CC BY
21
УДК636.237.21: 636.22/28.034
молекулярно-генетические аспекты селекции молочного скота в республике татарстан
Ю.Р. ЮЛЬМЕТЬЕВА, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
Ш.К. ШАКИРОВ, доктор сельскохозяйственных наук, руководитель научно-технологического центра
Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Оренбургский тракт, 48, Казань, 420059, Россия
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье показан полиморфизм генов каппа-казеина (CSN3) и пролактина (PRL) маточного поголовья холмогорской породы татарстанского типа. Распределения частот генотипов изучаемых генов было следующим: по гену каппа-казеина (CSN3) -АА - 73%, АВ - 24%, ВВ - 3%; по гену пролактина (PRL) - АА -69%, АВ -29%, ВВ - 2%. Коровы объединенной группы с генотипом АВ+ВВ по локусу гена каппа-казеина (CSN3) имели преимущество по живой массе, по сравнению с гомозиготными по аллелю А, на 2,9 кг. Они так же давали молоко с более высоким содержанием жира и белка, в результате чего выход молочного жира был выше на 6,5 кг, белка - на 3,4 кг. У особей с генотипами АВ+ВВ по гену пролактина (PRL) живая масса оказалась больше, чем у коров с генотипомАА, на 2,4 кг, выход молочногожира - на 1,2кг, белка - на 2,2 кг. Величина удоя у исследуемыхживотныхв связи с аллельным полиморфизмом генов каппа-казеина (CSN3) и пролактина (PRL) имела низкую положительную корреляцию с процентным содержанием жира в молоке (r=0,08 и r=0,07 соответственно), а также с живой массой при отеле (r=0,14 и r=0,26). Коэффициент сопряженности между удоем и содержанием белка в молоке указывает на наличие слабой отрицательной связи (r=-0,3 и r=-0,22). Обнаружена значительная вариабельность показателей частоты встречаемости аллелей и генотипов изучаемых генов, что может свидетельствовать о возможности повышения генетического потенциала стада по таким хозяйственно-полезным признакам, как белковость и жирность молока.
Ключевые слова: удой, корова, ген, каппа-казеин, пролактин Для цитирования: Юльметьева Ю.Р., Шакиров Ш.К. Моле-кулярно-генетические аспекты селекции молочного скота в Республике Татарстан // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №5. С. 83-84.
Селекция молочных коров уже в течение многих генераций ведется по таким экономически важным признакам, как удой, содержание жира и белка в молоке. Большинство из них имеют полигенную природу и детерминируются многими генами при взаимодействии с условиями внешней среды. На практике селекцию в основном ведут по фенотипическим признакам, которые отражают вклад аддитивных генов и факторов среды, и родословной. Следовательно, селекция направлена на отбор тех генов, которые непосредственно задействованы в формировании экономически важных признаков. Эту работу можно ускорить, применяя методы генетического маркирования аллельных вариантов генов, связанных с хозяйственно-полезными признаками. Кроме того, использование ДНК-технологий позволяет тестировать животных в раннем возрасте, когда они еще не проявляют фенотипических признаков, по которым ведется классическая селекция.
В качестве потенциальных маркеров молочной продуктивности можно использовать гены каппа-казеина (CSN3) и пролактина (PRL). Каппа-казеин (CSN3) характеризуется высоким уровнем гомологии с гамма-цепью фибриногена и сходной с ним белковой функцией: он выполняет роль стабилизирующего фактора в образовании мицелярной структуры при свертывании молока [1]. Пролактин (PRL) -пептидный гормон, который участвует в формировании молочной продуктивности КРС. Установлена связь раз-
Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 5 _
личных полиморфных вариантов гена, отвечающего за синтез этого белка, с такими хозяйственно-полезными признаками, как рост, молочная продуктивность, содержание в молоке белка и жира, выход сыра [2,3].
Цель нашей работы - изучение связи хозяйственно-полезных признаков коров с разными генотипами по генам маркерам каппа-казеина (CSN3) и пролактина (PRL).
Условия, материалы и методы. Материалом для исследований послужили пробы крови 150 коров холмогорской породы татарстанского типа с племзавода ООО «Бирюли» Высокогорского района Республики Татарстан. С целью формирования более полной картины частоты встречаемости аллелей по изучаемым маркерам анализ образцов от всех животных проводили в одном массиве. ДНК выделяли с помощью набора «ДНК-Сорб-В» согласно методике, предоставленной изготовителем. Полиморфизм генов выявляли методом ПЦР-ПДРФ. Для этого фрагменты ДНК амплифицировали на программируемом термоциклере МуСус1ег. Рестрикцию проводили в соответствии с рекомендациями изготовителя. Анализ результатов осуществляли методом электрофореза в агарозном геле с последующей документацией с помощью видеосистемы ОеЮос. Статистическую обработку проводили по общепринятым методикам.
результаты и обсуждение. Изучение частоты встречаемости аллелей генов каппа-казеина (CSN3) и пролактина (PRL) показало преобладание аллеля А, наличие которого по обоим генам численно равно и составляет 0,86.
Распределение частот генотипов по гену каппа-казеина (CSN3) выглядело следующим образом (см. рисунок): АА - 73%, АВ - 24%, желательный генотип ВВ - всего 3%. Анализ распределения частот аллелей гена пролактина (PRL) показало наличие в обследованном поголовье 69% коров с генотипом АА, 29% - АВ и 2% - ВВ. Учитывая низкую встречаемость коров с желательным генотипом ВВ (2-3%), для дальнейших исследований мы объединили животных с генотипом АВ и ВВ по каждому из изучаемых генов в одну группу.
ВЦ
100 * , 80 -
а)
0 60
са
О
0 40 -
о
20 0
/
У
и
У
AB; 24%
AA; 73%
AB; 29%
AA; 69%
V7
CSN3
PRL
рисунок. Частота встречаемости генотипов генов-маркеров молочной продуктивности маточного поголовья: □ - АА; □ - АВ; ■ - ВВ.
В результате анализа показателей продуктивности животных за лактацию мы установили взаимосвязь генотипов по изучаемым генам с молочной продуктивностью и живой массой лактирующих коров (табл. 1). Так, у коров объединенной группы с генотипом АВ+ВВ по локусу гена каппа-казеин (CSN3) она была выше, чем у гомозиготных по аллелю А, на 2,9 кг. Кроме
83
Таблица 1. Продуктивность маточного поголовья с разными генотипами генов-кандидатов молочной продуктивности
Показатель
Генотип
АА
АВ
АВ+ВВ
Живая масса, кг Удой, кг Жир, % кг
Белок, % кг
Живая масса, кг Удой, кг Жир, % кг
Белок, % кг
CSN3
518,5±3,24 5702±92,7 4,11±0,021 234,3±4,57 3,08±0,0,09 175,6±3,70 PRL 518,5±3,41 5750±98,1 4,07±0,029 238,6±5,00 3,03±0,011 174,2±3,97
523,6±3,89 5629±167,0 4,18±0,038 235,3±9,97 3,15±0,037 177,3±7,15
519,6±3,82 5468±125,6 4,17±0,031 228,0±7,24 3,13±0,010 171,1±5,41
521,4±4,14 5665±151,7 4,25 ±0,036 240,8±9,07 3,16±0,033 179,0±6,50
520,9±3,71 5564±130,1 4,31±0,080 239,8±7,33 3,17±0,010 176,4±5,42
* - р<0,05, ** - р<0,01, *** - р<0,001
того, животные объединенной группы давали молоко с большим содержанием жира и белка, благодаря чему выход молочного жира за лактацию оказался выше на 6,5 кг, белка - на 3,4 кг. Однако величина надоев молока характеризовалась обратной зависимостью. Надой от коров с гетерозиготным генотипом и животных объединенной группы был ниже, чем у особей с генотипом АА, на 73 и 37 кг, соответственно.
Аналогичные тенденции отмечены и при сравнении различных генотипов по гену пролактин (PRL). Живая масса у коров с генотипами АВ+ВВ была больше, чем у особей с генотипом АА, на 2,4 кг, выход молочного жира - на 1,2 кг, белка - на 2,2 кг, но удой молока ниже на 186 кг.
Анализ сопряженности признаков молочной продуктивности показал, что величина удоя у животных, различающихся по гену каппа-казеин (CSN3), слабо положительно коррелировала с процентным содержанием жира в молоке (табл. 2). У коров с генотипом АА коэффициент корреляции был равен 0,08, несколько выше он оказался у особей с генотипами АВ и ВВ (г=0,18-0,20). Значимых различий между коэффициентами корреляции удоя и содержания белка в молоке у коров с разными генотипами по гену каппа-казеин не обнаружено.
Изучение взаимосвязей показателей молочной продуктивности животных, отличающихся по гену пролактина (PRL), продемонстрировало схожие тенденции. Влияние уровня надоев молока на содержание жира в нем у коров с генотипом АА было низким положительным (г=0,07), у особей с генотипом АВ и в группе АВ+ВВ - средним положительным (г=0,32 и г=0,23 соответственно). Между удоем и массовой долей белка в молоке установлено наличие обратной зависимости. При этом более тесная связь характерна для животных с генотипом АВ (г=-0,22) и в группе АВ+ВВ (г=-0,15), у гомозигот по аллелю А она была значительно ниже (г= -0,02). Увеличение живой массы коров влияло на удой всех генотипов. Высокая положительная корреляция установлена у особей с генотипом АА (г=0,25) и в группе АВ+ВВ (г=0,14), низкая - у гетерозиготных особей (г=0,09).
Таблица 2. коэффициент корреляции признаков молочной продуктивности у коров с разными генотипами
Коэффициент корреляции, r ±mr
Генотип удой - удой - удой -
жир белок живая масса
CSN3
AA 0,08±0,009 -0,03±0,009 0,26±0,009
AB 0,20±0,029 -0,06±0,029 0,15±0,029
АВ+ВВ 0,18±0,026 -0,07±0,026 0,08±0,026
PRL
AA 0,07±0,010 -0,02±0,010 0,25±0,010
AB 0,32±0,023 -0,22±0,024 0,09±0,011
АВ+ВВ 0,23±0,022 -0,15±0,022 0,14±0,022
выводы. Результаты исследований показывают наличие тенденции влияния генов каппа-казеина (CSN3) и пролактина (PRL) на сопряженность хозяйственно-полезных признаков. Так, связь между удоем и жиром может быть умеренной (г=0,32, PRLАВ) и слабой (г=0,07, PRLАА); между удоем и белком слабой отрицательной (г=-0,15, PRLАВ+ВВ) и слабой положительной (г=0,02, PRLАА). Между удоем и живой массой существует слабая положительная связь (от г=0,08, CSN3АВ+ВВ до г=0,26, CSN3АА).
Полученный материал дополняет общепринятые понятия о взаимовлиянии хозяйственно-полезных признаков. Однако ввиду немногочисленности выборки можно говорить лишь о тенденции.
Литература.
1. Моисеева И.Г., Уханов С.В., Столповский Ю.А. Генофонды сельскохозяйственных животных: генет. ресурсы животноводства России/ отв.ред. И.А. Захаров; Ин-т общей генетики им. Н.И Вавилова РАН. М.: Наука, 2006. С. 152-175.
2. Struktural variation around prolactin gene linked to quatitative tr aits in an elite Holstein sire family/C.M. Cowan, M.R. Dentine, R.L. Ax., L.A. Schler//Theor. AndAppl. Genet. 1990. Vol.79. P. 577-582.
3. Characterization of dna polymorphisms in three populations of Hereford cattle and their assotiations with growth and maternal EPD in line 1 herefords/D.E.Moody, D. Pomp, S. Newman, M.D. MacNeil// J. Anim. Sci. 1996. Vol. 74. H. 1784-1793.
molecular and genetic aspects of breeding of dairy cattle in the republic of tatarstan
Y.R. Yulmeteva, Sh.K. Shakirov
Tatar Research Institute of Agriculture, Orenburg tract, 48, Kazan, 420059, Russia
Summary. This paper shows the polymorphism of genes of kappa-casein (CSN3) and prolactin (PRL) of breeding stock of Kholmogory breed of Tatarstan type. The distribution of genotype frequency of kappa-casein gene (CSN3) was the following: AA - 73 %, AB - 24 %, BB - 3 %. For genotypes of prolactin gene (PRL) it was the following: AA - 69 %, AB - 29 %, BB - 2 %. Cows from the combined group with genotypes AB and bB in gene locus of kappa-kazein (CSN3) had an advantage by 2.9 kg in live weight compared with cows homozygous for the allele A. They also gave milk with higher fat and protein content; as a result of which the output of milk fat was higher by 6.5 kg, of protein - by 3.4 kg. In cows with genotypes AB and BB in prolactin gene (PRL) the live weight was higher, than in cows with AA genotype, by 2.4 kg; the output of milk fat - by 1.2 kg, of protein - by 2.2 kg. Milk production of studied animals in connection with allelic polymorphism of genes of kappa-casein (CSN3) and prolactin (PRL) had low positive correlation with the fat content in milk (r = 0.08, r = 0.07 ), as well as with live weight at calving (r = 0.14, r = 0.26). The conjugation coefficient between milk yield and protein content in milk indicates the presence of weak negative correlation (r = -0.3, r = -0.22). A significant variation of alleles and genotypes frequency of the studied genes was revealed, that may indicate the possibility of increasing in the genetic potential of the herd in such economically valuable traits as protein and fat content in milk. Key words: milk yield, cow, gene, kappa-kazein, prolactin.
Author Details: YR. Yulmeteva, Cand. Sc. (Biol.), Head of Laboratory (e-mail: [email protected]), Sh.K. Shakirov, Dr. Sc. (Agr.), Head of Centr.
For citation: Yulmeteva YR., Shakirov Sh.K. Molecular and genetic aspects of breeding of dairy cattle in the Republic of Tatarstan. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2015. V.29. №5. pp. 83-84 (In Russ)
84
Достижения науки и техники АПК. 2015. Т 29. № 5
