявлено наличие у подопытных животных шести ВМ 1824, ВМ 2113, ЕТН 10, ЕТН 35, SPS 115 и TGLA 122 с конкретным их распределением (таблица 1). Определенные микросателлитные маркеры показывают на существенное различие по частоте встречаемости отдельных аллелей микросателлитных локусов.
В частности по локусу ВМ 1824 с размером маркера 178-192 п.н. и первым аллельным методом микросател-литных локусов минимальные показатели повторяемости составили 0,45-0,64 у потомков быков-производителей: Маркета 3261 линии Атлета 4, Нарыша 3351, Набата 209 линии Аннас Адема 30587 черно-пестрой породы. Относительно высокой повторяемостью 1,63 аллелей микросателлитных локусов характеризовалось потомство быка Янаула 4909 линии Атлета 4.
Таблица 1 - Частота встречаемости аллелей микросателлитных локусов дочерей быков-производителей линий черно-пестрой и симментальской пород
Локус, размер маркера п.н. Аллельные варианты микросателлитных локусов Кличка и инвентарный номер быка-производителя
Олух 3038 Прибой 1189 Соколик 8702 Нарыш 3351 Набат 209 Янаул 4909 Маркет 3261
ВМ 1824 178-192 1 1,18 0,99 0,73 0,64 0,64 1,63 0,45
2 0,73 0,73 0,18 0,27 0,27 0,36 0,18
3 1,54 1,54 0,64 1,21 0,54 1,72 0,54
4 0,36 0,18 - - - - 0,09
5 0,09 - 0,09 0,27 - 0,18 -
ВМ 2113 123-143 1 1,36 1,18 - - 0,45 0,99 0,45
2 0,18 0,09 0,27 - 0,45 0,99 0,45
3 0,45 0,18 - 0,54 0,27 0,54 0,27
4 0,99 1,18 - 0,54 0,36 0,64 0,36
5 - 0,64 0,27 0,09 - 0,18 -
ЕТН 10 207-231 1 0,18 0,18 0,27 0,18 0,27 0,45 -
2 1,54 1,81 0,82 0,91 0,64 1,81 0,64
3 0,27 0,09 0,09 0,09 - - 0,09
4 - - - 0,09 0,09 - -
5 1,54 1,54 0,45 0,82 0,45 1,27 0,54
ЕТН 225 131-159 1 - 0,54 0,82 0,64 0,36 1,09 0,27
2 0,36 - - 0,09 0,18 - 0,27
3 0,36 0,27 0,45 0,27 0,36 0,45 0,27
4 1,54 1,27 0,27 0,82 0,36 1,18 0,36
5 0,27 0,36 - 0,09 0,09 - -
6 0,09 - 0,09 - - 0,27 -
7 0,73 0,64 - 0,27 0,09 - -
8 - 0,09 - - - 0,09 0,09
SPS 115 234-258 1 0,82 0,27 0,18 0,09 0,18 0,91 0,36
2 1,09 1,18 - 0,64 0,54 - -
3 0,54 0,91 0,36 0,36 0,36 1,09 0,64
4 1,09 0,64 0,64 0,18 0,27 0,91 0,27
5 0,18 0,64 0,09 0,45 0,09 0,73 -
6 - - 0,09 0,27 - - -
7 - - - - - 0,18 -
TGLA 122 137-181 1 0,91 1,09 0,27 0,54 0,54 - 0,54
2 0,54 0,18 - - - 0,91 0,09
3 0,09 - 0,27 - - 0,09 -
4 1,63 1,18 0,18 0,54 0,54 1,36 0,54
5 0,09 0,09 0,09 0,09 - 0,18 -
6 0,54 0,27 0,09 0,36 0,09 0,18 0,09
7 - 0,09 0,09 0,09 0,18 - -
8 - 0,18 - 0,18 0,09 - -
9 - 0,09 - 0,09 0,09 - -
Несколько ниже показатели, 0,99-1,18, прослеживались у дочерей быков-производителей симментальской породы Прибоя 1189 и Олуха 3038 (линии Фасад-ника 4862 и Салата 979), тогда как у их сверстниц быка Соколика 8702 данный показатель был несколько ниже, и составил 0,73. В этом отношении выделяются животные второй аллельной группы микросателлитного ло-куса ВМ1824 с размером маркера 178-192, где частота локусов почти по всем дочерям быков-производителей была минимальной и составила 0,18-0,36 кроме быков Олуха 3038 и Прибоя 1189 при 0,73. При этом в данном локусе выявлено всего лишь пять аллельных вариантов при восьмом и девятом локусе ЕТН 995 и TGLA 122 с размерами маркера 131-159 и 131-181.
Между тем, практически отсутствовали четвертая или пятая варианты у потомков всех быков-производителей первого локуса кроме Олуха 3038 с частотой встречаемости 0,09-0,36.
Практически не обнаружены микросателлиты по локусу TGLA 122 у дочерей быков-производителей с седьмого по девятый аллельный вариант Олуха 3038, третьей Прибоя 1189, Соколика 8702, по симментальской породе второй, третьей и пятой Набата 209, Нары-ша 3351, от седьмой по девятую у остальных, а также первой у Янаула 4909, пятой Маркета 3261 по черно-пестрой породе.
Тем не менее, выделяются животные с локусом ЕТН 10, где у всех их независимо от быка-производителя отсутствует первый и пятый вариант аллельных микросателлитов, тогда как по локусу ВМ 2113 с размером маркера 129-143 п.н. повторяемость аллельных вариантов были представлены всего лишь с первого по четвертый микросателлитному локусу. Однако частота встречаемости аллельных микросателлитов по локусу ЕТН 995 была минимальной 0,09-0,36 за исключением дочерей быков-производителей Олуха 3038, Прибоя 1189 по симментальской породе, Нарыша 3351 и Янаула 4909 по черно-пестрой породе при 0,64-1,54.
Между тем по локусу ВМ 2113 с размером маркера 123-143 показатели повторяемости при минимальном количестве аллельных вариантов составила 0,45-1,36, тогда как по четвертой аллели локуса TGLA 122 она была максимальной 1,18-1,63 у потомства быков производителей Олуха 3038 и Прибоя 1189. С седьмой по девятую аллель прослеживались минимальные ее показатели: 0,09-0,18.
Анализ генеалогической структуры стада показал, что прослеживается определенная тенденция, определяющая взаимосвязь между частотой встречаемости определенных аллельных вариантов микросателлитных локусов ДНК и уровнем молочной продуктивности животных с учетом их линейной принадлежности (таблица 2).
Таблица 2 - Молочная продуктивность дочерей быков - производителей в зависимости от их генотипа
Линия Кличка и инвентарный номер бычка-производителя Генотип животных Продуктивность дочерей
Максимальное количество аллельных вариантов микросателлитных локусов Удой за 305 дней лактации, кг МДЖ, % Живая масса, кг
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Фасадника 4862 Олух 3038, п % 47 4,26 34 3,08 50 4,54 65 5,89 7 0,63 24 2,18 13 1,18 - - 6943 ±174*** 3,65 ±0,07 *** 692 ±63,7
Салата 979 Прибой 1189, п % 45 4,08 26 2,36 52 4,72 49 4,45 19 1,72 23 2,09 11 0,99 3 0,27 2 0,18 6694 ±183** 4,11 ±0,03 500 ±39,4 ***
Сигнала 4863 Соколик 8702, п % 22 1,99 6 0,54 28 2,54 11 0,99 7 0,64 10 0,91 3 0,27 1 0,09 - 5679 ±202 3,92 ±0,04** 572 ±38,9**
Аннас Адема 30587 Нарыш 3351, п % 27 2,45 21 1,91 33 2,99 30 2,72 12 1,09 15 1,36 6 0,54 2 0,18 - 6274 ±137 3,63 ±0,06 ** 598 ±46,5
Набат 209, п % 41 3,72 15 1,36 24 2,18 17 1,54 3 0,27 6 0,54 3 0,27 1 0,09 - 5191 ±189 *** 4,18 ±0,03 543 ±48,9
Атлета 4 Янаул 4909, п % 29 2,63 28 2,54 63 5,72 49 4,45 14 1,27 23 2,09 7 0,64 8 0,73 - 5493 ±173 3,78 ±0,03 521 ±44,9
Маркет 3261, п % 17 1,54 9 0,82 26 2,36 19 1,72 - 7 0,64 - 1 0,09 - 5013 ±184 373 ±0,02 493 ±27,7
Примечание: ** - Р<0,01, ***- Р<0,001
Удой за 305 дней лактации дочерей быка-производителя Олуха 3038 линии Фасадника 4862 симментальской породы был больше, чем у дочерей Прибоя 1189 линии Салата 978 на 249 кг (93,6 %) и дочерей Соколика 8702 линии сигнала 4863 на 1264 кг (18,2 %, Р<0,001), в линиях черно-пестрой породы больше удой за 305 дней лактации у дочерей быка-производителя Нарыш 3351 линии А. Адема 30587 - 6274 кг и в сравнении с удоем дочерей Набат 209 разница составила 1083 кг (17,2 %, Р<0,001), а в линии Атлета 4 выше удой за 305 дней лактации у быка-производителя Янаула4909 - 5943 кг и в сравнении с дочерьми Маркета 3261 составила - 490 кг (8,9 %,Р<0,05).
Массовая доля жира в молоке была выше у потомков быка-производителя Прибоя 1189 симментальской породы и составила 4,11 %, что больше, чем у потомков линии Фасадника 4862, Сигнала 4863 быков-производителей Олуха 3038 и Соколика 8702 на 0,46 % (Р<0,001) и 0,19 % (Р<0,01) соответственно. Потомки быков-производителей линии Аннас Адема 30587 Яну-ал 4909 и Маркет 3261 по массовой доле жира в молоке не имеют существенных различий (3,78 % и 3,73 % соответственно).
В линиях симментальской породы живая масса коров больше у потомков быка-производителя Олуха 3038 линии Фасадника 4862 и в сравнении с потомками линии Салата 979 быка-производителя Прибоя 1189 разница составила 192 кг (27,7 % , Р<0,001), а с потомками линии Сигнала 4863 быка-производителя Соколика 8702 разница в живой массе составила 120 кг (17,3 %, Р<0,01).
Потомки быков-производителей линии черно-пестрой породы принадлежащих линиям: Анннас Адема 30587, Атлента 4 существенных различий по живой массе не имели, однако высокими показателями живой массы (598 кг) характеризовались потомками быка-производителя Нарыша 6651 (линии Аннас Аде-ма 30587).
Потомки линии Аннас Адема 30587 Атлета 4 и быков-производителей черно-пестрой породы не имеют существенных различий, но выше живая масса в линии А. Адема 30587 у потомков быка-производителя Нарыша 3351 -598 кг.
Между тем, максимальный коэффициент повторяемости аллельных вариантов микросателлитных локусов имели место у потомков быка-производителя Олуха 3036 от 24 до 65 или 2,18-5,89 % с первой по шестую аллель независимо от их нахождения в локусе, а потомки линии Сигнала 4863 быков-производителей: Соколика 8702 и Янаула 4909 с удоем 5133-5679 кг и живой массой 521-572 кг с первой по четвертую аллель микросателлитных локусов. С седьмой по девятую аллель прослеживались минимальные ее показатели: 0,09-0,18.
Выводы. Сравнительный генетический анализ частот встречаемости аллелей семи микросателлитных локусов у черно-пестрой и симментальской пород свидетельствует о том, что имеются существенные различия по частоте встречаемости отдельных аллелей ми-кросателлитных локусов по породам, линиям и быкам-производителям.
Выявлены тенденции, определяющие взаимосвязь между частотами встречаемости определенных вариантов микросателлитных локусов ДНК с уровнем удоя за 305 дней лактации, массовой долей жира в молоке и живой массой потомства быков-производителей разного генотипа.
Совершенствование продуктивных и технологических качеств скота черно-пестрой и симментальской пород при раннем прогнозировании продуктивности с целью выявления высокопродуктивных животных перспективных линий, быков-производителей (лидеров) проводить целенаправленный отбор при формировании племенных стад с использованием ДНК-технологий аллелей микросателлитных локусов.
Список литературы
1 Aberle K. S., Hamann H., Drogemuller C. // Genetic diversity in German draught horse breed compared with a group of primitive, riding and wild horses by means of microsatellite DNA markers. Animal Genetics. - 2004. - N. 35.
- P. 270-277.
2 Luis C., J u r a s R., Ооm M. M. // Genetic diversity and relationships of Portuguese and other horse breeds based on protein and microsatellite loci variation. Animal Genetics. - 2007. - N. 38. - P. 20-27.
3 Williams J. L., Haley C. S. // Discriminating among cattle breeds using genetic markers. - Heredity. - 1999.
- N. 82. - P.613-619.
4 Breed demarcation and potential for breed identification of horses assessed by molecular markers / G. Bjorn-stad, K. H. Roed // 51st Annual Meeting of the European Association for Animal Production. - Hague (Netherlands).
- 2000. - N. 6. - P. 354-355.
5 Bowcock A. M. // High resolution of human evolutionary trees with polymorphic microsatellites. - Nature.
- 1994. - V. 368. - P. 455-457.
6 Фенченко Н. Г., Хайруллина Н. И., Сиразетдинов Ф. Х. История создания и генеалогия чёрно-пёстрой породы крупного рогатого скота. - Уфа : БНИИСХ, 2003.
- 332 с.
7 Кахикало В. Г., Назарченко О. В. Эффективность массовой и индивидуальной селекции скота черно-пестрой породы // Главный зоотехник. - № 9. - 2013.
- С.13-20.
8 Зиновьева Н. А., Стрекозов Н. И., Малофеева Л. А. Оценка роли ДНК-микросателлитов в генетической характеристике популяции черно-пестрого скота // Зоотехния.
- 2009. - №1. - С. 2-4.
