CC BY
86
УДК 636.2:577.212
ХАРАКТЕРИСТИКА У-СПЕЦИФИЧЕСКОЙ МИКРОСАТЕЛЛИТНОЙ ДНК У ЛОКАЛЬНЫХ ПОРОД КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА*
Т.Ю. КИСЕЛЕВА, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник ВНИИГРЖ
Ю. КАНТАНЕН, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник
Финский научно-исследовательский центр сельского хозяйства и продовольствия
В.П. ТЕРЛЕЦКИЙ, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник
И. А. ПАРОНЯН, доктор биологических наук, зав. лабораторией
ВНИИ генетики и разведения сельскохозяйственных животных
Е-mail: [email protected]
Резюме. Проанализирована Y- хромосомная ДНК по 6 микросателлитным маркерам от 63 быков, представляющих 8 пород крупного рогатого скота: ала-тауская, украинская белоголовая, серая украинская, красная горбатовская, юринская, истобенская, красная белорусская, бушуевская. Связь между породами обсуждается.
Ключевые слова: микросателлиты, крупный рогатый скот, Y- хромосома.
Внутривидовое биологическое разнообразие пород крупного рогатого скота (КРС) представляет интерес с точки зрения популяционной генетики, сохранения генофонда и служит источником ценных генотипов для практической селекции. Локальные (местные) популяции КРС, по сравнению с коммерческими породами, отличаются большей индивидуальной изменчивостью и, следовательно, дают больше возможностей для генетического анализа. Они могут обладать уникальными комбинациями аллелей и быть важным резервом генетической вариабельности для коммерческих пород домашних животных. Очевидно, что такие аллели необходимо выявлять, сохранять и использовать в селекционной работе [1,2].
Понимание генетической структуры различных пород крупного рогатого скота важно не только для создания оптимальных селекционных программ, но и для выявления новых методов борьбы с болезнями, уточнения эволюции домашних животных и составления планов сохранения ценных пород сельскохозяйственных животных. Наиболее распространенный метод изучения структуры популяций - генотипирование по аллелям микросателлитных локусов.
Генетический анализ микросателлитных маркеров используется:
для изучения наследственных заболеваний [3], а также эволюции и генетической структуры животных [4]; для доказательства наследственности [5]; в селекции по маркерам [6].
Причем, анализ У-специфичных микросателлитов
*Работа поддержана Международным грантом «Бипаге», финансируемым Финской академией наук, Финским Министерством сельского хозяйства и леса, грантом РФФИ № 09-04-00063-а
Достижения науки и техники АПК, №06-2010 __
позволяет проследить наследуемость по мужской линии [7], митохондриальной ДНК - по женской [8]. Молекулярный анализ Y-специфичной микросателлитной ДНК дает возможность точно реконструировать эволюцию мужского пола, поскольку Y-хромосома за исключением двух небольших районов на дистальных концах обоих плеч не вступает в кроссинговер во время мейоза и не участвует в рекомбинации. Поэтому генетическая вариабельность ее нерекомбинативной части определяется только мутационным процессом. То есть отцовские линии представляют собой последовательную «запись» мутационных событий в продолжительном ряду поколений.
Цель нашей работы - анализ длины микросателлитов Y-хромосомы локальных пород крупного рогатого скота.
Условия, материалы и методы. Образцы спермы 63 быков 8 пород (алатауская, украинская белоголовая, серая украинская, красная горбатовская, юринская, истобенская, красная белорусская, бушуевская) были отобраны в спермобанке лаборатории генофонда ВНИИГРЖ. Анализ микросателлитов проводили в Сельскохозяйственном научном центре Финляндии, расположенном в Jokioinen. Концентрацию ДНК доводили до 10 ng/ml, концентрацию праймеров - до 10 pmoi/ц!. Анализ ДНК проводили по 6 микросателлитным локу-сам - INRA 124, INRA126, INRA189, DYZ1, BYM1, BM861. Для ПЦР реакции использовали амплификаторы ПТС-100 (Programmed Therminal Controller) и ПТС-200 (Preliner Therminal Cycler). Результаты анализа ПЦР реакции проверяли в агарозном геле. Электрофоретическое разделение фрагментов ДНК проводили на приборе ALF Express automated DNA sequecer. Для идентификации аллелей микросателлитных локусов использовали программу ALF Win Fragment Analyser 1.00.36. Точную длину аллели определяли путем сопоставления с длинами аллелей маркерных животных, приведенными в таблице международных стандартов.
Результаты и обсуждение. Анализ Y-специфичной микросателлитной ДНК показал наличие полиморфизма по длине у всех микросателлитов (см.табл.).
Наиболее полиморфным оказался микросателлит INRA189. У него обнаружено 6 аллелей (88, 90, 98, 100, 102, 104 п.н.). Аллель длиной 88 пар нуклеотидов, выявленная только у быков бушуевской породы также описана у индийского зебувидного скота [8]. Родина бушуевской породы - Узбекистан, где в начале 20 века скрещивали местный зебувидный скот с быками голладс-кой, швицкой и, возможно, симментальской пород и разводили помесей в себе. Так, образовался массив скота молочного направления, который в 1936 г. признали самостоятельной бушуевской породой [10].
Аллель длиной 90 пар нуклеотидов обнаружена у одного из двух обследованных быков серой украинской породы. Она относится к числу одной из самых древних по происхождению и наиболее близка к венгерскому скоту. Из литературы известно, что такая же аллель найдена у африканского скота N’Dama (Bos taurus).
У микросателлитов INRA124, BYM1, BM861 обнару-
--------------------------------------------- 61
Таблица. Длины аллелей Y-специфических микросателлитов у быков различных пород
Порода (число быков) Длины аллелей микросателлитных локусов (пар нуклеотидов)
INRA124 INRA126 INRA189\ DYZ1 BYM1 BM861
Украинская белоголовая (11) 132 184,186, 98, 100, 360, 258 158
188 102 366
Юринская (6) 132 186 102 360 258 158
182,184,
Истобенская (9) 132 186 98 366 258 158
182,184, 360,
Красная белорусская (23) 132 186,188 98, 102 366 258 158
360, 156,
Бушуевская (4) 130, 132 184, 186 88, 98 366 258 158
182,184, 102, 360, 256,
Алатауская (6) 132 186 104 362 258 158
Красная горбатовская (2) 132 186 102 360 258 156
90, 256,
Серая украинская (2) 132 186 104 360 258 158
жено по две аллели. Обладателями уникальных аллелей длиной 130 пар нуклеотидов у микросателлита !ШД124 и 156 пар нуклеотидов у ВМ861, которые характерны и для зебувидного скота, оказались только быки бушуевской породы.
Аллель микросателлита ВУМ1 длиной 258 пар нуклеотидов встречалась у всех изученных пород, длиной 256 пар нуклеотидов - только у одного быка алатаус-кой породы и одного быка серой украинской породы.
У 6 быков юринской и 2 быков красной горбатовской пород отмечены одинаковые показатели по всем исследуемым микросателлитам. Это вероятно можно объяснить тем, что родоначальник обеих указанных пород тирольский скот. У микросателлита !ШД126 в наших исследования обнаружено 4 аллели. У быков юринской, красной горбатовской и серой украинской пород выявлена только одна аллель длиной 186 пар нуклеотидов. Все 4 аллели найдены у быков красной белорусской породы.
У изученных быков бушуевской, красной белорусской, украинской белоголовой и алатауской пород установлено по 11 аллей 6-и микросателлитов. По 8 аллелей было обнаружено у быков серой украинской и истобен-ской пород и по 6 аллелей у животных красной горбатов-
ской и юринской пород.
Всего у 63 исследованных быков установлено 15 гаплотипов (соответственно по микросателлитам !1чтД124-!1чтД126-ВМ861-ОУ71-!ШД189-ВУМ1):
(132-184-158-362-104256) - 1 гол.;
(132-182-158-360-102258) - 4 гол.;
(132-186-158-360-102258) - 12 гол.;
(132-184-158-360-102258) - 4 гол.;
(132-186-158-366- 98258) - 15 гол.;
(132-188-158-366-98258) - 3 гол.;
(132-184-158-360-98-258) - 1 гол.;
(132-188-158-360-102-258) - 1 гол.
(132-188-158-366-100-258) - 1 гол.
(132-186-158-360-104-258) - 1 гол.
(132-186-158-360-90-256) - 1 гол.;
(132-182-158-366-98-258) - 4 гол.;
(132-184-158-366-98-258) - 12 гол.;
(130-186-156-360-88-258) - 2 гол.;
(130-184-156-360-88-258) - 1 гол.
Доля наиболее часто встречающехся гаплотипаов составляла 23,8 и 19 %. Семь разных гаплотипов были единичными. При анализе У-специфической микроса-теллитной ДНК по тем же маркерам (за исключением !ЫЯД126) у 405 быков, представляющих 54 породы Евразии, гаплотип 132-158-366-98-258 найден у 262 [10].
Выводы. Мы проанализировали частоту встречаемости аллелей 6 микросателлитов, находящихся на У-хромосоме крупного рогатого скота. Изучение вариабельности У-хромосомы в современных популяциях позволяет прояснить проблемы происхождения по отцовской линии и генетического разнообразия различных пород животных. Составление гаплотипов для образцов спермы животных поможет в составлении планов селекционной работы.
Литература.
1. Notter D. R. The importance of genetic diversity in livestock population of the future // Journal of Animal science. 1999, 77, 61-69.
2. Hall S.J.G., Bradley D.G. Conserving livestock breed biodiversity // Trends in Ecology & Evolution, 1995, 10, 7, 267-270.
3. Ashley C.N., Warren S.T. Trinucleotide repeat expansion and human disease // Annu. Rev.Genet.1995, V.29, 703-728.
4. Rendo F. Iriondo M., Jugo BM., at. al Analysis of the genetic structure of endangered bovine breeds from the Western Pyrenees using DNA microsatellite markers // Biochem Genet. 42:99-108.
5. Heyen D.W., Beever J.E. et. al. Exclusion probabilities of 22 bovine
microsatellite markers in fluorescent multiplexes for semiautomated parentage testing // Anim.Genet., 1997, 28, 21-27.
6. Gutierrez - Gil.B., Wiener P., Nute G. R. et. al. Detection of quantitative trait loci for meat quality trates in cattle // Anim. Gen., 2008, 39, 51-61.
7. Edwards C.J., Gaillard C., Bradley D.C., Macl lugh D.E. Y-specific microsatellite polymorphisms in a range of bovid species // Animal Genetics, 2000, 31, 127-130.
8. Tapio M. Sheep Mitochondrial DNA Variation in European, Caucasian, and Central Asian Areas // Mol. Biol. Evol., 2006, 23, 9, 1776-1783.
9. Дмитриев Н.Г. Породы скота по странам мира. 1978. - М. Изд-во Колос , 352 с.
10. Kantanen J., Edwards C.J., Bradley D.G., et al. Maternal and paternal genealogy of Eurasian taurine cattle // Heredity, 2009, 103, 404-415.
CHARACTERISTICS OF Y- SPECIFIC MICROSATELLITE DNA IN LOCAL CATTLE BREEDS T.Y. Kiselyova, J. Kantanen, V.P. Terletskiy, I.I. Paronyan
Summary. Y-chromosomal DNA employing 6 microsatellite markers in 63 bulls representing 8 cattle breeds: Alatausk, Ukrainian Whiteheaded, Grey Ukrainian, Byelorussian Red, Istoben, Yurinsk, Bushuev, Red Humpbacked were analyzed. The relationship among the cattle breeds are discussed.
Key words: microsatellites, cattle, Y-chromosome.
62 ----------------------------------------------- ______________ Достижения науки и техники АПК, №06-2010
