CC BY
52
УДК 636.082:636.034,577.21
DOI 10.18286/1816-4501-2017-1-156-159
КОМПЛЕКСНОЕ ВЛИЯНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ CSN3 И РвАИ НА МОЛОЧНУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ ЧЕРНО-ПЕСТРОГО СКОТА
Шайдуллин Радик Рафаилович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, заведующий кафедрой «Биотехнология, животноводство и химия»
Ганиев Алмаз Саляхутдинович, соискатель кафедры «Биотехнология, животноводство и химия» ФГБОУ ВО «Казанский государственный аграрный университет» 420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 65, тел. (843) 236-65-22 e-mail: tppi-kgau@bk.ru
Ключевые слова: генотип, CSN3, DGAT1, коровы, удой, белок, жир.
В настоящее время наибольший интерес с точки зрения селекции представляют гены маркеры молочной продуктивности, такие как ген каппа-казеина и диацилглицерол О-ацилтрансферазы. Целью исследования явилось изучение частоты встречаемости комплексных генотипов CSN3 / DGAT1 и их влияние на молочную продуктивность коров. Объектом исследования служили первотелки и высокопродуктивные коровы черно-пестрой породы, принадлежащие ООО «Дусым» Атнинского района Республики Татарстан. Было проведено генотипирование коров по генам CSN3 и DGAT1 методом ДНК-диагностики. Обнаружено у черно-пестрого скота 9 комплексных генот ипов, из которых наиболее часто встречались: CSN3 АА / DGAT1 АА (16,2-37,0 %), CSN3 АА /DGAT1АК (15,9-43,7 %), CSN3 АВ/DGAT1АК (13,4-31,2 %). Первотелки с генотипом CSN3 АВ / DGAT1 АК превосходили животных с генотипом CSN3 АА / DGAT1 АА, CSN3 АА / DGAT1 АК, CSN3 АА / DGAT1 КК, CSN3 АВ / DGAT1 АА, CSN3 АВ / DGAT1 КК по удою на 490-884 кг (Р<0,05-0,001), по массовой доле жира на 20,8-32,2 кг (Р<0,05-0,001), по массовой доле белка на 16,4-26,8 кг (Р<0,05-0,001). Среди высокопродуктивных коров преимущество по молочной продуктивности имели особи с генотипом CSN3 ВВ / DGAT1 АА и CSN3 ВВ / DGAT1 АК кг (Р<0,05-0,001). Исследования показали, что наибольшей молочной продуктивностью обладали животные с генотипом CSN3 ВВ / DGAT1 АА и CSN3 ВВ / DGAT1 АК, как в группе первотелок, так и в группе высокопродуктивных коров.
В настоящее время возрастают требования рынка к качеству молока и молочной продукции, в частности, к содержанию жира, количеству и составу молочного белка, а также использованию жира и белка молока при выработке молочных продуктов. Существует необходимость в выявлении и использовании в селекции генетических маркеров, связанных с качественными признаками молочной продуктивности. В связи с этим наибольший интерес с точки зрения селекции представляют гены маркеры молочной продуктивности, такие как ген каппа-казеина (CSN3) и диацилглицерол О-ацилтрансферазы (DGAT1) [10, 11].
Цель исследования - изучение частоты встречаемости комплексных генотипов одновременно по двум генам - каппа-казеина и диацилглицерол О-ацилтрансферазы и их влияние на молочную продуктивность коров.
Объекты и методы исследований Для определения полиморфизма генов каппа-казеина (CSN3) и диацилглицерол О-ацилтрансферазы (DGAT1), оценки молочной продуктивности у животных с разными генотипами CSN3 и DGAT1 было отобрано в племенном репродукторе ООО «Дусым» Атнинского района Республики Татарстан 142 коров-первотелок, 208 высокопродуктивных коров от которых были взяты пробы крови и выделены препараты ДНК.
Введение
Открытие наследственного полиморфизма белков, ферментов у разных видов сельскохозяйственных животных явилось сильным стимулом для изучения генетических особенностей пород и возможностей использования маркерных генов в практической селекции. К настоящему времени, благодаря быстрому внедрению ДНК-технологий, общее число определяемых у животных маркерных генов уже достигло нескольких десятков, что позволяет надежно контролировать значительную часть ее генома [1, 2].
Гены молока являются высоко полиморфными и существуют в нескольких аллельных вариантах. Много исследований было посвящено изучению связи полиморфных систем генов молока с молочной продуктивностью [3-7].
Ген белка каппа-казеина связан с признаками белковомолочности и технологических свойств молока. Структура каппа-казеина контролируется одним полиморфным геном, расположенным в 6 хромосоме генома крупного рогатого скота [8].
Ген диацилглицерол О-ацилтрансферазы (DGAT1) локализован на 14 хромосоме генома крупного рогатого скота и определен как генетический маркер, влияющий на качество молока. Данный ген DGAT1 используется в биосинтезе липидов и связан с жирномолочностью коров [9].
Таблица 1
Частота встречаемости комбинаций генотипов каппа-казеина и диацилглицерол О-ацилтрансферазы у первотелок и высокопродуктивных коров
Генотип по генам CSN3 / DGAT1 Частота комбинации генотипов
у коров-первотелок у высокопродуктивных коров
п % п %
АА/АА 23 16,2 77 37,0
АА/АК 62 43,7 33 15,9
АА/КК 4 2,8 5 2,4
АВ/АА 24 16,9 11 5,3
АВ/АК 19 13,4 65 31,2
АВ/КК 3 2,1 8 3,8
ВВ/АА 3 2,1 1 0,5
ВВ/АК 4 2,8 7 3,4
ВВ/КК 0 - 1 0,5
Материалом для ДНК-тестирования служила венозная кровь животных. От каждой пробы крови была выделена ДНК с помощью набора «Магносорб» (Интерлабсервис, Москва) согласно инструкции производителя. Применяли ПЦР смесь следующего состава: пару праймеров для амплификации участка исследуемого гена, смесь нукле-озид трифосфатов (2,5мМ), хлорид магния (25мМ), 10-кратный буфер для проведения ПЦР, Taq поли-меразу.
Для амплификации фрагментов генов CSN3 и DGAT1 использовали пары олигонуклеотид-ных праймеров, синтезированные ЗАО «Синтол» (Москва, Россия). Амплификацию с праймерами проводили на амплификаторе «Терцик» («ДНК-технология», Москва) по общепринятой методике.
Полученные ампликоны подвергали рестрикции при помощи рестриктаз Hinf I (ген CSN3) и Еае I (ген DGAT1) (СибЭнзим, Россия) согласно рекомендациям производителя. После гидролиза фрагменты ампликонов подвергали горизонтальному электрофорезу в 2,5-% агарозном геле.
Результаты исследований
В исследованной группе коров-первотелок выявлено 8 комплексных генотипов (табл. 1). Наиболее часто встречаются генотипы CSN3 АА / DGAT1 АК (43,7 %), CSN3 АВ / DGAT1 АА (16,9 %), CSN3 АА / DGAT1 АА (16,2 %), CSN3 АВ / DGAT1 АК (13,4 %). Остальная часть четырех генотипов не превышала 2,8 % и суммарная их часть составила 9,8 %. Комбинация CSN3 ВВ / DGAT1 КК в стаде первотелок не выявлена.
В высокопродуктивном стаде обнаружено 9 комплексных генотипов. При этом часто встречаются аналогичные комбинации генотипов, как и у первотелок - CSN3 АА / DGAT1 АА (37,0 %), CSN3 АВ / DGAT1 АК (31,2 %), CSN3 АА / DGAT1 АК (15,9 %). Меньшую часть занимают комбинации CSN3 ВВ /
DGAT1 АА и CSN3 ВВ / DGAT1 КК (по 0,5 %).
Таким образом, в молочном стаде хозяйства преобладают 3 генотипа CSN3 АА / DGAT1 АА, CSN3 АА / DGAT1 АК, CSN3 АВ / DGAT1 АК с частотой 16,237,0 %, 15,9-43,7 %, 13,4-31,2 % соответственно. Наиболее редкими, с частотой менее 2,1 %, оказались гомозиготные генотипы CSN3 ВВ / DGAT1 АА и CSN3 ВВ / DGAT1 КК.
Для комплексных генотипов CSN3 / DGAT1 у первотелок и высокопродуктивных коров были определены показатели молочной продуктивности: удой за 305 дней лактации, показатели жирномолочности и белковомолочности.
В стаде первотелок наилучшие показатели были отмечены у генотипа CSN3 АВ / DGAT1 АК по удою (5012 кг), массовой доли жира (184,9 кг) и массовой доли белка (157,9 кг) (табл. 2). Достоверная разница по удою выявлена между комбинациями генотипов АВ/АК и АА/АА - 782 кг (Р<0,001), АВ/АК и АА/АК - 490 кг (Р<0,05), АВ/АК и АА/КК -746 кг (Р<0,01), АВ/АК и АВ/АА - 593 кг (Р<0,05), АВ/АК и АВ/КК - 884 кг (Р<0,001), соответственно по массовой доле жира: 32,2 кг (Р<0,001), 20,8 кг (Р<0,01), 22,4 кг (Р<0,05), 24,0 кг (Р<0,01), 29,3 кг (Р<0,001) и массовой доле белка: 26,8 кг (Р<0,001), 16,4 кг (Р<0,01), 21,4 кг (Р<0,01), 19,6 кг (Р<0,05), 26,2 кг (Р<0,001).
Более высокое содержание жира в молоке наблюдается у первотелок с комбинацией генотипов CSN3 АА / DGAT1 КК (3,81 %), при этом достоверно превосходили генотипы АА/АА на 0,2 % (Р<0,01), АА/АК на - 0,18 % (Р<0,01), АВ/АА на - 0,17 % (Р<0,05), ВВ/АА на - 0,23 % (Р<0,05).
По содержанию белка в молоке комплексный генотип CSN3 ВВ / DGAT1 АК имел преимущество (3,28 %) и достоверно превышал по этому показателю генотипы АА/АА на 0,18 % (Р<0,001), АА/ АК на - 0,15 % (Р<0,001), АА/КК на - 0,10 % (Р<0,01),
Таблица 2
Молочная продуктивность коров-первотелок с разными комбинациями генотипов каппа-казеина и диацилглицерол О-ацилтрансферазы
Генотип по генам CSN3 / DGAT1 Удой, кг Жир Белок
% кг % кг
АА/АА 4230 ± 69 3,61 ± 0,02 152,7± 2,4 3,10 ± 0,01 131,1± 2,0
АА/АК 4522± 58 3,63± 0,01 164,1± 2,0 3,13± 0,01 141,5± 1,7
АА/КК 4266± 93 3,81± 0,06 162,5± 4,9 3,20± 0,02 136,5± 3,4
АВ/АА 4419± 156 3,64± 0,02 160,9± 5,5 3,13± 0,01 138,3± 4,9
АВ/АК 5012± 192 3,69± 0,03 184,9±6,9 3,15± 0,01 157,9± 6,0
АВ/КК 4128± 65 3,77± 0,04 155,6± 2,1 3,19± 0,01 131,7± 1,8
ВВ/АА 4877± 234 3,58± 0,02 174,6± 9,1 3,23± 0,03 157,5± 8,9
ВВ/АК 4626± 310 3,72± 0,04 172,1± 10,2 3,28± 0,02 151,7± 9,4
Таблица 3
Молочная продуктивность высокопродуктивных коров с разными комбинациями генотипов каппа-казеина и диацилглицерол О-ацилтрансферазы
Генотип по генам CSN3 / DGAT1 Удой, кг Жир Белок
0% кг 0% кг
АА/АА 6193± 79 3,62± 0,01 224,2± 2,8 3,11± 0,01 192,6± 2,5
АА/АК 6020± 109 3,56± 0,02 214,3± 4,0 3,08± 0,01 185,4± 3,5
АА/КК 5787± 162 3,71± 0,07 214,7± 3,6 3,08± 0,02 178,2± 5,5
АВ/АА 5626± 106 3,71± 0,06 208,7± 3,7 3,15± 0,03 177,2± 3,5
АВ/АК 6062± 61 3,68± 0,02 223,1± 2,3 3,14± 0,01 190,3± 2,1
АВ/КК 5848± 149 3,87± 0,06 226,3± 6,4 3,19± 0,04 186,6± 6,4
ВВ/АА 6610 3,65 241,3 3,20 211,5
ВВ/АК 6205± 209 3,59± 0,04 222,8± 9,5 3,23± 0,04 200,4± 7,7
ВВ/КК 6122 3,66 224,1 3,13 191,6
АВ/АА на - 0,15 % (Р<0,001), АВ/АК на - 0,14 (Р<0,001), АВ/КК на - 0,09 % (Р<0,01).
Высокопродуктивные коровы с комбинацией генотипов CSN3 ВВ / DGAT1 АА и CSN3 ВВ / DGAT1 АК сохранили преимущество как по удою (6610 и 6205 кг), молочному жиру (241,3 и 222,8 кг), молочному белку (211,5 и 200,4 кг), так и по содержанию белка в молоке (3,20 и 3,23 %) (табл. 3). Также высокая молочная продуктивность отмечена у генотипов CSN3 АА / DGAT1 АА, соответственно: 6193 кг-224,2 кг-192,6 кг. При этом достоверная разница по удою выявлена по сравнению с животными с комбинацией генотипов CSN3 АА / DGAT1 КК (406 кг, Р<0,05), CSN3 АВ / DGAT1 АА (576 кг, (Р<0,001), CSN3 АВ / DGAT1 КК (345 кг, Р<0,05).
Лучшим комплексным генотипом по жирности молока (3,87 %) был генотип CSN3 АВ / DGAT1 КК. Худшие показатели жирномолочности и белко-вомолочности присущи коровам с генотипом CSN3 АА / DGAT1 АК.
Выводы
1. В стаде черно-пестрого скота преобладают три генотипа CSN3 АА / DGAT1 АА, CSN3 АА / DGAT1 АК, CSN3 АВ / DGAT1 АК с частотой 16,2-37,0
%, 15,9-43,7 %, 13,4-31,2 % соответственно.
2 Высокой молочной продуктивностью обладали первотелки с комбинацией генотипов CSN3 АВ / DGAГ1 АК, CSN3 ВВ / DGAГ1 АА и CSN3 ВВ / DGAT1 АК.
3. Наибольшую молочную продуктивность имели высокопродуктивные коровы с комбинацией генотипов CSN3 ВВ / DGAT1 АА и CSN3 ВВ / DGAT1 АК.
Библиографический список
1. Багаль, И. Е. Генотипирование холмогорского и голштинского скота по генам пролактина и соматотропина / И.Е. Багаль // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2014. - № 5. - С. 11-13.
2. Калашников, В. В. Использование микро-сателлитных локусов ДНК для оценки генетического разнообразия орловской рысистой породы лошадей / В.В. Калашников // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2014. - № 2. - С. 30-33.
3. Ахметов Тахир Мунавирович Использование методов маркер-вспомогательной селекции в
молочном скотоводстве Республике Татарстан: ав-тореф. дис. ... докт. биол. наук: 06.02.01 / Т.М. Ахме-тов. - Казань, 2009. - 50 с.
4. Ганиев, А.С. Полиморфизм гена жирномолочности крупного рогатого скота / А.С. Ганиев, Р.Р. Шайдуллин // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - Казань: КГАВМ, 2015.- Т. 224 (4). - С. 30-35.
5. Зиннатова, Ф.Ф. Генотипирование первотёлок по локусу гена жирномолочности (DGAT1) и их молочная продуктивность / Ф.Ф. Зиннатова, Ш.К. Шакиров, А.М. Алимов // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э.Баумана. - 2010. - Т. 200. - С. 45-50.
6. Зиновьева, Н.А. ДНК-диагностика полиморфизма генов - белков молока крупного рогатого скота / Н.А. Зиновьева, Е.А. Гладырь, О.В. Ко-стюнина // Методы исследований в биотехнологии сельскохозяйственных животных. - М., 2004. - С. 7-22.
7. Иолчиев, Б.С. Взаимосвязь системы каппа-казеина с молочной продуктивностью коров / Б.С. Иолчиев, В.И. Сельцов // Зоотехния. - 1999. - № 6.
- С.4-5.
8. Зиновьева, Н.А. Применение ДНК-диагностики для анализа генов-кандидатов локу-сов количественных признаков сельскохозяйственных животных / Н.А. Зиновьева, Е.А. Гладырь // Научные труды ВИЖ. - Дубровицы, 2001. - Выпуск. 61. - С. 218-224.
9. Locarte, G.A. DGAT1 K 232A polymorphism in Brazilian cattle breeds / G.A. Locarte, M.A. Machado, M.L. Martinez et. аll // Genetics and Molecular Research.- 5(3)- 2006.- P. 475-482.
10. Иванов, Ю.А. Качество молока и эффективность его производства / Ю.А.Иванов // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2012.
- № 2. - С. 22-24.
11. Юльметьева, Ю.Р. Молекулярная диагностика генетического полиморфизма генов кандидатов молочной продуктивности на примере Племзавода «Рассвет» Кукморского района Республики Татарстан / Ю.Р. Юльметьева, Ш.К. Шакиров, Т.М. Ахметов // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - Казань: КГАВМ, 2015.- Т. 224 (4).
- С.280-284.
COMPLEX INFLUENCE OF CSN3 AND DGAT1 GENE POLYMORPHISM ON MILK PRODUCTIVITY OF BLACK-SPOTTED
CATTLE
Shaidullin R.R., Ganiev A. S. FSBEI HE Kazan state agrarian university 420015, Kazan, K.Marksa st., 65, Tel.: (843) 236-65-22; e-mail: tppi-kgau@bk.ru
Key words: genotype, CSN3, DGAT1, cows, milk yield, protein, fat.
Presently, the greatest interest from the selection point of view presents genetic markers of milk productivity, such as kappa casein gene and diacylglycerol O-acyltransferase. The aim of the research was to study occurrence frequency of such complex genotypes, as CSN3 / DGAT1 and their influence on cow milk productivity. The object of study was heifers and highly-productive Black-Spotted cows, belonging to OOO 'Dusym' of Atninskiy region of Tatarstan Republic. CSN3 and DGAT1 cow genotyping was carried out with DNA-diagnostics method. There were 9 complex genotypes of Black-Spotted cattle discovered, the most frequent were: CSN3 AA /DGAT1AA (16,2-37,0 %), CSN3 fiA /DGAT1AK (15,9-43,7 %), CSN3 AB/ DGAT1AK (13,4-31,2 %). Heifers with CSN3 AB/ DGAT1AK genotype surpassed the animals with CSN3 AA / DGAT1 AA, CSN3 AA / DGAT1 AK, CSN3 AA / DGAT1 KK, CSN3 AB / DGAT1 AA, CSN3 AB / DGAT1 KK genotype by milk yield by 490-884 kg (P<0,05-0,001), by fat mass fraction - by 20,8-32,2 kg (P<0,05-0,001), by protein mass fraction - by 16,4-26,8 kg (P<0,05-0,001). Among highly-productive cows, milk productivity advantage was shown by animals with CSN3 BB / DGAT1 AA and CSN3 BB / DGAT1 AK genotype kg (P<0,05-0,001). The research showed that the animals with CSN3 BB / DGAT1 AA and CSN3 BB / DGAT1 AK genotype have the greatest milk productivity both in the heifer group and in the group of highly-productive cows.
Bibliography
1. Bagal, I. E. Genotyping of Kholmogory and Holstein cattle by prolactin and somatotropin genes /1. E. Bagal // Vestnik of Russian academy of agricultural sciences. - 2014. - № 5. - pp. 11-13.
2. Kalashnikov, V. V. Usage of DNA microsatellite loci for assessment of genetic variety of Orlovskiy horse trotting breed / V. V. Kalashnikov // Vestnik of Russian academy of agricultural sciences. - 2014. - № 2. - pp. 30-33.
3. Akhmetov Takhir Munavirovich. Usage of methods of marker-assisted selection in daity cattle of Tatarstan Republic: author's abstract of dissertation of Doctor of Biology: 06.02.01 / T.M. Akhmetov. - Kazan, 2009. - 50 p.
4. Ganiev, A.S. Butterfat content gene polymorphism of cattle / A.S. Ganiev, R.R. SHaidullin // Scientific notes of Kazan state academy of veterinary medicine named after N.E. Bauman. - Kazan: Kazan state academy of veterinary medicine, 2015.- V. 224 (4). - pp. 30-35.
5. Zinnatova, F.F. Genotyping of heifers by the locus of butterfat content gene (DGAT1) and their milk productivity / F.F. Zinnatova, Sh.K. Shakirov, A.M. Alimov // Scientific notes of Kazan state academy of veterinary medicine named after N.E. Bauman. - 2010. - V. 200. - pp. 45-50.
6. Zinoveva, N.A. DNA-diagnostics of polymorphism of milk protein genes of cattle / N.A. Zinoveva, E.A. Gladyr, O.V. Kostyunina // Research methods in bio technology of live-stock animals. - M., 2004. - pp. 7-22.
7. lolchiev, B.S. Interaction of kappa casein system with cow milk productivity / B.S. lolchiev, V.I. Seltsov // Zootechnics. -1999. - № 6. - pp.4-5.
8. Zinoveva, N.A. Application of DNA-diagnostics for analysis of locus candidate genes of quantity properties of live-stock animals / N.A. Zinoveva, E.A. Gladyr//Scientific works of ARIAB. - Dubrovitsy, 2001. - issue. 61. - pp. 218-224.
9. Locarte, G.A. DGAT1 K 232A polymorphism in Brazilian cattle breeds / G.A. Locarte, M.A. Machado, M.L. Martinez et. all// Genetics and Molecular Research.- 5(3)- 2006.- P. 475-482.
10. Ivanov, Y.A. Milk quality and efficiency of its production / Y.A. Ivanov // Agricultural machinery and technology. - 2012. - № 2. - pp. 22-24.
11. Yulmeteva, Y.R. Molecular diagnostics of genetic polymorphism of milk productivity candidate genes, based on stud farm 'Rassvet' of Kukmorskiy district of Tatarstan Republic / Y.R. Yulmeteva, S.K. Shakirov, T.M. Akhmetov // Scientific notes of Kazan state academy of veterinary medicine named after N.E. Bauman. - Kazan: Kazan state academy of veterinary medicine, 2015.- V. 224 (4). - pp.280-284.
