CC BY
64
УДК 636.22/.28.082.12 МЕЖПОРОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ СОМАТОТРОПИН, ПРОЛАКТИН У КОРОВ МОЛОЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ Л.Н. Чижова, д. с.-х. н., проф. Е.С. Суржикова, к. с.-х. н. Г.П. Ковалёва, к. с.-х н., доцент Т.Н. Михайленко, н. с. ВНИИОК-филиал ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ»
Проведен сравнительный анализ полиморфизма генов PRL),
ассоциированных с молочной продуктивностью коров разных пород. Установлена как внутри-,
так и
специфичность
полиморфизма
ассоциированных
продуктивностью.
информация о
межпородная аллельного генов, с молочной Полученная полиморфизме
лактогенных гормонов может быть использована в селекционно-племенной работе с целью ее коррекции в направлении повышения молочной
продуктивности.
Ключевые слова: гены: гормон роста соматотропин пролактин (PRL), полиморфизм, молочный скот
UDC 636.22/.28.082.12 CROSS-BREED POLYMORPHISM FEATURES OF SOMATOTROPIN, PROLACTIN GENES IN COWS OF DAIRY PRODUCTIVITY DIRECTION
^izhova L.N., Dr. Agr. Sci., Prof. Surzhikova E. S., Cand. Agr. Sci. Kovalyova G.P., Cand. Agr. Sci., Assistant Prof.
Mikhaylenko T. N., researcher All-Russian Research Institute of Sheep and Goat Breeding - branch of the FSBSI «North Caucasian FSAC»
A comparative analysis of the genes polymorphism (GH, PRL) associated with the milk productivity of cows of different breeds has been conducted. Both intrabreed and interbreed specifity of allelic genes polymorphism associated with dairy productivity is established. The information obtained on the polymorphism of lactogenic hormones can be used in selection and breeding work with the aim of correcting it in the direction of increasing milk productivity.
Key words: genes: somatotropin growth hormone (GH), prolactin (PRL), polymorphism, dairy cattle
Введение. Результаты селекции в молочном скотоводстве являются одним из определяющих факторов экономического ведения отрасли. Успех селекционно-племенной работы в значительной степени зависит от точности определения племенной ценности животных. В связи с этим возрастает значение методов, позволяющих выявить лучших животных для целенаправленного использования в селекционном процессе.
Успехи современного направления молекулярной генетики столь велики, что позволяют получить широкий спектр объективной информации как индивидуально о каждом племенном животном, так и в популяционном, породном аспектах. В различных областях молекулярной генетики ведущая роль принадлежит локализованным в геноме полиморфным генетическим маркерам, определяющим специфические количественные признаки, то есть локусы количественных признаков вариабельность которых, на базе
различных аллелей, ведет к статистически значимым изменениям фенотипического проявления признака [1].
Параметры молочной продуктивности крупного рогатого скота, являющиеся количественными признаками, определяются большим числом генов, с разной долей индивидуального вклада. В качестве перспективных генов-маркеров продуктивности выделяют такие гены, как гормон роста соматотропин пролактин (PRL).
Гормон роста соматотропин (ОН), синтезируемый в передней доле гипофиза, интересен тем многообразием функций, которые он выполняет. Основной его биологический эффект заключается в регуляции постнатального развития и стимуляции метаболизма (белкового, липидного, углеводного, минерального), а также лактации, состава молока. Установлено, что GH стимулирует выработку фактора, обеспечивающего нормальное функционирование клеток гранулезы, что в дальнейшем обеспечивает созревание биологически полноценной яйцеклетки [2]. Синтез GH крупного рогатого скота контролируется геном, локализованным на 19 хромосоме. Его размер составляет 1793 н.п., включает 5 экзонов и 4 интрона (А-248 н.п.; В-227 н.п.; С-227 н.п.; Д-274 н.п.) [3]. Идентифицировано несколько мутаций. Нуклеотидная замена в пятом экзоне, представляющая собой С G - трансверсию в нуклеотидной последовательности, приводящая к замене аминокислоты лейцин на валин в 127 позиции белка, способствует образованию двух аллелей: L-GH и V-GH. Рядом ученых [4,5,6] установлена связь различных полиморфных вариантов гена GH с такими полезными признаками, как рост и развитие, молочная продуктивность (удой, содержание жира, белка в молоке).
Ген пролактин (Р№) является одним из универсальных гормонов гипофиза. Он относится к семейству белковых гормонов, участвующих в инициации и поддержании лактации, расположен на 23 хромосоме, состоит, как и гормон роста из пяти экзонов и четырех интронов [7]. Известна синонимичная A-G - транзиция, локализованная в 3-м экзоне гена, приводящая к появлению полиморфного Rsal - сайта [8]. Полиморфизм гена PRL представлен более 20 однонуклеотидных замен (SNP) в его промотерной зоне. Эта мутация выражается в замене A G в третьем экзоне, приводящей к потере Hsp 9211 - сайта рестрикции и замене треонина либо на аланин, либо на пролин, а мутация в позиции 6268 заменяет лейцин на пролин [9]. Выявлены статистически
достоверные ассоциации вариантов PRL с показателями молочной продуктивности: в молоке коров голштинской породы с генотипом АА -Rsal содержится больше жира по сравнению с животным ВВ-генотипом
[10,11].
Вышеизложенное послужило основанием для изучения полиморфизма локусов генов, ассоциированных с молочной продуктивностью крупного рогатого скота, разводимого в хозяйствах Ставропольского края.
Материалы и методы исследований. Биоматериалом служила ДНК, выделенная из образцов крови коров красной степной, швицкой, красно-пестрой и черно-пестрой пород, с использованием набора реагентов для выделения ДНК «DIAtomtmDNAPrep» (IsoGeneLab, Москва). Выход ДНК составил 3-5мкг/100мкл с ОD 260/280 от 1,6 до 2,0.
Для проведения ПЦР применялись наборы «GenePakPCRCore», (IsoGeneLab, Москва). Генотипирование коров по генам PRL, GH проводили методом ПЦР-ПДРФ. ПЦР осуществлялась на программируемом термоциклере «Терцик» фирмы «ДНК-технология» (Россия) в объеме 20 мкл, содержащем 10 мкл ПЦР - растворителя с использованием праймеров: по 1,0 мкл ^Н^: 5'- gct-gct-cct-gag- cct-tcg -3' и GH-R: 5'- gcg-gcg-gca-ctt - cat-gac-cct -3'), 2,5 мкл (PRL-F: 5'- cga-gtc-ctt-atg- agc-ttg-att-ctt-3' и PRL-R: 5'- gcc-ttc-cag-aag - tcg-ttt-gtt-ttc -3') и 3-5 мкл - ДНК-пробы. Амплификация осуществлялась в соответствии с программой: GH: 1 этап - 95°С - 5 мин - 1 цикл; 2 этап - 94°С - 45 сек, 65°С - 45 сек, 72°С - 45 сек (35 циклов), 3 этап - 72°С - 7 мин - 1 цикл; PRL: 1 этап- 95°С -5 мин -1 цикл; 2 этап - 95°С - 30 сек, 63°С - 30 сек, 72°С - 30 сек (30 циклов), 3 этап - 72°С - 10 мин - 1 цикл.
ПДРФ-анализ продуктов амплификации исследуемых полиморфных участков проводился согласно схеме (табл. 1).
Таблица 1 - Характеристика фрагментов аллельных вариантов генов GH, PRL_
Ген Рестриктаза Замена нуклеотида Генотипы Длина фрагментов рестрикции (п.н.)
GH AluI С^А ^ 223
LV 223, 171, 52
LL 171,52
PRL RsaI А^ АА 156
АВ 156, 82, 74
ВВ 82, 74
Число и длина фрагментов рестрикции определялись электрофоретически в 1-2,0%-ном агарозном геле при УФ - свете после окрашивания бромистым этидием и анализировались с помощью компьютерной системы гель - документирования. В качестве маркера молекулярных масс использовался стандартный набор М 50 (Изоген).
Результаты исследований. Полиморфизм гена гормона роста ^^ представлен двумя аллелями (V и L) с сравнительно одинаковой частотой встречаемости в изучаемых породах, составившей: 0,35-0,42 -аллеля V и 0,58-0,65 - аллеля L (табл. 2).
Порода п Частота генотипов Частота аллелей
GH
LV LL V L
Красная степная 20 0,15 0,40 0,45 0,35 0,65
Швицкая 20 0,35 0,15 0,50 0,42 0,58
Красно-пестрая 19 0,48 0,26 0,26 0,40 0,60
Черно-пестрая 24 0,21 0,37 0,42 0,40 0,60
PRL
Красная степная 20 АА АВ ВВ А В
Швицкая 28 0,50 0,40 0,10 0,70 0,30
Красно-пестрая 35 0,54 0,39 0,07 0,73 0,27
Черно-пестрая 24 0,23 0,11 0,66 0,29 0,71
Выявленная закономерность нашла отражение в частоте встречаемости генотипов. Отмечена значительная межпородная вариабельность частоты встречаемости гомо- (VV, LL) и гетерозиготных (LV) вариантов. Так, если в популяции коров красной степной породы частота встречаемости гетерозиготного LV- и гомозиготного LL-генотипов была сравнительно одинаковой (0,40 - 0,45), то гомозиготного VV составила всего лишь 0,15. Подобная ситуация отмечена и в популяции коров швицкой породы: гомозиготных вариантов (VV, LL) обнаружено 0,35 - 0,50, гетерозиготного LV - 0,15. С одинаковой частотой встречаемости (0,26) присутствовал гетерозиготный LV и гомозиготный вариант LL в выборке коров красно-пестрой породы, почти в 2 раза чаще (0,48) присутствует гомозиготный VV-генотип. Если в выборке коров черно-пестрой породы частота встречаемости гетеро- и гомозиготных (LV, LL) генотипов была сравнительно одинаковой (0,370,42), то присутствие гомозиготного (^М) генотипа составило 0,21.
Полиморфизм гена пролактина (PRL) в исследуемых популяциях молочного скота представлен двумя аллелями (А и В) с разной частотой встречаемости. Наивысшая концентрация аллеля А была в выборке коров красной степной, швицкой и черно-пестрой пород (0,70 - 0,73), наименьшая (0,29) - красно-пестрой породе. Концентрация аллеля В
была достаточно высокой в популяции коров красно-пестрой породы (0,71) и сравнительно равномерно (0,27 - 0,30) этот аллель распределялся в выборке коров черно-пестрой, швицкой и красной степной пород. Выявленная тенденция нашла отражение в частоте встречаемости как гомозиготных (АА, ВВ), так и гетерозиготных (АВ) генотипов. Сравнительно одинаковым оказалось распределение гомозиготного АА-варианта в выборке коров швицкой, красной степной и черно-пестрой пород (0,50 - 0,54), при этом в два раза реже этот генотип присутствовал в выборке коров красно - пестрой породы (0,23). Еще реже гомозиготный ВВ генотип (0,07 - 0,10) присутствовал в выборке коров швицкой, черно-пестрой и красной степной пород. Наиболее высокая частота встречаемости (0,66) этого генотипа была характерна для красно-пестрой породы.
Таким образом, выполненные исследования, их анализ позволяют сделать заключение о том, что ДНК-диагностика по локусам генов, ассоциированных с молочной продуктивностью, позволит выявить животных с высоким генетическим потенциалом для широкого использования в селекционно-племенной работе.
Литература:
1. Закирова, Г.М. Полиморфизм гена пролактина у коров Татарстанского типа холмогорского скота / Г.М. Закирова, Р.Р. Султанов, Ф.Ф. Зиннатова // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2011. - №205. - С.61 -63.
2. Лазебный, И.В. Полиморфизм генов гормона роста, пролактина и изучение его связи с процентным содержанием жиров в молоке коров костромской породы / И.В. Лазебный, О.Е. Лазебный, М.Н. Рузина, Г.А.Базин, Г.Е. Сулимова // Сельскохозяйственная биология. - 2011. - №4. - С.46-51.
3. Лебедева, И.Ю. Влияние пролактина и соматотропина, опосредованное клетками гранулезы коров, на культивируемые клетки кумулюса / И.Ю. Лебедева, Т.В. Кибардина, Т.И. Кузьмина // Сб.науч.тр. - СПб, 2006. - С.205-211.
4. Сулимова, Г.Е. Уникальность костромской породы крупного рогатого скота с позиции молекулярной генетики / Г.Е. Сулимова, И.В. Лазебная, А.В. Перчун, М.Н. Рузина, Г.А. Балин // Достижения науки и техники АПК. - 2011. -№9. -С.52-54.
5. Хатами, С.Р. ДНК-полиморфизм генов гормона роста и пролактина у ярославского и черно-пестрого скота в связи с молочной продуктивностью / С.Р. Хатами, О.Е. Лазебный, В.Ф. Максименко, Г.Е. Сулимова // Генетика. - 2005. - Т41. - №2. - С.229-236.
6. Dybus, A. Associations of genetic variants of bovine prolactin with milk production traits of Black-and-White and Jersey cattle / A. Dybus, W. Grzesiak, H. Kamieniecki, I. Szatkowska, Z. Sobek, P. Blaszczyk, E. Czerniawska-Piatkowska, S. Zych, M. Muszynska // Arch. Tierz., Dummerstorf. - 2005. - Vol. 48. - №2. - P.149-156.
7. Dybus, A. Assosiations between Lea / Val polymorphism of growth hormone gene and milk production traits in Black - and - White cattle // Azch. Tierz. Dummerstorf. - 2002. -Vol.45. - №5. - P421-428.
8. Freeman, M.E. Prolactin, structure, function, and regulation of secretion / M.E.Freeman, B.Kanyicska, A.Lerant, G. Nagy // Physiol Rev. - 2000. - Vol. 80. - P.153-1631.
9. Gordon, D. F. Nucleotide sequence of the bovine growth hormone chromosomal gene /D.F. Gordone, D.P.Quick, C.P. Ewin // Molecular and cellular endocrinology, 33. - 2007. -85-95.
10. Halabian, R. Characterization of SNPs of Bovine prolactin gene of Holstein cattle /R. Halabian, M.P.E. Nasab, M.R. Nassiry, A.R.H. Mossavi, S.A. Hosseini, S. Quanbari // Biotechnology. - 2008. - Vol. 7(1). - P.118-123.
11. Mitra, A. Polymorphisms at growth hormone and prolactin loci in Indian cattle and buffalo / A. Mitra, P. Schlee, C.R. Balakrishnan et al. //J. Anim. Breed. Genet. - 1995. -112: 71-74.
