CC BY
199
НТП: животноводство и кормопроизводство
УДК 575.174.015.3:636.082.2
ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНАЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ БЫКОВ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ПО ГЕНАМ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ*
Л.К.ЭРНСТ, академик РАСХН, вице-президент Российская академия сельскохозяйственных наук, Е.А. ГЛАДЫРЬ, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
П.В. ГОРЕЛОВ, кандидат биологических наук, научный сотрудник
Е.А. ДЕМИДОВА, младший научный сотрудник Р.Р. ШАЙДУЛЛИН, кандидат сельскохозяйственных наук
Т.Х. ФАИЗОВ, доктор ветеринарных наук, профессор
Г.С. ШАРАФУТДИНОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Ф.С. СИБАГАТУЛЛИН, доктор ветеринарных наук, профессор
Казанский ГАУ
Н.А. ЗИНОВЬЕВА, член-корреспондент РАСХН, зам. директора
ВИЖ Россельхозакадемии E-mail: [email protected]
Резюме. С использованием результатов ДНК-тестирования, выполненного в Лаборатории молекулярно-генетической экспертизы ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии за период в лет с 2005 по 2010 гг. дана характеристика динамики изменения частот встречаемости скрытых носителей наследственных дефектов CVM (комплексного порока позвоночника) и BLAD (дефицита адгезии лимфоцитов) среди быков-производи-телей и ремонтных бычков, принадлежащих к 40 племенным предприятиям Российской Федерации. Средняя частота встречаемости мутантных аллелей гена CVM находится на уровне 2,77 %, BLAD - 2,17 %. За период 2005-2010 гг. доля быков скрытых носителей СУ.М на племпредприятиях России снизилась с 5,06. ..5,71 до 1,87 %, BLAD - с 2,23. ..2,53до 0,71 %. Наибольшее число быков-производителей скрытых носителей рецессивного аллеля CV в генотипе выявлено в Центральном, Северо-Западном и Приволжском федеральных округах (18, 14 и 12 гол. соответственно). ДНК-диагностика наследственных аномалий позволяет контролировать процесс распространения генетических дефектов в популяциях скота. Ключевые слова: наследственные дефекты, комплексный порок позвоночника (CVM), дефицит адгезии лейкоцитов (BLAD), молекулярные методы, ДНК, тест-системы,
В последние годы все большее значение в оценке генома животных приобретают молекулярно-генетические методы, входящие в систему биотехнологии. Созданы методы, которые позволяют изучать наследственность на уровне ДНК [1], что обеспечивает высокую точность определения происхождения животных [2...10], позволяет устанавливать наличие ценнейших вариантов генов, связанных с хозяйственно-полезными признаками [11.15], и идентифицировать вредные рецессивные мутации, которые не поддаются выявлению по фенотипу [16.18].
Наибольшее число аномалий (45) выявлено в голштинской породе крупного рогатого скота [1]. Ассоциации голштинского скота Канады, США и Австралии рекомендуют диагностировать от четырех до семи наследственных рецессивных дефектов: дефицит адгезии лейкоцитов (BLAD), цитруллинемию (ВС), комплексный порок позвоночника (СУМ), дефецит ури-
*Исследования выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки РФ, проект № 14.740.12.0821.
динмонофосфатсинтазы (DUMPS), дефицит фактора XI (FXID), синдактилию - «мулье копыто» (Mulefoot) и брахиспинальный синдром (BY) [19.21], при этом проведение ДНК-диагностики последнего стало возможным лишь недавно [22.23]. Исходя из международной практики, и в соответствии с Федеральным законом № 123-Ф3 «О племенном животноводстве» исследование на наличие наследственных аномалий - обязательное условие ведения селекционно-племенной работы в Российской Федерации [24].
Исходя из изложенного, цель нашей работы - характеристика быков-производителей различных регионов России по генам наследственных дефектов.
Условия, методы и материалы. Работа выполнена на базе ЦКП «Биоинженерия и биоресурсы сельскохозяйственных животных» ВИЖ Россельхозакадемии с использованием коллекции ДНК крупного рогатого скота голштинской и голштинизированных пород плем-предприятий России. Материалом для исследований служили пробы ткани (ушной выщип), кровь, сперма быков-производителей. Выделение ДНК проводили на колонках фирмы Nexttec с использованием набора реагентов DIAtomTM DNA Prep100. Анализ ДНК и постановку ПЦР осуществляли согласно «Методическим рекомендациям.» [25], генотипирование быков по генам наследственных аномалий BLAD и CVM - с использованием тест-систем, разработанных в Центре биотехнологии и молекулярной диагностики ВИЖ Россельхозакадемии, анализ результатов - методом гель-электрофореза в агарозном геле с последующей документацией с помощью видеосистемы. Статистическую обработку проводили по общепринятым методикам [26].
Систематизация экспериментальных подходов, используемых для диагностики скрытых генетических дефектов, показала, что выявление носителей CVM проводят методами аллелеспецифической ПЦР [27], ПЦР-SSCP [28], ПЦР-PIRA [29] и прямого секвениро-вания [30]. На электрофорезе после АС-ПЦР у скрытых носителей мутации видны два фрагмента, у здоровых животных один. Полиморфизм в гене CD18, обусловливающий BLAD-синдром [31] определяют посредством ПЦР-ПДРФ анализа с использованием эндонуклеазы рестрикции Taq I, при этом мутантному аллелю соответствует нерестрицированный фрагмент.
Для характеристики распространения скрытых носителей наследственных дефектов CVM и BLAD в динамике мы проанализировали результаты ДНК-тестирования быков-производителей и ремонтных бычков различных племенных предприятий России, выполненного в аккредитованной лаборатории молекулярно-генетической экспертизы [32] ВИЖ Россельхозакадемии.
результаты и обсуждение. Доля быков, скрытых носителей CVM на племпредприятиях России за период 2005-2010 гг. снизилась с 5,06.5,71 до 1,87 %, а в среднем за весь период составила 2,77 % (см. табл.). Следует отметить, что после стабильного, в течение четырех лет, уменьшения числа быков гетерозиготных носителей дефекта CVM, в 2010 г. детектирован их резкий рост. Этот факт, по-видимому, связан с тем, что в систему искусственного осеменения стали поступать
Таблица. статистика исследования быков-про-изводителей племенных предприятий россии на носительство cVM и BLAD
Год Число плем-предприятий Исследо- вано Выявлено скрытых носителей
быков n, гол. 1 %
2005 ЇА CVM 356 ЇЗ 5,06
2006 ЇЇ 245 ЇА 5,71
2007 27 494 9 1,82
2008 19 484 З 0,62
2010 15 156 5 3,21
2010 ЇЇ 107 2 1,87
Итого за 6 лет АЗ 1842 51 2,77
2005 7 BLAD 224 5 2,23
2006 6 79 2 2,53
2007 ЗА 611 ЇЗ 2,13
2008 21 476 12 2,52
2010 26 259 6 2,32
2010 20 141 Ї 0,71
Итого за 6 лет 5 CD * 1566 ЗА 2,17
* - включая племенные заводы и племенные репродукторы, в которых получают ремонтных бычков
потомки завезенных в страну племенных нетелей скрытых носителей этого наследственного дефекта.
Частота встречаемости рецессивного аллеля BL в бычьей популяции находится на стабильном уровне
2,13.2,53 % (см. табл.). Снижение величины этого показателя в 2010 г до 0,71 % свидетельствует об эффективности ДНК тестирования матерей быкопроизводящей группы.
Анализ регионального распространения наследственного дефекта ^М среди быков-производите-лей 7-и федеральных округов России показал, что в Южном и Дальневосточном федеральном округах такие животные отсутствуют. В Центральном ФО обнаружено 18 гол. скрытых носителей ^М, Северо-Западном - 14, Приволжском - 12, Сибирском - 5 и Уральском ФО 2 гол. Такая ситуация, с одной стороны, свидетельствует о высоком уровне селекционно-племенной работы, нацеленной на использование лучшего мирового генофонда в практике, а с другой - указывает на необходимость пристального контроля за племенным материалом, поступающим на территорию региона и страны в целом.
выводы. Таким образом, проведенные исследования позволили выявить 51 (2,77 %) и 34 (2,17 %) скрытых носителей наследственных дефектов BLAD и ^М соответственно, что указывает на необходимость пристального контроля племенного материала, поступающего на территорию регионов и страны в целом. Это позволит контролировать процесс распространения наследственных дефектов ^М и BLAD в молочном скотоводстве и избежать серьезных проблем с генофондом в будущем.
Литература.
1. Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А. Биотехнологические проблемы животноводства в XXI веке. - М.: РАСХН, 2008. - 508 с.
2. ЭрнстЛ.К., Зиновьева Н.А., Коновалова Е.Н., Гладырь Е.А., Бабаян О.В. Изучение влияния прилития крови голштинского скота на изменение генофонда крупного рогатого скота отечественных пород с использованием ДНК-микросателлитов // Зоотехния. - 2007. - № 12. - С. 2-4.
3. ЭрнстЛ.К., ЗиновьеваН.А., ГладырьЕ.А., Аль-КейсиТ.В., ЛущихинаЕ.М., ДаваахууЛ., ГореловП.В.,ЖунушовА.Т. Сравнительный анализ пород крупного рогатого скота Bos Taurus и домашнего яка Bos (Poephagus) Grunniens по микросателлитам //Зоотехния. - 2010. - № 8. - С. 5-7.
4. Зиновьева Н.А., Сизарева Е.И., Гладырь Е.А., Проскурина Н.В., Шавырина К.М. Некоторые аспекты использования микросателлитов в свиноводстве //Достижения науки и техники АПК. - 2010. - № 8. - С. 38-41.
5. Фисинин В.И., Гладырь Е.А., Волкова В.В., Севастьянова А.А., Зиновьева Н.А. Анализ генетической структуры пород домашних кур с использованием микросателлитных маркеров//Проблемы биологии продуктивных животных. - 2011. - Т.1. - С. 68-72.
6. Кривцов Н.И., Гладырь Е.А., Волкова В.В., Форнара М.С., Лебедев В.И., Зиновьева Н.А. Характеристика аллелофонда трех пород медоносной пчелы России с использованием микросателлитов//Проблемы биологии продуктивных животных, 2011. - Т. 1. - С. 41-45.
7. Гладырь Е.А., Зиновьева Н.А., Брем Г. Характеристика генофонда и выявление генеалогических связей между породами овец России с использованием ДНК-микросателлитов//Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. -2004. - № 2. - С. 26-28.
8. Гладырь Е.А., Селионова М.И., Зиновьева Н.А. Характеристика генофонда и выявление генеалогических связей между породами овец с использованием групп крови и ДНК-микросателлитов// Овцы, козы, шерстяное дело. - 2007. - № 4. - С. 19-25.
9. СтрекозовН.И., ЗиновьеваН.А., ГореловП.В., ЛистратенковаВ.И., КоноваловаЕ.Н., ЧернушенкоВ.К., ЭрнстЛ.К. Генетическая характеристика созданных типов скота бурой швицкой и сычевской пород с использованием полиморфизма микросателлитных локусов // Сельскохозяйственная биология. Серия: Биология растений. Серия: Биология животных. - 2010. № 2. - С. 10-15.
10. Гладырь Е.А., Горелов П.В., Маурчева В.Н., ШахинА.В., Чинаров Ю.И., Зиновьева Н.А. Оценка результативности тест-системы на основе микросателлитов в проведении ДНК-экспертизы крупного рогатого скота //Достижения науки и техники АПК. - 2011. - № 8. - С. 51-54.
11. Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А., Фролкин Д.А. Применение ДНК-диагностики для анализа генов-кандидатов локусов количественных признаков сельскохозяйственных животных// Животноводство России. - 2003. - Т. 1. - С. 218-220.
12. Зиновьева Н.А., Костюнина О.В., Гладырь Е.А., БанниковаА.Д., Харзинова В.Р., Ларионова П.В., Шавырина К.М., Эрнст Л.К. Роль ДНК-маркеров признаков продуктивности сельскохозяйственных животных// Зоотехния. - 2010. - № 1. - С. 8-10.
13. Коновалова Е.Н., Львина О.А., Сельцов В.И., Зиновьева Н.А. Гены белков молока и микросателлитные профили в популяциях симментальского скота различного происхождения// Сельскохозяйственная биология. Серия: Биология растений. Серия: Биология животных. - 2007. - № 6. - С. 35-40.
14. Костюнина О.В., Банникова А.Д., Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А. Влияние комплексного генотипа по ДНК-маркерам на воспроизводительные качества свиней крупной белой породы //Проблемы биологии продуктивныхживотных. - 2011. - Т. 1. - С. 38-41.
15. Харзинова В.Р., Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А. Полиморфизм ДНК-маркеров DGAT1, TG5 и GH у коров черно-пестрой породы в связи слинейной принадлежностью и уровнем молочной продуктивности//Проблемы биологии продуктивныхживотных. - 2011. - Т. 1. - С. 73-77.
16. ЭрнстЛ. К., Зиновьева Н.А, Гладырь ЕА Комплексный порокпозвоночника уголштинов//Животноводство России. -2007. - N12. - С. 51-53.
17. Марзанов Н.С., Попов А.Н., Зиновьева Н.А., Полежаева В.А., Игнатьев В.М., Брем Г. Скрининг гена BLAD-синдрома у животных черно-пестрого корня// Вестн. РАСХН. - 1997. - N 4. - С. 59-61.
18. Гладырь Е.А., Зиновьева Н.А., ЭрнстЛ.К., Костюнина О.В., Банникова А.Д., Кудина Е.П., Брем Г. Молекулярные методы в диагностике заболеваний и наследственныхдефектов у сельскохозяйственныхживотных//Зоотехния. - 2010. - №. 8. - С. 26-27.
19. Канадская ассоциация голштинского скота // Режим доступа: https://www.holstein.ca/ (дата обращения 29.10.2011).
20. Американская ассоциация голштинского скота // Режим доступа: http://www.holsteinusa.com/(дата обращения 29.10.2011).
21. Австралийская ассоциация голштинского скота //Режим доступа: http://www. holstein. com.au/index. php/services/genetics/ genetic-recessive /(дата обращения 29.10.2011).
22. Georges M., Coppieters W., Charlier C., Agerholm J., Fredholm M.. A genetic marker test for brachyspina and fertility in cattle // Мировой патент на изобретение № W0/2010/012690 приоритет от 27.07.2010.
23. Букаров Н.Г. Генетический код ВY-брахиспина в сертификатах голштинской породы // Молочное и мясное скотоводство. - 2010. - № 5. - С. 21-22.
24. Зиновьева Н.А., Попов А.Н., ЭрнстЛ.К., Морзанов Н.С., Бочкарев В.В., Стрекозов Н.И., Брем Г. Методические рекомендации по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве.-Дубровицы: ВИЖ, 1998.-47 с.
25. Правила определения видов организаций по племенному животноводству // Утверждены Приказом Минсельхоза России от 19 октября 2006 г. Приказ МСХРоссии № 402. - 2006.
26. Меркурьева Е.А., Абрамова З.В., Бакай А.В. и др. Генетика. - М., 1979.
27. Bendixen, C., Svendsen, S., Jensen, H., Panitz, F., Aasberg, A., Holm, L-E., Horn, P., Hoj, A., Thomsen, B., Nielsen, H., Jonker, M.Genetic test for the identification of carriers of complex vertebral malformations in cattle //Патент мировой US 7104544, действует с 22 августа2006года.
28. Thomsen, B., Horn P., Panitz F., Bendixen E., Petersen A.H., Holm L. A missense mutation in the bovine SLC35A3 gene, encoding a UDP-N-acetylglucosamine transporter, causes complex vertebral malformation. Genome Res. - 2006. - 16. - P. 97-105.
29. Meydan H., Yildiz M. A., Agerholm J.S. Screening for bovine leukocyte adhesion deficiency, deficiency of uridine monophosphate synthase, complex vertebral malformation, bovine citrullinaemia, and factor XI deficiency in Holstein cows reared in Turkey//Acta Veterinaria Scandinavica 2010. - V. 52. - P. 56-63. doi:10.1186/1751-0147-52-56.
30. Kanae, Y., Endoh, D., Nagahata, H., Hayashi, M.A. Method for detecting complex vertebral malformation in Holstein calves using polymerase chain reactionprimer introduced restriction analysis. J Vet. Diagn Invest, 2005, 17: 258-262.
31. Kehrli, Jr., Marcus E., Shuster, Dale E. Diagnostic assays for genetic mutations associated with bovine leukocyte adhesion deficiency// Патент США US 5234810, действует с 10 августа 1993.
32. Свидетельство о регистрации в Государственном племенном регистре лаборатории молекулярно-генетической экспертизы // Серия ПЖ77 № 000149, Приказ МсХ России № 595 от 29.11.2007 г.
the characteristics of regional populations of breeding bulls for genes
of heredity disease
L.K. Ernst, E.A. Gladyr, P.V. Gorelov, E.A. Demidova, R.R. Shajdullin, T.H. Faizov, G.S. Sharafutdinov, F.S. Sigabatullin, N.A. Zinovieva
Summary. Based on results of DNA testing performed in laboratory of molecular genetics expertise of the All-Russian state research institute of animal breeding of the Russian academy of agricultural science the characteristic of the frequency of animals carrying the heredity defect CVM (complex vertebral malformation) and BLAD (bovine leukocyte adhesion deficiency) in breeding and young bulls was done. The average frequency of mutant alleles caused CVM and BLAD was 2.77 and 2.17 per cent, respectively. The analysis of aria distribution of bulls carrying the recessive CV allele showed that the maximal carriers’ number was in Central, North-west and Privolzhskij territory. The efficiency of DNA diagnostic for decrease of the carriers’ frequency in Holstein cattle population in Russia was shown. Key words: heredity defects, complex vertebral malformation (CVM), bovine leukocyte adhesion deficiency (BLAD), molecular methods, DNA, test systems
УДК 575.174:631.523.5
ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ МИКРОСАТЕЛЛИТОВ ПРИ СОЗДАНИИ НОВОГО ТИПА МЯСНОГО СКОТА СИБИРИ*
E.A. ГЛЛДЫРЬ, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
ВИЖ Россельхозакадемии
Г.М. ГОH4AFEHКО, доктор биологических наук, зав. лабораторией
СибНИИЖ Россельхозакадемии П.В. ГОРБЛОВ, кандидат биологических наук, научный сотрудник
ВИЖ Россельхозакадемии Т.С. ГОРЯЧEBA младший научный сотрудник ВЛ. СОЛОШEНКО, академик Россельхозакадемии, директор
И.A. XРAМЦОBA, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник
СибНИИЖ Россельхозакадемии H.A. ЗИНОBЬEBA, член-корреспондент РAСXН, зам. директора
ВИЖ Россельхозакадемии E-mail: [email protected]
Резюме. Показан полиморфизм 13 микросателлитов у крупного рогатого скота симментальской, герефордской пород и их помесей F1. Aнализ аллелофонда изученных групп скота
*Исследования выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки РФ, проекты № 16.512.11.2212 и 14.740.12.0821.
показал высокое генетическое разнообразие. Среднее число аллелей на локус составило 8,83±0,89, 6,92±0,71 и 7,17±0,78, соответственно. У помесных животных F1 определены более высокие уровни гетерозиготности и выявлен существенный избыток гетерозигот, что, по всей видимости, связано с объединением аллелофонда исходных пород. Формирующийся массив симментал-герефордских помесей характеризуется высокой генетической консолидированностью (уровень вероятности отнесения индивидуума к собственной популяции по микросателлитам составил 90,3 %), что обусловлено жестким целевым отбором по показателям продуктивности и типа. Вместе с тем он генетически близок к исходным породам. У помесей F1 95,3 % всего разнообразия обусловлено внутри-популяционными различиями и только 4,7 % приходится на межпопуляционные различия. Предложенную систему анализа на основе микросателлитов можно рассматривать в качестве информативного инструмента для оценки интродукции исходных пород при создании нового мясного типа скота Сибири. Ключевые слова: микросателлиты, крупный рогатый скот, изменчивость, создание новых типов.
Повышение генетического потенциала мясной продуктивности разводимых пород скота и птицы на основе использования лучших отечественных и зарубежных селекционных достижений - приоритетная задача животноводства. Россия располагает племенными ресурсами, генетические возможности которых на практике еще далеко не реализованы, и остается,
