CC BY
11
DOI 10.31588/2413-4201-1883-247-3-75-79
УДК 636.082.12
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНОДИАГНОСТИКА БЫКОВ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ПО ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫМ ПРИЗНАКАМ
Зиннатов Ф.Ф. - к.б.н., доцент
ФГБОУ ВО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины
имени Н.Э. Баумана»
Ключевые слова: генотип, быки-производители, ДНК, ПЦР-ПДРФ анализ Keywords: genotype, polymorphism, breeding bulls, DNA, PCR-PDRF analysis
Важнейшая составляющая
экономики Российской Федерации -агропромышленный комплекс, который производит необходимую для общества продукцию и аккумулирует огромный экономический потенциал. Развитие агропромышленного комплекса во многом определяет состояние всего
экономического потенциала, уровень продовольственной безопасности
государства и социально-экономическое положение общества. Важнейшим звеном агропромышленного комплекса является сельское хозяйство, а молочное животноводство - одна из важнейших его отраслей, служит ценным объектом и источником пищи - производство молока, мяса, молочных продуктов [1, 7, 8]. Учитывая такую важную экономическую ценность молочного животноводства, необходимо развивать эту отрасль. Улучшить количественные и качественные показатели продуктивности дойных коров. Все это возможно воспроизвести благодаря использованию мировых биолого-генетических ресурсов и новейших ДНК -технологий в области генной инженерии. Идентификация разных форм одного и того же гена позволяет изучать наследование на уровне ДНК с помощью генных маркеров, что, в свою очередь, позволяет определять наиболее ценные варианты генотипов с соответствующими экономически ценными признаками [3, 6].
Одна из первых задач молочного животноводства - содержание
высокопродуктивных животных, молоко которых имеет наиболее оптимальные технологические свойства. Племенная
работа, основанная исключительно на классических подходах, в настоящее время не обеспечивает высокой селекционной эффективности и не отвечает современным требованиям. Требования рынка к качеству молока и молочных продуктов растут, в частности, к количеству жира в нем, количеству и составу молочного белка, а также к использованию молочного жира и молочного белка при производстве молочных продуктов. В ветеринарной биотехнологии существует потребность в выявлении и использовании генетических признаков, связанных с качественными и количественными характеристиками
производства молока. В этом контексте наибольший интерес представляют генетические маркеры молочной продуктивности [1, 4].
Следующие гены можно рассматривать как потенциальные маркеры для производства молока: ген диацилглицерин-O-ацилтрансферазы (DGAT1) - был идентифицирован как генетический маркер, влияющий на качество молока. Этот ген используется в биосинтезе липидов и привязан к жирности молока коров. Ген капа-казеина (CSN3) -взаимосвязан с молочным белком и технологическими свойствами молока, предполагает оптимальные
технологические свойства молока при производстве сыра и, следовательно, является одним из наиболее важных показателей племенной ценности крупного рогатого скота. Ген лактоглобулина (LGB), который кодирует белок бета-лактоглобулин молока, отвечает за белок молока и является индикатором
биологической ценности молока [3, 5].
Целью настоящей работы стала молекулярная генодиагностика быков-производителей по хозяйственно-ценным признакам.
Материал и методы исследований. Для проведения опытов и оценки по генам быков-производителей, несущие
хозяйственно-полезные признаки, были отобраны образцы крови от быков голштино-фризкой породы в количестве 17 голов, от черно-пестрой - 46 голов.
Опыты осуществлялись на базе племпредприятия и племрепродукторов Республики Татарстан ГУП ГПП «Элита», ООО «Смаиль», ООО СХП «Татарстан» Балтасинского района, с целью проведения генетического мониторинга и расширения этой популяции в племенной работе, учитывая их родительский индекс (РИБ).
Экстракцию ДНК проводили из лейкоцитов крови быков производителей -в количестве 100 мкл с применением набора реагентов ДНК-сорб-В (ООО «ДНК-технологии», г. Москва), согласно методике представленной изготовителем.
Амплифицированный каждый ПЦР-фрагмент генов диациглицерол-О-ацил трансферазы (DGAT1), капа-казеина (CSN3) и лактоглобулина (LGB), был подвергнут расщеплению с применением генных рестриктаз AcoI, Hinf I и Hae III соответственно. Гидролиз проводился в соответствии с рекомендациями изготовителя.
Молекулярный вес продуктов ПЦР-ПДРФ анализа определяли методом горизонтального электрофореза в 2,4-3 % агарозном геле. Электрофорез проводился при 200 мА, 150 В, 20 Вт (Эльф-8, ДНК-Технология, Россия). Полученный результат фиксировался в присутствии 5 мкл 10 % бромистого этидия с помощью видео-гель-документирующей системы GelDoc (BioRad, США). Обработку данных производили с помощью программного обеспечения Microsoft Excel.
С помощью анализатора «Клевер-2», был произведен анализ проб молока от матерей быков производителей голштино-фризкой породы в количестве 17 голов, от черно-пестрой - 46 голов. Анализ
продуктивности был произведен с помощью программного пакета «Селекс» (АРМ Плинор, Санкт- Петербург).
Результат исследований. При проведении анализа полученных результатов, было выяснено, что средний удой коров за 305 дней лактации составил 7408,8 кг молока, среднее содержание жира - 3,47 %, среднее содержание белка составило 3,65 %.
В процессе амплификации ДНК лейкоцитов крови быков-производителей в ПЦР и последующего ПДРФ-анализа продуктов амплификации методом горизонтального электрофореза были получены специфические фрагменты гена DGAT1 длиной 411 пар нуклеотидов, также было выявлено два аллеля - А и К и три генотипа - БОАТ1АА, БОАТ1кк, БОАТ1АК. Из 63 исследованных животных, 6 быков-производителей оказались носителями гомозиготного генотипа АА, у 55 голов имелся гетерозиготный генотип АК, у 2х -гомозиготный генотип КК по гену БОАТ1.
Изучение влияния полиморфизма гена DGAT1 на РИБ молочной продуктивности у 63 коров-матерей показало, что наименьшим удоем характеризуется, гомозиготный генотип БОАТ1АА - удой составляет в среднем 7381,35 кг молока; коровы с гетерозиготным генотипом DGAT1AK имеют удой больше на 225,75 кг - 7607,1 кг; наибольший удой отмечается у коров-матерей с гомозиготным генотипом БОАТ1КК и составляет 8267,7 кг. Наибольшее содержание жира наблюдается у животных с генотипом DGAT1KK -3,85 %; на втором месте с генотипом БОАТ1АК - 3,58 %; наименьшее содержание жира в молоке у коров с гомозиготным генотипом DGAT1AA -3,35 %. Распределение белка в молоке оказалось следующим: с генотипом БОАТ1АА - 3,7 %, с генотипом DGAT1AК -3,71 % и с генотипом DGAT1КК - 3,5 % (Таблица 1).
Таким образом, наилучшими показателями РИБ являются быки-производители с гомозиготным генотипом БОАТ1КК. Удой коров данной группы составил в среднем - 8267,7 кг, что на
886,35 кг молока больше, чем в группе с гомозиготным генотипом DGAT1АА Однако наибольшей белковомолочностью
обладают коровы с гетерозиготным генотипом DGAT1АК - 3,71 %.
Таблица 1 - РИБ быков-производителей по гену DGAT1
Генотип DGAT1 РИБ молочной продуктивности
удой, кг жир, % белок, % массовая доля жира, кг массовая доля белка, кг
АА 7381,35+329,08 3,35+0,23 3,7+0,35 247,9+12,5 273,5+18,4
АК 7607,1+291,7 3,58+0,28 3,71+0,29 256,2+8,5 269,6+9,2
КК 8267,7+383,6 3,85+0,05 3,5+0,2 318,7+18,2 291,14+17,5
По гену CSN3- в результате амплификации крови быков-
производителей и последующим анализом продуктов реакции были получены специфические фрагменты длиной 265 пар нуклеотидов, также было выявлено два аллеля - А и В и три генотипа - CSN3AA, CSN3ВВ, CSN3AВ. Из 63 исследованных животных, 46 быков-производителей оказались носителями гомозиготного генотипа АА, у 13 голов имелся гетерозиготный генотип АВ, у 4-х -гомозиготный генотип ВВ.
Изучение влияния полиморфизма гена каппа-казеина (CSN3) на РИБ молочной продуктивности у 63 коров-матерей показало, что: наибольшим удоем характеризуется гетерозиготный генотип
CSN3AВ - удой составляет в среднем 7703,65 кг молока; с гомозиготным генотипом CSN3ВВ имеют удой меньше на 81,55 кг - 7622,1 кг; наименьший удой отмечается у коров-матерей с гомозиготным генотипом CSN3АА и составляет 7383,1 кг. Наибольшее содержание жира наблюдается у животных с генотипом CSN3АА - 3,8 %; на втором месте с генотипом CSN3ВВ - 3,7 %; наименьшее содержание жира в молоке у коров с гетерозиготным генотипом CSN3AВ - 3,5 %. Распределение белка в молоке оказалось следующим: с генотипом CSN3AA - 3,71 %, с генотипом CSN3AB -3,7 % и с генотипом CSN3BB - 4,2 % (Таблица 2).
Таблица 2 - РИБ быков-производителей по гену каппа-казеина (CSN3)
Генотип CSN3 РИБ молочной продуктивности
удой, кг жир, % белок, % массовая доля жира, кг массовая доля белка, кг
АА 7383,1+210,05 3,8+0,3 3,71+0,27 251,8+16,9 262,9+14,2
АВ 7703,65+203,7 3,5+0,24 3,7+0,26 269,3+22,6 283,5+21,6
BB 7622,1+301,1 3,7+0,07 4,2+0,08 282,3+10,5 318,6+16,3
Таким образом, наилучшими показателями РИБ характеризуются быки-производители с гомозиготным генотипом CSN3BB. Удой коров-матерей данной группы составил в среднем - 7622,1 кг, что на 239 кг молока больше, чем в группе с гомозиготным генотипом CSN3АА Показатель белковомолочности у животных с этим генотипом является самым высоким - 4,2. Однако наибольшей жирномолочностью обладают коровы с генотипом CSN3АА - 3,8.
В результате амплификации ДНК лейкоцитов крови быков-производителей с парой праймеров были получены специфические фрагменты гена LGB длиной 153 пары нуклеотидов. После дальнейшего рестрикционного гидролиза продуктов амплификации с ферментом НаеШ и электрофоретического разделения фрагментов в агарозном геле в гене LGB выявлено два аллеля А и В и три генотипа LGBAA, LGBAB, LGBBB
Из 63 исследованных животных, 10
быков-производителей оказались
носителями гомозиготного генотипа AA, у 34 голов имелся гетерозиготный генотип AВ, у 19-ти - гомозиготный генотип ВВ.
Изучение влияния полиморфизма гена LGB на РИБ молочной продуктивности у 63 коров-матерей показало, что наибольшим удоем характеризуется гомозиготный генотип LGBВВ - удой составляет в среднем 7675,2 кг молока; с гомозиготным генотипом LGBАА имеют удой меньше на
117,3 кг - 7557,9 кг; наименьший удой отмечается у коров-матерей с гетерозиготным генотипом LGBАВ и составляет 7194,4 кг.
Наибольшее содержание жира наблюдается у животных с генотипом LGBАВ - 3,5 %; у коров-матерей с генотипами LGBВВ и LGBАА - 3,4 %.
Распределение белка в молоке оказалось следующим: с генотипом LGBAA - 3,4 %, с генотипом LGBAB - 3,6 % и с генотипом LGBBB - 3,8 % (Таблица 3).
Таблица 3 - РИ j быков-производителей по гену бета-лактоглобулина
ГенотипLGB РИБ молочной продуктивности
удой, кг жир, % белок, % массовая доля жира, кг массовая доля белка, кг
АА 7557,9+153,1 3,4+0,27 3,4+0,29 258,8+20,3 261,2+20,9
АВ 7194,4+257,9 3,5+0,29 3,6+0,3 251,8+33,9 261,9+33,8
BB 7675,2+191,9 3,4+0,25 3,8+0,19 260,29+15,7 285,5+13,5
Таким образом, наилучшими показателями РИБ отличаются быки-производители с гомозиготным генотипом LGBBB. Удой коров данной группы составил в среднем - 7675,2 кг, что на 480,8 кг молока больше, чем в группе с гетерозиготным генотипом LGBАВ. Показатель белковомолочности у животных с этим генотипом является самым высоким - 3,8. Однако наибольшей жирномолочностью обладают коровы с генотипом LGBАВ - 3,5.
Заключение. Увеличение
генетического потенциала и
совершенствование породы являются основными условиями повышения производства молока и роста рентабельности молочного скотоводства. Применение методов молекулярной селекции, позволяющей идентифицировать животных с повышенными хозяйственно-ценными признаками, совместно с классической селекцией можно достичь поставленной цели.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Долматова И.Ю. ДНК-технологии в животноводстве / И.Ю. Долматова, И.Т. Гареева, А.Г. Ильясов // Достижения науки и техники АПК. - 2010. - № 2. - С. 42-43.
2. Зиннатова, Ф.Ф. Аллельный
полиморфизм гена каппа-казеина (CSN3) у коров холмогорской породы
татарстанского типа / Ф.Ф. Зиннатова, А.М. Алимов, Ф.Ф. Зинатов // Учёные записки Казанской ГАВМ. - 2010. - Т. 204. - С. 93-98.
3. Зиннатова, Ф.Ф. Взаимосвязь полиморфизма гена бета-лактоглобулина с молочной продуктивностью у коров и коров первотелок / Ф.Ф. Зиннатова, А.М. Алимов, Ф.Ф. Зиннатов //Ученые записки КГАВМ. - 2012. - №211. - С. 206209.
4. Хайруллин, Д.Д. Изучение действия углеводно-витаминно-минерального комплекса «Лизунец-Солевит» на дойных коровах / Д.Д. Хайруллин // Ветеринарный врач. -2017. - № 4. - С. 60-64.
5. Зиннатов, Ф.Ф. Диагностическая ценность выявления провирусной ДНК ВЛКРС в молоке / Ф.Ф. Зиннатов, Т.Р. Якупов // Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. -2010. - № 4. - С. 21-22.
6. Zinnatov, F.F. Studying the associ ati on of polymorphic variants of LEP, TG5, CSN3, LGB genes with signs of dairy productivity of cattle / F.F. Zinnatov, F.F. Zinnatova, AH. Volkov [et al.], // International Journal of Research in
Pharmaceutical Sciences. - 2020. - T. 11. - № 2. - C. 1428-1432.
7. Hairullin, D.D. Study of scar content in cows when using carbohydrate-vitamin-mineral concentrate "LS" / D.D. Hairullin, F.F. Zinnatov, Sh.K. Shakirov [et al.] // International Journal of Research Pharmaceutical Sciences. - 2020. - Vol. 11. -
№ 2. - P. 2241-2243.
8. Yakupov T. R. Features of humoral immunity in cows infected with the leukaemia virus / T.R. Yakupov, M.M. Valiev, F.F. Zinnatov [et al.] // International Journal of Research in Pharmaceutical Sciences. - 2020. - Vol. 11. - № 1. - P. 290-293.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНОДИАГНОСТИКА БЫКОВ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ПО ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫМ ПРИЗНАКАМ
Зиннатов Ф.Ф.
Резюме
Основываясь на результаты анализа взаимосвязи полиморфизма по гену DGAT1 с хозяйственно-ценными признаками был сделан вывод, что животные с генотипом DGATl^ обладают наибольшим показателем удоя и содержанием жира. При анализе взаимосвязи полиморфизма по гену CSN3 с молочной продуктивностью установлено, что более высокие показатели характерны для коров-матерей с гомозиготным генотипом CSN3BB. Животные данной группы имеют преимущество, в сравнении с генотипами АВ и АА, по удою, содержанию белка, массовому выходу жира и белка. При изучении данных взаимосвязи полиморфизма по гену LGB с хозяйственно- ценными признаками был сделан вывод, что животные с гомозиготным генотипом LGB№ обладают наибольшим удоем, содержанием жира, белка, массовым выходом жира и белка.
MOLECULAR GENODIAGNOSTICS OF PRODUCER BULLS BY ECONOMICALLY
VALUABLE CHARACTERISTICS
Zinnatov F.F.
Summary
Based on the results of the analysis of the relationship between the DGAT1 gene polymorphism and economically valuable traits, it was concluded that animals with the DGAT1KK genotype have the highest milk yield and fat content. When analyzing the relationship of CSN3 gene polymorphism with milk productivity, it was found that higher rates are characteristic of mothers cows with a homozygous CSN3BB genotype. Animals of this group have an advantage, in comparison with the AB and AA genotypes, in milk yield, protein content, mass yield of fat and protein. When studying the data of the relationship between the LGB gene polymorphism and economically valuable traits, it was concluded that animals with the homozygous LGBbb genotype have the highest milk yield, fat, protein content, mass fat and protein yield.
