CC BY
12
ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЛЕЛОФОНДА ДВУХ ПОПУЛЯЦИЙ ПЕРЕПЕЛОВ
ЭСТОНСКОЙ ПОРОДЫ
Волкова В.В.1, Хатиб А.2, Кленовицкий П.М.3, Никишов А.А.4, Аншаков Д.В.5, Гладырь Е.А.6 ©
1Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук, Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства им. Л.К. Эрнста; аспирант, Российский университет дружбы народов; 3главный научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор, Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства им. Л.К. Эрнста; 4доцент, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Российский университет дружбы народов; 5директор, кандидат сельскохозяйственных наук, ФГУП "Загорское ЭПХ" ВНИТИП; 6ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук, Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства им. Л.К. Эрнста
Аннотация
В ходе исследования дана генетическая характеристика 62 птиц из двух популяций перепелов эстонской породы по 6 микросателлитным маркерам (МС) кур. Выполнена оценка генетической изменчивости, установлена высокая генетическая консолидированность изученных популяций перепелов.
Ключевые слова: ДНК-маркеры, генофонд, перепел, микросателлиты, аллельные профили. Keywords: DNA markers, gene pool, quail, microsatellites, allelic profiles.
Контроль происхождения и генетической консолидированности племенного материала является необходимым условием для эффективного ведения племенной работы. В настоящее время, в качестве одного из приемов для проведения таких работ в животноводстве и птицеводстве получило распространение использование микросателлитов (МС). Тест-системы для мультилокусного анализа МС разработаны и применяются для изучения генетического биоразнообразия различных видов животных и птицы [1, 2, 3, 4]. Получение такой информации исключительно важно для анализа генофонда и степени филогенетической близости пород, что необходимо для рационального использования генетических ресурсов животных [5].
В птицеводстве полиморфизм микросателлитной ДНК был использован для оценки генетической дивергенции пород кур [6, 7, 8] и индеек [9]. Работы по определению генетической изменчивости между популяциями и информация по полиморфизму микросателлитов у эстонских перепелов практически отсутствуют.
Материалы и методы исследований. Исследования проводили в Центре биотехнологии и молекулярной диагностики (лаборатории молекулярной генетики животных) ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства имени академика Л.К. Эрнста (ВИЖ им. Л.К. Эрнста). В работе было использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных».
Исходным материалом для анализа служили образцы пульпы пера перепелов ФГУП "Загорское ЭПХ" ФГБНУ ФНЦ ВНИТИП РАН (Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства, г. Сергиев Посад, Московская область) (ЭСТ1, n=35) и РУДН (Российский университет дружбы народов - Аграрно-технологический институт) (ЭСТ2, n=27). Пробы пера отбирали с помощью щипцов и непосредственно после
© Волкова В.В., Хатиб А., Кленовицкий П.М., Никишов А.А., Аншаков Д.В., Гладырь Е.А., 2016 г.
взятия помещали в пробирки, заполненные этиловым спиртом 96%. Законсервированные таким образом пробы хранили при +4°С от нескольких дней до нескольких недель до момента их доставки в лабораторию. Дальнейшее хранение проб осуществляли при -20°С. Выделение ДНК производили с помощью набора «ДНК-Экстран-2» (ЗАО «Синтол», Россия) в соответствии со стандартным протоколом производителя. В анализе МС использовали мультилокусную систему 8 микросателлитов кур: MCW0111, MCW0067, LEI0094, MCW0123, MCW0081, MCW0069, MCW0104 и MCW0183. ПЦР-анализ выполняли согласно «Методическим рекомендациям...» [10, 25].
Электрофоретическое разделение фрагментов ДНК методом капиллярного электрофореза проводили на приборе ABI 3130x1. Обработку данных капиллярного электрофореза проводили посредством перевода длин детектируемых фрагментов в числовые выражения на основании сравнения их подвижности со стандартом ДНК. Данные об аллелях каждого животного суммировали в электронной таблице Microsoft Excel. Полученная матрица генотипов служила основой для статистической обработки результатов.
При проведении сравнительных популяционно-генетических исследований аллелофонда изучаемых перепелов эстонской породы для характеристики популяций рассчитывали следующие показатели: минимальное, максимальное и среднее число аллелей (Na), частоты встречаемости аллелей, число информативных аллелей, число эффективных аллелей (Ne), число и частоты встречаемости приватных аллелей; анализ распределения популяций [11] наблюдаемую (Ho) и ожидаемую (He) степени гетерозиготности; индекс фиксации Fst (AMOVA). Статистическую обработку данных проводили по стандартным методикам с использованием программного обеспечения GenAlEx (ver. 6.4.1), MSA_WIN 4.05.
Результаты исследований. Восемь специфичных микросателлитов кур были использованы для анализа алелофонда перепелов эстонской породы. Продукты амплификации были получены в 6 (75%) микросателлитных локусах. Из них четыре МС -MCW0111, MCW0067, MCW0123 и MCW0183 были полиморфными (Na>2), два локуса MCW0081 и MCW0069 оказались мономорфными. Показано отсутствие специфических продуктов амплификации у представителей перепелов эстонской породы для локусов MCW0104 и LEI0094, что говорит о видовой избирательности праймеров данных МС для домашней курицы Gallus gallus [12] и индейки Meleagris gallopavo [9]. Стоит отметить, что число полиморфных аллелей для локусов MCW0104 и LEI0094 в популяции 12 пород домашней курицы [12] составило 7,75 и 6,92 аллеля на локус.
Анализ полученных данных показал, что у вида Coturnix coturnix, представленных двумя популяциями перепелов эстонской породы, в 6 МС выявлено 19 аллелей. Из приведенных в таблице 1 результатов видно, что наиболее полиморфными оказались локусы MCW0067 и MCW0123, в которых для вида Coturnix coturnix было выявлено 6 различных аллелей. Число аллелей в локусах МС в изученных популяциях перепелов варьировало от 1 в локусах MCW0081 и MCW0069 у ЭСТ1 и ЭСТ2 до 6 в локусе MCW0123 у ЭСТ2., и в среднем составило 2,75±0,49. Полиморфизм МС варьировал в зависимости от принадлежности птиц к разным популяциям эстонского перепела: два и три аллеля в локусах MCW0111 и MCW0183, соответственно у ЭСТ1 и ЭСТ2, четыре в локусе MCW0123 (ЭСТ2), от 4 (ЭСТ2) до 5 (ЭСТ1) в локусе MCW0067.
Таким образом в изученных популяциях перепелов наименее полиморфными оказались локусы MCW0081 и MCW0069, а наиболее полиморфным - локусы MCW0067 и MCW0123.
Таблица 1
Число аллелей в локусах МС в исследуемых группах перепела эстонской породы
Числ о голо Локус МС
Группа в 0 7 6 о 0 3 (N 0 18 0 0 9 6 о 0 3 00 0
£ и S £ и £ и s £ и £ и £ и
ЭСТ1 35 2 5 4 1 1 3
ЭСТ2 27 2 4 6 1 1 3
Число
аллелей в виде СоШгтх соШгп1х, 2 6 6 1 1 3
всего (№)
Среднее число 2,00±0, 4,50±0, 5,00±1, 1,00±0, 1,00±0, 3,00±0,
аллелей на локус М±8Б 00 50 00 00 00 00
Данные об общем и эффективном числе аллелей у исследованных групп перепелов представлены в таблице 2.
Таблица 2
Среднее число аллелей и число эффективных аллелей на локус МС в исследуемых
группах перепела эстонской породы
Группы Число голов Среднее число аллелей на локус (Na) Среднее число информативных аллелей на локус (Na>5%) Среднее число эффективных аллелей на локус (Ne)
ЭСТ1 35 2,67±0,67 2,00±0,36 1,86±0,34
ЭСТ2 27 2,83±0,79 2,33±0,62 1,92±0,53
Итого 62 2,75±0,49 2,17±0,54 1,89±0,30
Как показано в таблице 2, среднее число аллелей на локус составило 2,67±0,67 у ЭСТ1 и 2,83±0,79 у ЭСТ2. Среднее число информативных (Na>5%) и эффективных аллелей ((Ne)) в расчете на локус составило по всем исследованным популяциям перепела 2,17±0,54 и 1,89±0,30, соответственно.
Для оценки генетической изменчивости в изучаемых группах перепелов был выполнен расчет наблюдаемой и ожидаемой степеней гетерозиготности. Как известно, показатель гетерозиготности является отражением мутационных процессов, различных типов отбора, дрейфа генов, неслучайных спариваний и других факторов динамики популяций. Результаты анализа уровней гетерозиготности приведены в таблице 3.
Анализ таблицы 3 показал, что фактическая степень гетерозиготности варьировала от 22,1% у ЭСТ1 до 22,9% у ЭСТ2 и в среднем составила 22,5%. В изученных популяциях перепела эстонской породы выявлен дефицит гетерозигот, который составил 35,7% и 31,4%, соответственно у ЭСТ1 и ЭСТ2, при этом наибольший недостаток гетерозиготных генотипов отмечен у ЭСТ1 - 13,6%. На дефицит гетерозигот указывают и положительные значения индеса фиксации (Fis), что, вероятно может быть следствием использования в селекции умеренного инбридинга.
Таблица 3
Параметры генетического разнообразия изучаемых популяций перепела
Группа Ho He Ho-He UHe Fis
ЭСТ1 0,221±0,073 0,357±0,122 -0,136 0,363±0,124 0,333±0,100
ЭСТ2 0,229±0,085 0,314±0,128 -0,085 0,322±0,131 0,152±0,151
В среднем 0,225±0,053 0,335±0,084 -0,110 0,343±0,086 0,243±0,088
Примечание: Не - ожидаемая степень гетерозиготности, Ho - фактическая степень гетерозиготности, Разница Ho-He. «+/-» - избыток/дефицит гетерозигот, Fis - индекс фиксации
Для оценки доли межпопуляционной изменчивости в общем генетическом разнообразии изучаемой породы перепела был проведен расчет индекса фиксации Fst. Расчет значений Fst (AMOVA) показал, что доля межпопуляционной изменчивости в общей изменчивости по МС составляет 6%, в то время как на изменчивость внутри и между индивидуумов приходится 94%.
Примечание: изучаемые популяции: ЭСТ1, ЭСТ2.
Рис. 1. Двухмерное распределение в изучаемых группах перепела по принадлежности к собственной популяции на основании анализа полиморфизма МС
Анализ пространственного распределения (рис.1) изучаемых популяций перепела показал, что они представляют консолидированные, перекрывающиеся массивы, и это подтверждает общность их происхождения и принадлежность к одной породе.
Работа выполнена в рамках задания Федерального агентства научных организаций
(тема 19. № 0600-2014-0004.3) в 2016 году.
Литература
1. Е.А. Гладырь, Н.А. Зиновьева, Г. Брем - Характеристика генофонда и установление генеалогических связей между породами овец России с использованием ДНК-микросателлитов // Доклады РАСХН. - 2004. - № 2. - С. 26-29.
2. Н.А. Зиновьева, Е.И. Сизарева, Е.А. Гладырь, Н.В. Проскурина, К.М. Шавырина - Некоторые аспекты использования микросателлитов в свиноводстве // Достижения науки и техники АПК. -2010. - № 8. - С. 38-41.
3. Н.И. Кривцов, Е.А. Гладырь, В.В. Волкова, М.С. Форнара, В.И., Лебедев, Н.А. Зиновьева Характеристика аллелофонда трех пород медоносной пчелы России с использованием микросателлитов // Проблемы биологии продуктивных животных. - 2011. - № 1. - С. 41-45.
4. В.И. Фисинин, Е.А. Гладырь, В.В. Волкова, А.А. Севастьянова, Н.А. Зиновьева - Анализ генетической структуры пород домашних кур с использованием микросателлитных маркеров // Проблемы биологии продуктивных животных. - 2011. - № 1. - С. 68-72.
5. Багиров В.А., Насибов Ш.Н., Кленовицкий П.М., Лесин С.А., Воеводин В.А., Зиновьева Н.А., Эрнст Л.К., В.В. Калашников, В.А. Солошенко. Сохранение и рациональное использование генофонда животных // Доклады РАСХН. - 2010. - № 2. - С. 37-40
6. F. Muchadeyi, H. Eding, C. Wollny, E. Groeneveld, Makuza., S. R. Shamseldin, H. Simianer, S. Weigend - Absence of population substructuring in Zimbabwe chicken ecotypes inferred using microsatellite analysis // Animal Genetics. - 2007. - 38. - №4. -Р. 332-339.
7. S. Kanginakudru, M. Metta, R. Jakati, J. Nagaraju - Genetic evidence from Indian red jungle fowl corroboates multiple domestication of modern day chicken // BMC evolutionary biology. -2008. - 8. -№1. - Р.1.
8. И.П. Новгородова, Н.А. Зиновьева, Е.А. Гладырь, В.И. Фисинин - Анализ генетического разнообразия декоративных пород кур на основе микросателлитных маркеров // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 1. С. 69-71.
9. И.П. Новгородова, В.В. Волкова, Е.И. Гладырь, М.И. Селионова, Е.И. Растоваров, В.И. Фисинин, Н.А. Зиновьева - Изучение информативности микросателлитов кур G. Gallus для характеристики аллелофонда индеек M. Gallopavo // Достижения науки и техники АПК, 2011, № 10, с. 66-67.
10. Зиновьева Н.А. Методические рекомендации по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве / Н.А. Зиновьева, Попов А.Н., Эрнст Л.К. - Дубровицы: ВИЖ, 1998. -47 с.
11. D. Paetkau, R. Slade, M. Burdens, A. Estoup - Genetic assignment methods for the direct, real-time estimation of migration rate: a simulationbased exploration of accuracy and power // Molecular Ecology. - 2004. - 13. - P.55-65.
12. В. В. Волкова - Изучение алеллофонда пород Gallus gallus с использованием микросателлитов // Дис. канд. биол. наук.- Дубровицы. - 2012. - 118 с.
