Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ЧЁРНО-ПЁСТРОЙ ПОРОДЫ САМАРСКОГО ТИПА'

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ЧЁРНО-ПЁСТРОЙ ПОРОДЫ САМАРСКОГО ТИПА Текст научной статьи по специальности «Животноводство и молочное дело»

CC BY
120
45
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КРУПНЫЙ РОГАТЫЙ СКОТ / CATTLE / ГЕНОТИПЫ / GENOTYPES / КАППА-КАЗЕИН / KAPPA-CASEIN / БЕТА-ЛАКТОГЛОБУЛИН / BETA-LACTOGLOBULIN / МАРКЕРНАЯ СЕЛЕКЦИЯ / MARKER-ASSISTED SELECTION

Аннотация научной статьи по животноводству и молочному делу, автор научной работы — Калашникова Л.А., Грашин В.А., Грашин А.А.

Коровы самарского типа чёрно-пёстрой породы отличаются повышенным уровнем надоев молока, выхода молочного жира и белка. Целью работы было исследование полиморфизма и оценка частот встречаемости аллелей и генотипов по локусам каппа-казеина, бета-лактоглобулина и комбинации комплексных генотипов у коров самарского типа и быков-производителей голштинской и черно-пестрой×голштинской породы. Препараты ДНК были выделены из крови 129 коров и из семени 9 быков-производителей. В исследованных выборках из двух хозяйств частота встречаемости аллеля А каппа-казеина составили 0,84 и 0,91, аллеля В - 0,16 и 0,09. Частота встречаемости аллеля В бета-лактоглобулина - 0,54 и 0,42, аллеля А - 0,47 и 0,58. В популяции самарского типа встречаются генотипы АА гена каппа-казеина, АВ гена бета-лактоглобулина, комплексные генотипы АВ/АА, ВВ/АА, АА/АА и отсутствуют генотипы ВВ/ВВ, АВ/ВВ, АА/ВВ. Частота встречаемости аллеля В каппа-казеина у быков-производителей составила 0,166, частота аллеля А - 0,834. Частота аллеля В бета-лактоглобулина составила 0,388, частота аллеля А - 0,612. У быков-производителей черно-пестрой породы наблюдается преобладание аллеля В бета-лактоглобулина, и наоборот, аллеля А гена каппа-казеина. Чаще встречаются комплексные генотипы АВ/АА, АА/АА и АА/АВ. Дальнейшую работу по совершенствованию самарского типа целесообразно проводить в направлении повышения генетического потенциала молочной продуктивности и улучшения белковомолочности с использованием ДНК-технологий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по животноводству и молочному делу , автор научной работы — Калашникова Л.А., Грашин В.А., Грашин А.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study of gene polymorphism of milk proteins in Black-and-White cattle of Samara type

Black-and-White сows of Samara type have increased milk yield, output of milk fat and protein. The aim was to study the polymorphism and assess alleles and genotypes frequencies for loci of kappa-casein, beta-lactoglobulin and combinations of complex genotypes in herds of cows of Samara type and in Holstein and Holsteins×Black-and-White bull-sires. Preparations of DNA were extracted from the blood of 129 cows and from semen of 9 bull-sires. In the studied samples from two farms, the frequencies for allele A of kappa-casein were 0.84 and 0.91, for allele B - 0.16 and 0.09. The frequencies for allele B of beta-lactoglobulin were 0.54 and 0.42, for allele A - 0.47 and 0.58. In population of Samara type cows, there were identified genotypes AA for kappa-casein gene, AB for beta-lactoglobulin gene, complex genotypes AB/AA, BB/AA, AA/AA and genotypes BB/BB, AB/BB, AA/BB were missing. The frequency for allele B of kappa-casein in bull-sires was 0.166, the frequency of allele A - 0.834. The frequency for allele B of beta-lactoglobulin was 0.388, and the frequency of allele A - 612. In bulls of Black-and-White breed, the prevalence of B alleles was indicated for beta-lactoglobulin, and vice versa, allele A of kappa-casein gene. More common were complex genotypes AB/AA, AA/AA and AA/AB. Further work on the improvement of the Samara-type is advisable to carry out in the direction of increasing the genetic potential for milk production, milk fat and protein output using DNA technology.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ЧЁРНО-ПЁСТРОЙ ПОРОДЫ САМАРСКОГО ТИПА»

ВОСПРОИЗВОДСТВО, РАЗВЕДЕНИЕ, СЕЛЕКЦИЯ И ГЕНЕТИКА

УДК 636 237.21.082

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ЧЁРНО-ПЁСТРОЙ ПОРОДЫ САМАРСКОГО ТИПА

Калашникова Л.А., Грашин В.А., Грашин А.А.

ВНИИ племенного дела, Лесные Поляны Московской обл., Российская Федерация

Коровы самарского типа чёрно-пёстрой породы отличаются повышенным уровнем надоев молока, выхода молочного жира и белка. Целью работы было исследование полиморфизма и оценка частот встречаемости аллелей и генотипов по локусам каппа-казеина, бета-лактоглобулина и комбинации комплексных генотипов у коров самарского типа и быков-производителей голштинской и черно-пестрой*голштинской породы. Препараты ДНК были выделены из крови 129 коров и из семени 9 быков-производителей. В исследованных выборках из двух хозяйств частота встречаемости аллеля А каппа-казеина составили 0,84 и 0,91, аллеля В — 0,16 и 0,09. Частота встречаемости аллеля В бета-лактоглобулина — 0,54 и 0,42, аллеля А — 0,47 и 0,58. В популяции самарского типа встречаются генотипы АА гена каппа-казеина, АВ гена бета-лактоглобулина, комплексные генотипы АВ/АА, ВВ/АА, АА/АА и отсутствуют генотипы ВВ/ВВ, АВ/ВВ, АА/ВВ. Частота встречаемости аллеля В каппа-казеина у быков-производителей составила 0,166, частота аллеля А - 0,834. Частота аллеля В бета-лактоглобулина составила 0,388, частота аллеля А - 0,612. У быков-производителей черно-пестрой породы наблюдается преобладание аллеля В бета-лактоглобулина, и наоборот, аллеля А гена каппа-казеина. Чаще встречаются комплексные генотипы АВ/АА, АА/АА и АА/АВ. Дальнейшую работу по совершенствованию самарского типа целесообразно проводить в направлении повышения генетического потенциала молочной продуктивности и улучшения белковомолочности с использованием ДНК-технологий.

Ключевые слова: крупный рогатый скот, генотипы, каппа-казеин, бета-лактоглобулин, маркерная селекция

Проблемы биологии продуктивных животных, 2015, 4: 18-28

Введение

Как показывают отечественные достижения и опыт зарубежных стран с развитым молочным животноводством, эффективность любого стада зависит от целенаправленной селекционно-племенной работы, основанной на широком использовании методов популяционной генетики, быков-улучшателей и организации полноценного кормления животных. В молочном скотоводстве все большее значение приобретают генетическая оценка особей (Сермягин и др., 2015), типов и пород с использованием различных маркеров, включая полиморфные системы белков, группы крови и последовательности ДНК, оценка их связи с различными типами молочной продукции, носительство мутаций и наследственных болезней.

В настоящее время использование ДНК-технологий для генотипирования животных является приоритетным направлением в области молочного скотоводства. Суть его заключается в поиске и анализе генов, позволяющих маркировать локусы количественных хозяйственно-полезных признаков и вести отбор с помощью маркеров (MAS-selection, маркер-зависимая селекция). Преимущество ДНК-технологий заключается также в том, что генотип животного можно определить в раннем возрасте, что является важным фактором в селекционной работе.

По данным материалов «Ежегодника по племенной работе в молочном скотоводстве в хозяйствах Российской Федерации, 2015 г.», поголовье крупного рогатого скота по состоянию на 1 января 2015 г. составило 19,3 млн. голов, в том числе 8,5 млн. коров. Пробонитиро-ванное поголовье относится к 24 породам и 23 типам, среди которых доминирующее положение по численности занимают животные чёрно-пёстрой породы - 1666 тыс. голов (56,6 %).

Необходимо отметить, что в настоящее время ведется работа по выведению новых типов черно-пестрого скота; каждый из внутрипородных типов создается по своей программе, с учетом конкретных условий зоны. Как правило, создание типов осуществляется одновременно, как путем чистопородного разведения голштинского скота, так и путем воспроизводительного скрещивания с животными местной популяции черно-пестрого скота. Под типом обычно понимается структурная единица породы, внутрипородная группа животных, характеризующихся заметными различиями в телосложении, продуктивности, устойчивости к заболеваниям и другим неблагоприятным условиям внешней среды (Дунин и др. 2013).

Целесообразность эффективного разведения новых типов в каждой природно-климатической зоне определяется сравнением уровня молочной продуктивности полученных животных с продуктивностью исходной чёрно-пёстрой породы. Самарский тип крупного рогатого скота прошёл апробацию в качестве селекционного достижения (патент РФ №3172, 2006 г.) и допущен к хозяйственному использованию. Животные адаптированы к условиям Среднего Поволжья, хорошо приспособлены для эксплуатации на крупных молочных комплексах, а также эффективны для разведения в фермерских и личных подсобных хозяйствах. В Самарской области в 2014 году фактическая молочная продуктивность коров чёрно-пёстрой породы в сельскохозяйственных предприятиях составила 4825 кг молока, при содержании жира 3,78% и белка — 2,93%. Коровы самарского типа по надою молока превосходили областной показатель на 883 кг (18,3%), по жирности - на 0,11%, по содержанию белка — на 0,23%, по выходу молочного жира на 39,4 кг и белка на 38,8 кг соответственно. Живая масса составила в среднем 551 кг, при этом индекс молочности коров самарского типа составляет 1035 кг молока на 100 кг живой массы.

С помощью ДНК-диагностики выявляют полиморфные варианты генов — маркерные аллели, связанные с желательными признаками продуктивности, для того чтобы вести селекцию на уровне генома (Калашникова и др., 2001; Калашникова и др., 2010). При отборе животных, несущих необходимые варианты генов, определяющие искомые характеристики продуктивности, эффективность селекционной работы существенно возрастает (Tsiaras et al, 2005; Kucerova et al., 2006).

Интерес для молочного животноводства представляют гены, кодирующие белки молока, - каппа-казеин (CSN3) и бета-лактоглобулин (LGB). Ген CSN3 - один из немногих известных генов, непосредственно связанный с признаками белковомолочности, а LGB - с технологическими свойствами молока, как показатель его биологической ценности. Во всех ведущих генетических центрах мира это направление селекции рассматривается как инновационное. Кроме того, молокоперерабатывающие предприятия предъявляют повышенные требования к качественным показателям молочного сырья, поэтому для приготовления белковомо-лочных продуктов предпочтительным является молоко коров, имеющих в своем геноме аллель В генов каппа-казеина и бета-лактоглобулина.

Некоторые генетические варианты молочных белков существенно влияют на продуктивные качества животных, физико-химические свойства молока, его технологические свойства, поэтому могут выступать в роли генетических маркеров (Lunden, 2000; Lirón et al., 2002; Strzalkowska et al., 2002; Rischkowsky, Pilling 2007; Manatrinon et al., 2008; Калашникова и др. 2009; Павлова и др., 2011; Грашин, 2011; Марзанов и др. 2011; Грашин, 2012; Дунин и др., 2013; Калашникова, Хабибрахманова, 2013). По результатам опытов, проведенных в лаборатории ДНК-технологий ВНИИплем были установлены закономерности, характеризующие частоту встречемости генотипов и аллелей в ряде регионов РФ.

В популяции коров сибирского типа черно-пестрой породы, принадлежащих племза-воду «Таежный», преобладает гетерозиготный генотип АВ и составляет 52% от общего поголовья, 40% животных имеют генотип АА и 8% — генотип ВВ. Частота встречаемости аллель-ного варианта А гена каппа-казеина — 0,66, а частота желательного аллеля каппа-казеина В — 0,34 (Денисенко, 2004)

Частота встречаемости генотипа ВВ каппа-казеина у чистопородных коров ярославской породы составила 11,1%, у голштино-ярославских помесей — 7,4%, в группе коров Михайловского типа генотип ВВ обнаружен лишь у двух голов (4,35%). В целом по породам частота аллеля А и В каппа-казеина составила 0,64 и 0,36 (Ярославская), 0,74 и 0,26 (голштино-ярослаские помеси), 0,82 и 0,18 (Михайловский тип) соответственно (Тамарова, Ярлыков, 2008).

В популяции коров Кулундинского типа красно-степной породы выявлены следующие частоты аллелей каппа-казеина: А — 0,71, В - 0,29, в совхозе «Москворецкий» Московской области в стаде черно-пестрой породы: А — 0,60, В - 0,40; частоты аллелей бета-лактоглобулина у Кулундинского типа красно-степной породы: А — 0,71, В - 0,29; у голшти-низированных коров черно-пестрой породы в совхозе «Москворецкий» Московской области: А - 0,463, В - 0,537.

При изучении встречаемости комбинированных генотипов каппа-казеин/бета-лактоглобулин было получено следующее распределение животных по комбинациям генотипов CSNЗ/LGB: 6 (8,6%) быков-производителей холмогорской породы татарского типа имели комбинацию АА/АА, 18 (25,7%) — комбинацию АА/АВ, 24 (34,3%) — АА/ВВ, 2 (2,9%) — АВ/АА, 5 (7,1%) — АВ/АВ, 11 (15,7%) — АВ/ВВ, 1 (1,4%) — ВВ/АА и 3 (4,3%) быка — ВВ/АВ (Валиуллина и др., 2007).

В последнее время проводятся исследования по изучению генетического полиморфизма молочных белков и определению частот встречаемости генотипов молочного белка у различных пород крупного рогатого скота. Как правило, исследователи идут по пути изучения конкретного стада (племенного репродуктора, племенного завода) или быков-производителей. Изучение комплекса хозяйств, объеденных общими условиями (по типу), встречается редко. В этой связи изучение полиморфизма генов молочных белков в стадах, объединённых общими условиями, представляет научный интерес, как для генетического анализа подразделённых популяций (Кузнецов, 2014), так и для оценки генотипа животных при маркер-направленной и геномной селекции (Кузнецов, 2012).

Целью данной работы было исследование полиморфизма и оценка частот встречаемости аллелей и генотипов по локусам каппа-казеина, бета-лактоглобулина и комбинации комплексных генотипов у коров cамарского типа черно-пестрой породы и быков-производителей, использовавшихся при подборе родительских пар.

Материал и методы

Исследования проведены в лаборатории ДНК-технологии ВНИИплем в период 20132014 гг. Источником оценки аллелофонда служили данные, полученные по коровам черно-пестрой породы самарского типа в ЗАО «Луначарск» (хозяйство-оригинатор), ООО «Племенной завод «Дружба» (далее ПЗ «Дружба») и по быкам-производителям голштинской и черно-пестрой^голштинской породы в ОАО «Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных» (далее - ОАО «ГЦВ»). Средний уровень продуктивности коров в хозяйствах составлял 5500 и 6300 кг молока соответственно. Для исследования использовалась кровь, взятая из яремной вены у 129 лактирующих коров.

Выделение ДНК из крови, ПЦР-анализ на каппа-казеин и бета-лактоглобулин проводили в лаборатории ВНИИплем по ранее отработанной технологии. Для гена каппа-казеина на генотип АА указывало наличие фрагмента длиной 530 п.н.; генотип АВ - 530, 400 и 130 п.н.; генотип ВВ - 400 и 130 п.н. Нуклеотидная последовательность праймеров для CSN3:

F:5'-ata-gcc-aaa-tat-atc-cca-att-cag-t-3', R:5'-ttt-att-aat-aag-tcc-atg-aat-ctt-g -3'(Denicourt et al., 1990). ПЦР-программа: «горячий старт» — 5 мин при 93оС; 35 циклов: денатурация - 30 с при 93оС, отжиг — 1 мин при 60оС, синтез - 1 мин при 72оС; достройка - 5 мин при 72оС. Для гена бета-лактоглобулина генотипу АА соответствовали фрагменты длиной 153 и 109 п.н.; генотипу АВ - 153, 109, 79, 74 п.н., генотипу ВВ - 109, 79, 74 п.н. Нуклеотидная последовательность праймеров для BLG (Medrano, 1990): F:5'-gtc-ctt-gtg-ctg-gac-acc-gac-tac-a - 3', R: 5'-cag-gac-acc-ggc-tcc-cgg-tat-atg-a - 3'. ПЦР-программа: «горячий старт» - 5 мин при 94оС; 35 циклов: денатурация - 60 с при 94оС, отжиг - 60 с при 60оС, синтез - 60 с при 72оС; достройка - 5 мин при 72оС. Достоверность генотипов каппа-казеина подтверждалась с помощью рестрик-тазы - Hind III, бета-лактоглобулина - Hae III.

Частоту встречаемости генотипов определяли по формуле: P= n/N, частоту отдельных аллелей определяли по формуле Е.К. Меркурьевой (1977):

Pa = (2nAA+nAB)/2N QB = (2nBB+nAB)/2N

Для оценки избытка гетерозигот в изучаемых выборках животных использовали критерий хи-квадрат (Меркурьева, 1977):

у2 _у (Но-Не)2

1 не

Соответствие фактического распределения генотипов ожидаемому проверяли методом хи-квадрат. Ожидаемые результаты частот генотипов в исследуемой популяции рассчитывали по закону Харди-Вайнберга.

Родительский индекс быка определяли по формуле (Кравченко, 1973):

РИБ=(2М+ММ+МО)/4,

где: М - наивысшая продуктивность матери; ММ - наивысшая продуктивность матери матери; МО — наивысшая продуктивность матери отца.

Результаты и обсуждение

Электрофореграмма фрагментов рестрикции гена CSN3 приведена на рис. 1.

501+489 404 331 242 190

147

111+110

67

М

ВВ

АА

АВ

АА

АВ

Рис. 1. Результаты электрофореза рестриктных фрагментов гена СБЫЗ;

М - маркерриС19 ОЫА/М$р1.

Результаты исследования генотипов коров чёрно-пёстрой породы по локусу гена каппа-казеина (CSN3), принадлежащих ЗАО «Луначарск» и ПЗ «Дружба», представлены в (табл. 1). Распределение количества коров по генотипам локуса каппа-казеина в ЗАО «Луначарск» было следующим 41 (72%) имели генотип АА, ответственный за синтез белка А каппа-казеина, 14 (25%) - CSN3 АВ (имеет место кодоминирование и синтезированный каппа-казеиновый белок данного CSN3 АВ генотипа обладает промежуточными свойствами вари-

антов А и В), 2 (3,5%) имели генотип ВВ, ответственный за синтез белка В CSN3. Частота аллеля А составила 0,842, CSN3 В - 0,158.

Наблюдаемые частоты встречаемости гомозиготных генотипов CSN3 АА и CSN3 ВВ и гетерозиготных CSN3 АВ незначительно превышали ожидаемые значения, за исключением ПЗ «Дружба». В исследованной популяции коров черно-пестрой породы самарского типа сохраняется генетическое равновесие (х2 от 0,33 до 1,81; df = 1; Р>0,05).

Результаты исследования генотипов по локусу гена бета-лактоглобулина (LGB) у коров чёрно-пёстрой породы, принадлежащих базовым хозяйствам, представлены в табл. 1. При исследовании генетических вариантов LGB наблюдается картина распределения аллелей и генотипов, отличная от вариантов CSN3 (рис. 2).

Таблица 1. Полиморфизм гена каппа-казеина и бета- лактоглобулина в популяции коров

черно-пестрой породы самарского типа

Хозяйство П Распределение Частота генотипа, % Частота аллелей, % х

геноти- АА АВ ВВ А В

пов П % П % п %

ген каппа- казеина

ЗАО «Луна- 57 Н* 41 71,9 14 24,6 2 3,51 0,842 0,158 0,33

чарск» О* 70,9 26,6 2,49

ПЗ «Дружба» 70 Н* 57 81,4 13 18,6 0 - 0,907 0,093 0,73

О* 82,3 16,8 0,90

ген бета-лактоглобулина

ЗАО «Луна- 59 Н* 15 25,4 25 42,4 19 32,9 0,466 0,534 1,30

чарск» О* 21,7 49,8 28,5

ПЗ «Дружба» 70 Н* 20 28,6 41 58,6 9 12,9 0,579 0,421 2,83

О* 33,5 17,7 48,8

Примечания: *Н - наблюдаемое число генотипов; *О - ожидаемое число генотипов

ВВ АА АВ АВ АА АВ М

501+489 404 331

242

190

147

111+110

67

Рис. 2. Результаты электрофореза рестриктных фрагментов гена BLG;

М - маркерpUC19 DNA/MspI

В отношении гена бета-лактоглобулина, в этих хозяйствах чаще встречаются гетерозиготные генотип LGB АВ (42,4-58,6), доля гомозиготных генотипов АА и ВВ LGB (25,228,6) и (32,9-12,9) соответственно. Таким образом, частота аллеля LGB В в ЗАО «Луначарск» составила 0,534, а аллеля LGB А - 0,466, в ПЗ «Дружба» частота аллеля В - 0,421, а частота аллеля А - 0,579.

Данные по встречаемости комплексных генотипов одновременно по двум генам бета-лактоглобулина и каппа-казеина приведены в табл. 2. Среди всего изученного поголовья ко-

ров ЗАО «Луначарск» (п=57) из 9 теоретически возможных комплексных генотипов бета-лактоглобулина/каппа-казеина (АА/АА, АА/АВ, АА/ВВ, АВ/АА, АВ/АВ, АВ/ВВ, ВВ/АА, ВВ/АВ и ВВ/ВВ) выявлено 8 генотипов LGB/CSN3. Комбинации генотипов бета-лактоглобулин / каппа-казеин ВВ/ВВ не выявлено. Более трети поголовья коров имеют генотип АВ/АА (33,3%). Пятая часть поголовья обладает генотипом АА/АА, ВВ/АА (19,3%). Реже встречаются коровы с генотипами ВВ/АВ (12,3%). Частота встречаемости генотипа АВ/АВ и АА/АВ составила от 7,0 до 5,3% соответственно. Оставшиеся генотипы АВ/ВВ и АА/ВВ не превышают 2% (1,8%).

В исследованном стаде коров ПЗ «Дружба» (п=70) выявлено 6 комплексных генотипов из 9 возможных.

Таблица 2. Встречаемость комплексных генотипов бета-лактоглобулина и каппа-казеина у коров черно-пестрой породы самарского типа

Хозяйства Комплексные генотипы LGB / СБШ

АА/АА АА/АБ АА^ AB/AA AB/AB AB/BB BB/AA BB/AB BB/BB

ЗАО «Луна- п 11 3 1 19 4 1 11 7 0

чарск» % 19,3 5,3 1,8 33,3 7,0 1,8 19,3 12,3 0

ПЗ «Дружба» п 15 5 0 34 7 0 8 1 0

% 21,4 7,1 0 48,6 10,0 0 11,4 1,4 0

Таким образом, наиболее часто в популяции черно-пестрого скота самарского типа встречаются генотипы АА гена каппа-казеина, АВ гена бета-лактоглобулина, комплексные генотипы АВ/АА, ВВ/АА, АА/АА и отсутствуют генотипы ВВ/ВВ, АВ/ВВ, АА/ВВ.

Одним из основных ключевых факторов, ускоряющим темпы совершенствования черно-пестрого скота, является эффективное использование высокоценных генотипирован-ных быков-производителей, которые активно влияют на повышение продуктивности не только племенной, но и товарной части породы. Методы ДНК-диагностики позволяют напрямую определять генотипы быков-производителей по генам молочных белков, которые не экспрес-сируются у самих производителей, но проявляются у их дочерей в процессе лактации. До появления методов ДНК-диагностики оценку генотипов быков можно было проводить только косвенно, через оценку генетических вариантов молочных белков их дочерей, вступивших в стадию лактации. Такой способ определения генотипов производителей требовал много времени, поэтому использовать его в селекции было невозможно (Турбина, 2006; Павлова и др., 2011)

Нами были исследованы генотипы быков-производителей по образцам спермы быков-производителей ОАО «ГЦВ», которые использовались в подборе к маточному поголовью в этих базовых хозяйствах лаборатории (табл. 3). На основании показателей продуктивности женских предков были вычислены показатели родительского индекса быков-производителей (РИБ). Расчёт величины показателя родительского индекса у быков-производителей генотипов АА и АВ каппа-казеина по показателям женских предков показал значительные величины показателя РИБ у исследованных животных — от 10971 кг до 11991 кг молока, по процентному содержанию жира в молоке - от 4,18% до 4,22%.

Согласно полученным данным, средняя продуктивность матерей быков с генотипом ВВ бета-лактоглобулина превосходит генотипы АА и АВ LGB по молочной продуктивности на 572 и 456 кг молока, по содержанию жира в сравнении с генотипом АВ на 0,06%, но уступает с генотипом АА на 0,07%, по белку превышает на 0,11 и 0,06% соответственно. Аналогичные показатели по молочной продуктивности получены по матери матерей быков с генотипом ВВ, за исключением содержанием жира, где они уступают на 0,04 и 0,13 %.

Быки-производители с генотипом ВВ бета-лактоглобулина имеют высокий показатель родительского индекса (12528 кг, 4,15%), которые превосходят быков с генотипом АА и АВ LGB на 1291 кг и 910 кг молока, при этом незначительно уступают по содержанию жира на 0,02 и 0,09%.

Таблица 3. Полиморфизм гена каппа-казеина и бета-лактоглобулина у быков-производителей голштинской и черно-пестрой х голштинской породы

п Число Частота генотипа, % Частота аллелей /2

гено- АА АВ ВВ А В

типов п % п % п %

ген каппа-казеина

9 Н* О* 6 66,67 69,6 3 33,33 0 0 27,7 2,8 0,834 0,166 0,36

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9 Н* О* 4 44,45 37,5 ген бета-лактоглобулина 33,33 22,22 3 47,5 2 15,1 0,612 0,388 0,80

Примечания: *Н - наблюдаемое число генотипов; *О - ожидаемое число генотипов

В группе исследованных быков-производителей не был выявлен желательный генотип каппа-казеина ВВ. Гомозиготный генотип АА имели 6 быков (66,7%) и 3 быка (33,3%) имели в своем геноме аллель В гена каппа-казеина в составе гетерозиготного генотипа. Частота встречаемости аллеля В составила 0,166, частота аллеля А - 0,834.

Из 9 исследованных быков-производителей ОАО «ГЦВ» 2 быка (22,2%) имели генотип бета-лактоглобулина ВВ, 3 быка (33,3%) имеют генотип АВ и у 4 быков (44,4%) выявлен генотип бета-лактоглобулина АА. Частота аллеля В в исследованной группе быков-производителей составила 0,388, а частота аллеля А - 0,612.

Наблюдаемые частоты встречаемости гомозиготных по бета-лактоглобулину АА и ВВ превышали ожидаемые значения. При значении %2 = 0,80 сохраняется генетическое равновесие.

Данные по встречаемости комплексных генотипов быков-производителей одновременно по двум генам приведены в табл. 4. Из пяти встречающихся комплексных генотипов быков черно-пестрой породы более низкий показатель РИБ по удою — 10877 кг имеет генотип АА/АВ. По сравнению с быками других комплексных генотипов, он ниже на 283-3019 кг молока. При низком показателе РИБ по удою, имеет место, тем не менее, самый высокий показатель РИБ по содержанию жира в молоке (4,29%). Наибольший показатель РИБ по удою отмечен у одного быка с комплексным генотипом ВВ/АА (13896 кг), в сочетании с высоким показателем РИБ по жирности молока (4,23%).

Таблица 4. Встречаемость комплексных генотипов бета-лактоглобулина и каппа-казеина у быков-производителей

Комплексные генотипы Быки-производители

ЬОВ / СБШ п %

АА/АА 2 22,2

АА/АВ 2 22,2

АА/ВВ 0 0

АВ/АА 3 33,3

АВ/АВ 0 0

АВ/ВВ 0 0

ВВ/АА 1 11,1

ВВ/АВ 1 11,1

ВВ/ВВ 0 0

Среди изученного поголовья быков-производителей выявлено 5 комплексных генотипов бета-лактоглобулин/каппа-казеин из 9 теоретически возможных. Распределение животных по комплексным генотипам было следующим АА/АА и АА/АВ - по 2 головы (22,2%), АВ/АА - 3 головы (33,3%), ВВ/АА и ВВ/АВ по 1 голове (11,1%). Комбинации генотипов АА/ВВ, АВ/АВ, АВ/ВВ и ВВ/ВВ бета-лактоглобулина/каппа-казеина не выявлено.

Таким образом, полученные нами результаты исследования показали, что у быков-производителей черно-пестрой породы наблюдается преобладание аллеля В бета-лактоглобулина, и наоборот, аллеля А гена каппа-казеина. Чаще встречается комплексные генотипы АВ/АА, АА/аА и АА/АВ.

Дальнейшую работу по совершенствованию самарского типа черно-пестрой породы целесообразно проводить в направлении повышения генетического потенциала молочной продуктивности, улучшения белковомолочности (с использованием ДНК-технологий), консолидации по типу, развития внутрипородной структуры и расширения племенной базы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Валиуллина Э.Ф., Зарипов О.Г., Тюлькин С.В., Ахметов Т.М., Вафин Р.Р. Характеристика быков -производителей с различными комбинациями генотипов каппа-казеина, бета-лактоглобулина по молочной продуктивности их матерей // Ветеринарная практика. - 2007. - Т. 39. - № 4. - С. 59-64.

2. Грашин В.А., Грашин А.А. ДНК - технологии направление повышения белковомолочности // Молочное и мясное скотоводство. - 2011. - № 3. - С. 18-19.

3. Грашин В.А., Грашин А.А. Технологические свойства молока коров различных генотипов по каппа-казеину самарского типа крупного рогатого скота // Молочная промышленность, сыроделие и маслоделие. - 2012. - № 3. - С. 42-43.

4. Денисенко Е.А. Молочная продуктивность и технологические свойства молока коров чёрно-пёстрой породы с различными генотипами каппа-казеина в зоне Сибири: автореф. дисс... к.б.н. -Лесные Поляны, 2004. - 31 с.

5. Дунин И.М., Данкверт А.Г., Кочетков А.А. Перспективы развития молочного скотоводства и конкурентоспособность молочного скота, разводимого в РФ // Молочное и мясное скотоводство. -2013. - № 3. - С. 1-5.

6. Дунин И.М., Данкверт А.Г., А.С. Ерохин и др. Справочник пород и типов сельскохозяйственных животных разводимых в Российской Федерации. Словарь терминов по разведению, генетике, селекции и биотехнологии размножению сельскохозяйственных животных. Перечень Российских и международных организаций в сфере животноводства. М.: ВНИИплем, 2013. С. 428.

7. Дунин И.М., Шичкин Г.И., Шаркаев В.И. и др. Ежегодник по племенной работе в молочном скотоводстве в хозяйствах Российской Федерации. - М.: Изд-во ВНИИплем, 2015. - 254 с.

8. Калашникова Л.А., Дунин И.М., Глазко В.И. Селекция XXI века: использование ДНК-технологий. -М.: ВНИИплем, 2001. - 34 с.

9. Калашникова Л.А., Мещеров Р.К., Ганченкова Т.Б., Хабибрахманова Я.А., Павлова И.Ю. Использование ДНК-диагностики для улучшения качества молока коров холмогорской породы (методические рекомендации) // Лесные поляны: ВНИИплем. - 2009. - 34 с.

Ю.Калашникова Л.А., Павлова И.Ю., Ялуга В.Л., Рухлова Т.А. Полиморфизм гена бета-лактоглобулина и каппа-казеина у быков-производителей холмогорской породы // Материалы международной научно-практической конференции: Обеспечение продовольственной безопасности России. - Курск, 2010. - С. 228-231.

11. Калашникова Л.А., Хабибрахманова Я.А. Геномная оценка крупного рогатого скота. Рекомендации. - М.: ВНИИплем, 2013. - 32 с.

12. Кравченко Н.А. Разведение сельскохозяйственных животных: для зоотехнических факультетов. -Москва: Колос, 1973. - 486 с.

13. Кузнецов В.М. Племенная оценка животных: прошлое, настоящее, будущее (обзор) // Проблемы биологии продуктивных животных. - 2012. - № 4. - С. 18-57.

14. Кузнецов В.М. F-статистики Райта: оценка и интерпретация // Проблемы биологии продуктивных животных. - 2014. - № 4. - С. 80-104.

15.Марзанов Н.С., Девришов Д.А., Марзанова С.Н., Комкова Е.А., Озеров М.Ю., Кантанен Ю. Генетическое маркирование, сохранение биоразнообразия и проблемы разведения животных // Сельскохозяйственная биология.- 2011.- № 2.- C. 3-14.

16. Павлова И.Ю., Калашникова Л.А., Ялуга В.Л., Рухлова Т.А. Оценка племенных ресурсов быков-производителей холмогорской породы по генам молочных белков // Зоотехния. - 2011. - № 3. - С. 6-8.

17.Сермягин А.А., Гладырь Е.А., Харитонов С.Н., Ермилов А.Н., Янчуков И.Н., Стрекозов Н.И., Зиновьева Н.А. Использование геномной оценки для совершенствования племенных качеств скота

голштинской и чёрно-пёстрой пород России // Мат. межд. конф. «Пути продления продуктивной жизни молочных коров на основе оптимизации разведения, технологий содержания и кормления животных». - Дубровицы: ВНИИЖ, 2015. - С.115-120.

18.Тамарова Р., Ярлыков Н. ДНК-анализ в селекции Ярославского скота // Молочное и мясное скотоводство. - 2008. - № 3. - С. 18-19.

19.Турбина И.С. Характеристика быков-производителей по различным генетическим маркерам: авто-реф. дисс...к.б.н., Быково: РАМЖ, 2006. - 25 с.

20.Denicourt D., Sabour M.P., McAllister A.J. Detection of bovine k-casein genomic variants by the polymerase chain reaction method // Animal Genetics. - 1990. - Vol. 21. - P. 215-216.

21.Kucerova J., Matejicek A., Jandurova O. M., Sorensen P., Nemcova E., Stipkova M., Kott T., Bouska J., Frelich J. Milk protein genes CSN1S1, CSN2, CSN3, LGB and their relation to genetic values of milk production parameters in Czech Fleckvieh // Czech J. Anim. Sci. - 2006. - Vol. 51. - No. 6. - Р. 241-247.

22.Lirón J.P., Ripoli M.V., De Luca J.C., Peral-García P., Giovambattista G. Analysis of genetic diversity and population structure in Argentine and Bolivian Creole cattle using five loci related to milk production // Genetics and Molecular Biology. - 2002. - Vol. 25. - No. 4. - P. 413-419.

23.Lunden A., Afforselles J. Gene frequency of к-casein in Swedish Red and White breeding bulls // In: Proc.27th International conference on animal genetics animal genomics: synthesis of past, present, and future directions.- Minnesota, 2000.- P. 84.

24.Manatrinon S., Fischerleitner F., Baumung R. Genetic characterization among some Austrian and Hungarian cattle breeds // Arch. Tierz. - 2008. - Vol. 51. - No. 5. - P. 426-437.

25.Medrano J.F., Aguilar-Cordova E. Polymerase chain reaction of bovine p-lactoglobuline genomic sequencing and identification of genetic variants by RFLP analysis // Animal Biotechnology. - 1990. - No. 1. - P. 73-77.

26.Rischkowsky B., Pilling D. (Eds). The state of the world's animal genetic resources for food and agriculture. Part 4: State of the art in the management of animal genetic resources. - Rome: FAO, 2007. - 511 p.

27.Strzalkowska N., Strzalkowska, Krzyzewski J., Zwierzchowski L., Ryniewicz Z. Effects of к-casein and P-lactoglobulin loci polymorphism, cows' age, stage of lactation and somatic cell count on daily milk yield and milk composition in Polish Black-and-White cattle // Animal Science Papers and Reports.-2002.-Vol. 20.- No 1.- P. 21-35.

28.Tsiaras A.M., Bargouli G.G., Banos G. Boscos, C.M. Effect of kappa-casein and beta-lactoglobulin loci on milk production traits and reproductive performance of Holstein cows // J. Dairy Sci. - 2005. - Vol. 88. -Р. 327-334.

REFERENCES

1. Denicourt D., Sabour M.P., McAllister A.J. Detection of bovine k-casein genomic variants by the polymerase chain reaction method. Animal Genetics. 1990, 21: 215-216.

2. Denisenko E.A. Molochnaya produktivnost' i tekhnologicheskie svoistva moloka korov cherno-pestroi porody s razlichnymi genotipami kappa-kazeina v zone Sibiri (Dairy efficiency and technological properties of milk of Black-and-White cows with various genotypes of kappa-casein in the area of Siberia). Extended Abstract of Diss. Cand. Sci. Biol., Lesnye Polyany, 2004, 31 p.

3. Dunin I.M., Dankvert A.G., Kochetkov A.A. [Prospects for the development of dairy cattle breeding and competitiveness of dairy cattle, farmed in Russia]. Molochnoe I myasnoe skotovodstvo - Dairy and Meat Cattle Breeding. 2013, 3: 1-5.

4. Dunin I.M., Dankvert A.G., A.S. Erokhin et al. Spravochnik porod i tipov sel'skokhozyaistvennykh zhivotnykh razvodimykh v Rossiiskoi Federatsii. Slovar' terminov po razvedeniyu, genetike, selektsii i biotekhnologii razmnozheniyu sel'skokhozyaistvennykh zhivotnykh. Perechen' Rossiiskikh i mezhdunarodnykh organizatsii v sfere zhivotnovodstva (Directory of species and types of farm animals bred in the Russian Federation. Glossary on breeding, genetics, selection and reproductive biotechnology of farm animals. List of Russian and international organizations in the field of animal husbandry). Moscow: VNIIplem Publ., 2013, 428 p. (In Russian).

5. Dunin I.M., Shichkin G.I., Sharkaev V.I. et al. Ezhegodnikpo plemennoi rabote v molochnom skotovodstve v khozyaistvakh Rossiiskoi Federatsii (Yearbook of breeding dairy cattle farms in the Russian Federation). Moscow: VNIIplem Publ., 2015, 254 p. (In Russian).

6. Grashin V.A., Grashin A.A. Molochnoe I myasnoe skotovodstvo - Dairy and Meat Cattle Breeding. 2011, 3: 18-19.

7. Grashin V.A., Grashin A.A. Molochnaya promyshlennost', syrodelie i maslodelie - Dairy industry, cheese and butter. 2012, 3: 42-43.

8. Kalashnikova L.A., Dunin I.M., Glazko V.I. Selektsiya XXI veka: ispol'zovanie DNK-tekhnologii (Selection of the XXI century: the use of DNA technology). Moscow: VNIIplem Publ., 2001, 34 p.

9. Kalashnikova L.A., Meshcherov R.K.., Ganchenkova T.B., Khabibrakhmanova Ya.A., Pavlova I.Yu. Ispol'zovanie DNK-diagnostiki dlya uluchsheniya kachestva moloka korov kholmogorskoi porody (metodicheskie rekomendatsii) (Using of DNA diagnostics to improve the quality of cows milk: guidelines). Lesnye polyany: VNIIplem Publ., 2009, 34 p. (In Russian).

10.Kalashnikova L.A., Pavlova I.Yu., Yaluga V.L., Rukhlova T.A. [Polymorphism of the gene beta-lactoglobulin and kappa-casein in Holmogor bulls]. In: Proc. Intern. Conf.: Ensuring food security of Russia. Kursk, 2010. P. 228-231. (In Russian).

11.Kalashnikova L.A., Khabibrakhmanova Ya.A. Genomnaya otsenka krupnogo rogatogo skota. Rekomendatsii (Genomic evaluation of cattle: Recommendations). Moscow: VNIIplem Publ., 2013, 32 p.

12.Kucerova J., Matejicek A., Jandurova O. M., Sorensen P., Nemcova E., Stipkova M., Kott T., Bouska J., Frelich J. Milk protein genes CSN1S1, CSN2, CSN3, LGB and their relation to genetic values of milk production parameters in Czech Fleckvieh. Czech J. Anim. Sci. 2006, 51(6): 241-247.

13. Kuznetsov V.M. Problemy biologii produktivnykh zhivotnykh - Problems of Productive Animal Biology.

2012, 4: 18-57.

14.Kuznetsov V.M. [Wright's F-statistics: evaluation and interpretation]. Problemy biologii produktivnykh zhivotnykh - Problems of Productive Animal Biology. 2014, 4: 80-104.

15.Lirón J.P., Ripoli M.V., De Luca J.C., Peral-García P., Giovambattista G. Analysis of genetic diversity and population structure in Argentine and Bolivian Creole cattle using five loci related to milk production. Genetics and Molecular Biology. 2002, 25(4): 413-419.

16.Lunden A., Afforselles J. Gene frequency of K-casein in Swedish Red and White breeding bulls. In: Proc.27th International conference on animal genetics animal genomics: synthesis ofpast, present, and future directions. Minnesota, 2000, P. 84.

17.Manatrinon S., Fischerleitner F., Baumung R. Genetic characterization among some Austrian and Hungarian cattle breeds. Arch. Tierz. 2008, 51(5): 426-437.

18.Marzanov N.S., Devrishov D.A., Marzanova S.N., Komkova E.A., Ozerov M.Yu., Kantanen Yu. [Genetic labeling, biodiversity conservation and animal breeding problems]. Sel'skokhosyaistvennaya biologiya -Agricultural Biology. 2011, 2: 3-14. (In Russian).

19.Medrano J.F., Aguilar-Cordova E. Polymerase chain reaction of bovine p-lactoglobuline genomic sequencing and identification of genetic variants by RFLP analysis. Animal Biotechnology. 1990, 1: 73-77.

20.Pavlova I.Yu., Kalashnikova L.A., Yaluga V.L., Rukhlova T.A. [Assessment of breeding value of Kholmogor bulls-sires by milk protein genes]. Zootekhniya - Zootechnics. 2011, 3: 6-8. (In Russian).

21.Rischkowsky B., Pilling D. (Eds). The state of the world's animal genetic resources for food and agriculture. Part 4: State of the art in the management of animal genetic resources. Rome: FAO, 2007, 511 p.

22.Sermyagin A.A., Gladyr' E.A., Kharitonov S.N., Ermilov A.N., Yanchukov I.N., Strekozov N.I., Zinov'eva N.A. [Using genomic assessment for the improvement of breeding qualities of and Holstein and Black-and-White cattle in Russia]. In: Proc. Intern. Conf.: Ways of extending the productive life of dairy cows on the basis of optimization of breeding technology and animal feeding. Dubrovitzy: VIZh Publ., 2015, P. 115-120. (In Russian).

23.Strzalkowska N., Strzalkowska, Krzyzewski J., Zwierzchowski L., Ryniewicz Z. Effects of K-casein and P-lactoglobulin loci polymorphism, cows' age, stage of lactation and somatic cell count on daily milk yield and milk composition in Polish Black-and-White cattle. Animal Science Papers and Reports. 2002, 20(1): 21-35.

24.Tamarova R., Yarlykov N. [DNA analysis in breeding of Yaroslavl cattle]. Molochnoe I myasnoe skotovodstvo - Dairy and Meat Cattle Breeding. 2008, 3: 18-19.

25.Tsiaras A.M., Bargouli G.G., Banos G. Boscos, C.M. Effect of kappa-casein and beta-lactoglobulin loci on milk production traits and reproductive performance of Holstein cows. J. Dairy Sci. 2005, 88: 327-334.

26.Turbina I.S. Kharakteristika bykov-proizvoditelei po razlichnym geneticheskim markeram (Characteristics of bulls-sires for different genetic markers). Extended Abstract of Diss. Cand. Sci. Biol., Bykovo, 2006, 25 p. (In Russian).

27.Valiullina E.F., Zaripov O.G., Tyul'kin S.V., Akhmetov T.M., Vafin R.R. [Characteristics of sires with different combinations of genotypes of kappa-casein, beta-lactoglobulin by milk production of their mothers]. Veterinarnaya praktika - Veterinary Practice. 2007, 39(4): S. 59-64. (In Russian)

Study of gene polymorphism of milk proteins in Black-and-White cattle of Samara type

Kalashnikova L.A., Grashin V.A., Grashin A.A.

Institute of Animal Breeding, Lesnye Polyany Moscow oblast, Russian Federation

Black-and-White cows of Samara type have increased milk yield, output of milk fat and protein. The aim was to study the polymorphism and assess alleles and genotypes frequencies for loci of kappa-casein, beta-lactoglobulin and combinations of complex genotypes in herds of cows of Samara type and in Holstein and Holsteins*Black-and-White bull-sires. Preparations of DNA were extracted from the blood of 129 cows and from semen of 9 bull-sires. In the studied samples from two farms, the frequencies for allele A of kappa-casein were 0.84 and 0.91, for allele B - 0.16 and 0.09. The frequencies for allele B of beta-lactoglobulin were 0.54 and 0.42, for allele A - 0.47 and 0.58. In population of Samara type cows, there were identified genotypes AA for kappa-casein gene, AB for beta-lactoglobulin gene, complex genotypes AB/AA, BB/AA, AA/AA and genotypes BB/BB, AB/BB, AA/BB were missing. The frequency for allele B of kappa-casein in bull-sires was 0.166, the frequency of allele A - 0.834. The frequency for allele B of beta-lactoglobulin was 0.388, and the frequency of allele A - 612. In bulls of Black-and-White breed, the prevalence of B alleles was indicated for beta-lactoglobulin, and vice versa, allele A of kappa-casein gene. More common were complex genotypes AB/AA, AA/AA and AA/AB. Further work on the improvement of the Samara-type is advisable to carry out in the direction of increasing the genetic potential for milk production, milk fat and protein output using DNA technology.

Keywords: cattle, genotypes, kappa-casein, beta-lactoglobulin, marker-assisted selection Problemy biologii productivnykh zhivotnykh - Problems of Productive Animal Biology, 2015, 4: 18-28

Поступило в редакцию: 16.07.2015 Получено после доработки: 23.10.2015

Калашникова Любовь Александровна, д.б.н., зав. лаб., т. 89104645581, (495) 515-95-57, 515-95-44; lakalashnikova@mail.ru;

Грашин Валерий Александрович, к.с.-х.н., с.н.с., т. 89270147965, (495) 515-95-57, 515-9544; grashinva@mail.ru;

Грашин Алексей Александрович, к.б.н., с.н.с., т. 89376543226, (495) 515-95-57, 515-95-44.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.