CC BY
25
Инженерно-технические науки Engineering and technical sciences
УДК 636.22/2/:612.017.11/12
ИНФОРМАЦИОННАЯ БАЗА ДАННЫХ В ОЦЕНКЕ ИММУНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЯРОСЛАВСКОЙ ПОРОДЫ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
А.В. Коновалов, Н.М. Косяченко, А.В. Ильина
Ярославский научно-исследовательский институт животноводства и
кормопроизводства
В статье рассмотрены систематизированные материалы многолетних исследований по ДНК маркированию животных, на основании которых создана база данных крупного рогатого скота ярославской породы по иммуногенетическим и молекулярно-генетическим параметрам. В базе представлены исследования локусов, контролирующих образование казеинов (каппа-казеин и бета-казеин) и кодирующих образование а-лактальбумина, белковых гормонов (пролактин и соматотропный гормон), а также установлен мониторинг животных по аллелям групп крови.
Ключевые слова: полнокомпонентная программа, анализ и управление селекционным процессом, ярославская порода крупного рогатого скота, иммуногенетические и мо-лекулярно-генетические модули, комплексный анализ.
Необходимым элементом селекционной работы с породой животных является мониторинг генетической ситуации, который позволяет определить направленность эффекта селекции. Результаты исследований показывают, что повышение продуктивности животных и улучшение воспроизводительных способностей можно достигнуть путем разнообразия генотипа, то есть насыщения стад генами, определяющими в данных условиях хорошую жизнеспособность животных. При этом молочная продуктивность повысится в результате удлинения сроков использования коров.
Генотипическая оценка и прогнозирование племенных качеств животного производятся в самые ранние сроки после
его рождения. Нет необходимости содержания, например, телят до случного возраста, покрытия и определение продуктивности по первой лактации. Животные с низкими племенными качествами выбраковываются уже при рождении. Также возможен подбор родительских пар для получения высокопродуктивного потомства с определенным геномом.
В последние 15-20 лет произошли серьезные изменения в структуре породного состава сельскохозяйственных животных. В животноводстве выделилось небольшое число пород, которые по основным хозяйственно-полезным признакам занимают ведущее место. Этот объективный процесс обусловлен конкуренцией пород. На этом фоне резко снизился
удельный вес других пород, ранее широко распространенных в стране, таких как ярославская порода крупного рогатого скота.
В молочном скотоводстве страны широко распространенным приемом для повышения продуктивных качеств, в частности обильной молочности, стало прилитие крови скота голштинской породы. Основываясь на законах популяци-онной генетики, голштинизация в итоге может привести к исчезновению свойственных определенным породам аллелей, к стиранию генетических различий между породами.
В настоящее время проводимые исследования в популяциях зачастую носят фрагментарных характер, их трудно сравнить и обобщить. В этой связи, целью наших исследований было создание базы данных крупного рогатого скота ярославской породы по генетическим параметрам, объединяющей полученные данные по ДНК маркированию и обеспечивающей стандартизацию показателей для будущего использования. В разработанной базе дана оценка генома животных, позволяющая изучить наследственность на уровне ДНК, что важно в условиях крупномасштабной селекции, когда от одного производителя получают множество тысяч потомков.
При выполнении работы использована генеалогическая информация программы «АРМС [1], контрольные элементы «Информационной базы данных по ярославской породе крупного рогатого скота» [2], биологический материал от животных из хозяйств ООО Плем-завод «Горшиха», ОАО Племзавод «им. Дзержинского», ОАО «Михайловское» и ОАО «Ярославское по племенной работе».
Иммуногенетические исследования включали в себя сведения об установлении групп крови по 10 системам групп крови. Генотипирование проводилось на основании Правил генетической экспер-
тизы племенного материала крупного рогатого скота [3].
Результаты представлены по 2459 головам крупного рогатого скота ярославской породы. Установлен мониторинг животных по аллелям групп крови, что обеспечивает контроль индивидуального происхождения животных с достоверностью 99,99%. Также представлены исследования локусов, контролирующих образование казеинов (каппа-казеин и бета-казеин) и кодирующих образование а-лактальбумина, белковых гормонов (про-лактин и соматотропный гормон).
Всего было исследовано:
— ген каппа-казеина, представленный двумя аллелями А и В (n=300 голов),
— ген альфа-лактальбумина, представленный двумя аллелями А и В (n=169 голов),
— ген бета-казеина, представленный двумя аллелями А и В (n=40 голов),
— соматотропный гормон, представленный двумя аллелями L и V (n=50 голов),
— ген пролактина, представленный двумя аллелями А и В (n=120 голов).
Выделение ДНК проводились по методикам, описанным Зиновьевой Н.А. [4] и Калашниковой Л.А.[5]. Определение полиморфизма генов проводили методом ПЦР-ПДРФ анализа.
База создана под СУБД Access 2010 c применением языка программирования Visual Basic версия 7/31. В пределах 7 модулей базы осуществляются следующие функции:
1. Поиск по ключам (дата рождения, принадлежность к родственной группе, хозяйства);
2. Оценка генетических констант с использованием встроенного модуля стат G (генетическая статистика):
- получение компонентов варианс-ного анализа,
- проведение корреляционного анализа при исключении отсутствующих дат,
- при подключении модуля Райта -оценка в разрезе факторных и кластерных анализов (возможно при наличии поголовья в пределах модуля 2000 голов).
Созданная база данных крупного рогатого скота ярославской породы, представляет полнокомпонентную программу анализа и управления селекционным процессом. Она включает семь модулей, основывающихся на иммуногене-тических и молекулярно-генетических маркерах (альфа-лактальбумин, бета-казеин, каппа-казеин, пролактин, сомато-тропин).
В иммуногенетическом модуле (быки) включена информация по 609 быкам-производителям, принадлежащим ОАО «Ярославское по племенной работе». В этот модуль включена информация по иммуногенетическому статусу и оценочной категории пробанда его отца и отца матери. Анализ базы показал, что 35% улучшателей по надою имеют антиген А2, 25% - А1. Для улучшателей по жирномолочности характерны аллели А2 и Y2. В иммуногенетический модуль (коровы) включена информация по 1850 коровам быкопроизводящих групп. Выявлено, что обильномолочностью отличаются животные с аллелями по ЕАВ - системе Б21'Р'0'У', Б'Бэ'О', В2У2Бз'СТ^', высоким содержанием молочного жира -Б21'Р^^', 12, У2А2'. Анализ по причинам выбытия выявил устойчивость к заболеванию маститами у коров с аллелями B2О2Y2D' и В2О2Р^^'.
Из оцененного поголовья в молеку-лярно-генетическом модуле по каппа-казеину 126 голов (42%) имеют генотип АА со средней продуктивностью: надой -6244,25 кг, МДЖ - 4,65%, МДБ - 3,39%. 130 (43%) голов имеют генотип АВ со средней продуктивностью: надой -5944,89кг, МДЖ - 4,54%, МДБ - 3,41%. 44 (15%) головы имеют генотип ВВ со средней продуктивностью: надой 6131,75кг, МДЖ - 4,63%, МДБ - 3,46%.
В модуле по а-лактальбумину 88 голов, являющихся носителем генотипа АА, имеют среднюю продуктивность: надой 6754,06 кг, МДЖ - 4,48%, МДБ -3,32%. 60 голов с генотипом АВ имеют среднюю продуктивность: надой -6724,79 кг, МДЖ- 4,43%, МДБ - 3,30%. 21 голова с генотипом ВВ имеет среднюю продуктивность: надой 6161,48 кг, МДЖ- 4,40%, МДБ - 3,36%.
Модуль по бета-казеину включает информацию по 40 коровам. 23 головы с генотипом АА имеют продуктивность: надой - 6975,74кг, МДЖ - 4,71%, МДБ -3,35%, 5 коров с генотипом АВ имеют надой - 7513,6кг, МДЖ- 4,51%, МДБ -3,13%, 12 голов с генотипом ВВ характеризуются надоем - 6320,33кг, МДЖ -4,89%, МДБ - 3,40%.
Модуль по пролактину включает информацию о 120 коровах, из них 51 голова с генотипом АА со средней продуктивностью: надой - 4843,14кг, МДЖ -4,53%, МДБ -3,42%, 54 головы с генотипом АВ имеют надой - 5112,97 кг, МДЖ -4,50%, МДБ -3,41% и 14 коров с генотипом ВВ имеют среднюю продуктивность: надой - 5151,94 кг, МДЖ - 4,61%, МДБ -3,43%.
Модуль по соматотропному гормону включает информацию по 50 коровам. Из них 28 голов с генотипом LL имеют среднюю продуктивность: надой -5933,36 кг, МДЖ - 4,51%, МДБ - 3,37%, 14 коров с генотипом LV имеют надой - 6635,00 кг, МДЖ - 4,05%, МДБ - 3,33% и 8 голов с генотипом VV имеют среднюю продуктивность: надой - 7825,00кг, МДЖ-3,97%, МДБ - 3,18%.
Созданная база данных по молеку-лярно-генетическим и иммуногенетиче-ским маркерам представляет информацию по генетическому разнообразию животных. Эти данные существенны для разработки стратегий по оптимизации сохранения и использования генетических ресурсов животных. Благодаря созданию молекулярно-генетической и им-
муногенетической базы открылась возможность комплексного анализа генов, напрямую или косвенно связанных с хозяйственно-полезными признаками сельскохозяйственных животных. Выявление предпочтительных вариантов таких генов позволит дополнительно к традиционному отбору животных проводить селекцию по генотипу непосредственно на уровне ДНК. В качестве потенциальных маркеров молочной продуктивности могут рассматриваться аллели генов молочных белков и гормонов, непосредственно участвующих в регуляции лактации.
Систематическое пополнение информации по генетическим маркерам позволит получить подробную картину динамики генетических процессов в породе и в отдельных хозяйствах, а также данные об изменениях в структуре генофонда породы и других объективных генетических параметрах. Данной базой могут пользоваться специалисты племенных заводов, племрепродукторов и животноводческих предприятий, желающих повысить молочную продуктивность и качество молока коров за короткое время и
меньшими затратами. В идеале, селекционную работу на основе молекулярно-генетического анализа должны вести все хозяйства, занимающиеся производством животноводческой продукции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Косяченко Н.М. Корнилов И.А., Красавина Н.И. Автоматизированное рабочее место селекционера // Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2009613920 от 22.07.2009.
2. Косяченко, Н.М., Коновалов А.В., Фураева Н.С. Информационная база данных по ярославской породе крупного рогатого скота // Свидетельство о государственной регистрации базы данных №2013620064 от 13.12.2012.
3. Дунин И.М., Правила генетической экспертизы племенного материала крупного рогатого скота / Дунин И.М., Новиков А.А Н.И. Романенко, Е.Д. Амбросьев.- ФГНУ "Росинфорагротех". - 2003. -48 с.
4. Зиновьева Н.А. Введение в ДНК- диагностику // Методы исследований в биотехнологии сельскохозяйственных животных. - ВИЖ, 2005.-С.134.
5. Калашникова Л. А. ДНК-технологии оценки сельскохозяйственных животных / Л. А. Калашникова, И. М. Дунин, В. И. Глазко, Н. В. Рыжова, Е. П. Голубина.-ВНИИплем. - 1999.- 148 с.
Рукопись поступила в редакцию 21.04.2015.
INFORMATION DATABASE IN THE EVALUATION IMMUNO-GENETIC AND MOLECULAR-GENETIC CHARACTERISTICS OF THE YAROSLAVL BREED OF CATTLE
A. Konovalov, N. Kosyachenko, A. Ilina
The article describes a systematic content of long-term research of the Federal state budgetary scientific institution of the «Yaroslavl scientific research Institute of livestock and fodder» at DNA marking of animals on the basis of which created a database of cattle yaroslavl breed on immunogenetic and molecular genetic parameters. The database includes studies of the loci that control the formation kaseinov (kappa-casein and beta-casein), and coding education a-lactalbumin, protein hormones (prolactin and growth hormone) and installed monitoring ani-mals for blood group alleles.
Key words: program analysis and control selection process, cattle, immunogenetic and molecular genetic modules, complex analysis.
