CC BY
12
УДК 636.237.21.034:636.082.12
МОЛОЧНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ЧЕРНО-ПЕСТРЫХ КОРОВ РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, ГЕНОТИПИРОВАННЫХ ПО БЕТА-ЛАКТОГЛОБУЛИНОВОМУ ЛОКУСУ
Елена Витальевна Лосякова, к. биол. н.
ФГБОУ ВО «Великолукская ГСХА», Россия, г. Великие Луки
Изучена молочная продуктивность черно-пестрых коров-дочерей 11 быков-производителей с различными генотипами по гену бета-лактоглобулина.
Ключевые слова: молочная продуктивность; корова; бык-производитель; черно-пестрая порода; ген; аллель; генотип; бета-лактоглобулин.
Возможность целенаправленного создания высокопродуктивных стад крупного рогатого скота напрямую зависит от наличия информации о генах, контролирующих признаки продуктивности. Традиционные подходы к селекционным решениям (отбор, подбор, разведение по линиям) в современных условиях необходимо дополнять новыми методами. Чтобы оказывать влияние на сложившуюся ситуацию в стаде, необходимо иметь данные о взаимосвязи различных генотипов по локу-су гена бета-лактоглобулина с показателями молочной продуктивности [5]. Для оценки генетического потенциала животных необходимо учитывать генотип отдельных особей и контролировать генетическую структуру всего стада, а также отдельных линий, используемых в племпредприятии, для поддержания необходимого уровня гетерозигот-ности [2].
Оценке быков-производителей и их потомков по методам ДНК-
технологии пока не уделяется должного внимания. От вклада производителей в стаде зависит 90-95% генетического прогресса. В связи с этим нами был проведен анализ полиморфизма гена бета-лактоглобулина, ассоциированного с молочной продуктивностью, у черно-пестрых коров-дочерей различных быков-производителей в племенном репродукторе СПК-колхозе «Красное знамя» Новосокольнического района Псковской области и уделено внимание перспективным для племпредприятия отдельным быкам-производителям.
Известно, что генотипы по бе-та-лактоглобулиновому локусу связаны с белковомолочностью. Дочери быков-производителей при оценке показателей молочной продуктивности должны иметь наивысшую продуктивность в сочетании с высоким содержанием в молоке жира и белка. Нуклеотидные замены в ДНК имеет каждый аллель гена, оказывающий
определенное влияние на синтез белков в молоке [7].
Метод ДНК-диагностики генотипов включает несколько этапов: амплификацию фрагментов с помощью ПЦР, рестрикцию амплифици-рованного фрагмента и разделение его электрофорезом [3].
Материалом для исследований послужила цельная кровь, консервированная цитратом натрия - 1,5 мл на пробу (п=107). По стандартному фенол-хлороформному методу с использованием лизиса клеток крови 10%-ным SDS и депротеинизацией
фенол-хлороформом с последующим осаждением этанолом из проб крови были выделены препараты ДНК [6].
Режим проведения ПЦР по J.F. Medrano, E. Agшlar-Cordova (1990) отличается от других наиболее высокой температурой отжига, которая снижает вероятность неспецифического синтеза: горячий старт - 94 °С - 3 мин; денатурация - 94 °С - 1 мин; отжиг - 55 °С - 1 мин; элонгация - 72 °С - 1 мин; достройка после прохождения реакции всех 37 циклов - 72 °С - 5 мин (таблица 1).
Таблица 1 - Требования к проведению ПЦР
Ген-рестриктаза Амплификат, п.н. Длина фрагментов рестрикции ДНК, п.н. Условия проведения ПЦР
LGB-НаеШ 262 АА 153, 109 АВ 153, 109, 79+74 ВВ 109, 79+74 (94 °С - 1 мин, 55 °С - 1 мин, 72 °С - 1 мин) х 37 -72 °С - 5 мин
ДНК визуализировали на трансиллюминаторе в проходящем УФ-свете по флуоресценции бромистого этидия. По яркости свечения ДНК в геле в сравнении с известной
концентрацией маркерной ДНК оценивали концентрацию (рисунок 1). Невыявление шлейфа указывало на отсутствие деградации ДНК.
501 404
331
242 190
147
111
АВ АВ ВВ АА АВ АВ АВ АВ М
Рисунок 1 - Электрофореграмма продуктов рестрикции гена бета-лактоглобулина
Из рисунка 1 видно, что полученный в результате ПЦР по методу 1.Б. Меёгапо е1 а1. (1990) амплификат длиной 262 п.н. расщеплялся на полосы величиной 153 и 109 п.н., следовательно, такая проба принадлежит животному с генотипом АА. Полосы длиной 153, 109, 79+74 п.н. имеет гетерозиготный генотип (АВ), соответственно полосы 109, 79+74 п.н. соответствуют генотипу ВВ. Фрагменты 79 и 74 п.н. на электрофореграмме зачастую идентифицируются в виде одного фрагмента. Полосы рестрикции оставались чистыми, визуально различимыми, без примесей и неспецифичных полос.
На основе полученных результатов ПЦР-анализа ДНК и данных
по происхождению были сформированы опытные группы коров-дочерей с генотипами бета-лактоглобулина АА, АВ и ВВ. Данные, полученные в экспериментальных исследованиях, обработаны методом вариационной статистики [1, 4] и с помощью компьютерных программ «Microsoft Excel» и «Statistica». По критерию Стьюдента были определены уровни достоверности полученных результатов.
Генетическая структура стада племрепродуктора по гену бета-лактоглобулина представлена в таблице 2. У исследованных коров в результате ПЦР-анализа было определено два аллеля А, В и три генотипа - АА, АВ и ВВ.
Таблица 2 - Встречаемость аллелей и генотипов по бета-лактоглобулиновому локусу у коров-дочерей различного происхождения_
Линия Кличка и инв. № быков-производителей n, гол. Частота генотипа, % Частота аллелей
АА АВ ВВ А В
Вис Бэк Айдиал 1013415 Шаг 1 4 0 100 0 0,50 0,50
Шелест 241 12 75,0 16,7 8,3 0,83 0,17
Итого по линии: 16 56,0 38,0 6,0 0,75 0,25
Монтвик Чифтейн 95679 Амадей 867 3 0 66,7 33,3 0,33 0,67
Буян 600047 1 0 100 0 0,50 0,50
Геолог 162 14 50,0 21,4 28,6 0,61 0,39
Порох 600016 20 60,0 25,0 15,0 0,75 0,25
Приз 3103 2 0 50,0 50,0 0,25 0,75
Итого по линии: 40 50,0 30,0 20,0 0,65 0,35
Аннас Адема 30587 Аризон 3417 5 40,0 60,0 0 0,70 0,30
Вертолет 3284 26 15,4 65,4 19,2 0,48 0,52
Индикатор 3401 9 33,3 22,2 44,5 0,44 0,56
Итого по линии: 40 22,5 55,0 22,5 0,50 0,50
Хильтьес Адема 37910 Форстер 459 11 36,4 45,5 18,1 0,59 0,41
Итого по линии: 11 36,4 45,5 18,1 0,59 0,41
Три быка-производителя пред- 30587. Быку Вертолету 3284 приставляют линию Аннас Адема надлежало наибольшее количество
дочерей (п=26), из них носителями желательного генотипа ВВ оказались пять дочерей, семнадцать дочерей являлись носителями гетерозиготного генотипа и всего лишь четыре имели генотип АА, что позволяет предположить, что данный бык-производитель имеет гетерозиготный генотип по бета-лактоглобулиновому локусу. У быка Аризона 3417 дочерей с генотипом ВВ выявлено не было, а 60% дочерей имеют генотип АВ. Всего девять дочерей было учтено у Индикатора 3401, из которых четыре (44,5%) обладают генотипом ВВ, три (33,3%) дочери - генотипом АА и две (22,2%) - АВ.
Линию Хильтьес Адема 37910 представлял только один бык-производитель Форстер 459, у которого 45,5% дочерей имели генотип АВ и 18,1% - ВВ, что также позволяет сделать предположение о его гетерозиготности по бета-лактоглобулиновому локусу.
Следовательно, в этих двух линиях преобладают коровы с гетерозиготным генотипом АВ (55,0% и 45,5% соответственно).
Два быка-производителя Шаг 1 и Шелест 241 представляли линию Вис Бэк Айдиал 1013415. Все дочери Шага 1 имели генотип АВ. 75% дочерей Шелеста 241 характеризовались генотипом АА, 16,7% дочерей -генотипом АВ и всего 8,3% дочерей - генотипом ВВ.
Пять быков-производителей -Амадей 867, Буян 600047, Геолог 162, Порох 600016, Приз 3103 -
представляли линию Монтвик Чиф-тейн 95679. Всего было учтено 40 коров-дочерей, принадлежащих к данной линии, из них 20 (50,0%) дочерей имели генотип АА, 12 (30,0%) генотип АВ и только 8 коров-дочерей (20%) обладали генотипом ВВ.
От быка-производителя Амадея 867 было учтено всего три дочери, две (66,7%) характеризовались генотипом АВ и одна (33,3%) - генотипом ВВ гена бета-лактоглобулина. Четырнадцать дочерей было выявлено у быка-производителя Геолога 162, из которых с генотипом АА было семь (50,0%) дочерей, три (21,4%) с генотипом АВ и четыре (28,6%) имели генотип ВВ.
У быка Пороха 600016 было двадцать дочерей, двенадцать (60,0%) из них обладали генотипом АА, пять (25,0%) гетерозиготным генотипом и три (5,0%) - генотипом ВВ. Всего две дочери принадлежали Призу 3103, по одной с генотипом АВ и ВВ. Таким образом, из учтенных нами 56 коров-дочерей линий Вис Бэк Айдиал 1013415 и Монтвик Чифтейн 95679 только девять имели желательный генотип ВВ, а наибольшее число коров имели генотип АА - 56,0% и 50,0% соответственно.
В целом из таблицы видно, что в потомстве большинства быков-производителей встречаются особи всех возможных генотипов, что говорит об их гетерозиготности по бе-та-лактоглобулиновому локусу. Только у Шага 1, Амадея 867, Приза
3103 и Аризона 3417 в наших исследованиях отсутствуют дочери одной из опытных групп. Однако количество учтенных потомков у вышеназванных быков-производителей невелико, что не позволяет делать обоснованных выводов.
Частота аллеля А у коров линии Аннас Адема 30587 оказалась равной частоте аллеля В, составив 50,0%. Частота аллеля В у дочерей быков Индикатора 3401 и Вертолета 3284 линии Аннас Адема 30587 составляет 0,56 и 0,52 соответственно. У коров-дочерей быков Приза 3103 и Амадея 867 линии Монтвик Чиф-тейн 95679 была выявлена наибольшая частота аллеля В - 0,75 и 0,67 соответственно, однако в целом по линии она оказалась равной всего
_
0,35. Частота аллеля В у коров линии Хильтьес Адема 37910 составляет 0,41. У дочерей быка-производителя Шелеста 241 линии Вис Бэк Айдиал 1013415 наблюдается наименьшая концентрация аллеля В - 0,17, в целом по линии - 0,25.
Таким образом, частота аллеля В в целом оказалась ниже в гол-штинских линиях.
Для увеличения молочной продуктивности коров данное плем-предприятие использовало 11 быков, которые представляли четыре линии: Вис Бэк Айдиал 1013415, Мон-твик Чифтейн 95679, Аннас Адема 30587 и Хильтьес Адема 37910.
Молочная продуктивность коров разного происхождения представлена в таблице 3.
Таблица 3 - Молочная продуктивность коров черно-пестрой породы раз-
ного происхождения
Линия Кличка и инв. № быков Генотип дочерей п, гол. В среднем по лактациям
Удой, кг Жир, % Мол. жир, кг Белок, % Мол. белок, кг
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Вис Бэк Айдиал 1013415 Шаг 1 АВ 4 4547,1±270,1 3,78±0,02 171,8±0,02 2,92±0,13 133,5±12,9
Шелест 241 АА 9 5481,1±184,0 3,85±0,06 210,5±6,1 3,01±0,05 165,1±6,7
АВ 2 5022,0±370,0 3,79±0,06 190,1±10,8 3,14±0,09 158,2±16,0
Итого по линии АА 9 5481,1±184,0 3,85±0,06 210,5±6,1 3,01±0,05*** 165,1±6,7
АВ 6 4705,4±219,8 3,75±0,04 176,7±9,9 3,07±0,0Г* 144,7±7,1
Монтвик Чифтейн 95679 Порох 600016 АА 12 5264,1±178,9 3,95±0,06 207,8±7,1 3,02±0,03* 159,0±6,2
АВ 5 4610,3±141,0 4,08±0,19 188,9±13,3 2,99±0,08 137,6±4,8
ВВ 3 5453,2±499,3 3,83±0,02 208,8±18,9 3,12±0,03* 170,2±16,9
Амадей 867 АВ 2 4863,3±22,3 4,18±0,07 203,0±2,2 2,92±0,11 141,9±0,1
Геолог 162 АА 7 4557,0±75,8*" 3,88±0,06 177,0±4,1*** 2,94±0,04* 134,0±3,0***
АВ 3 5189,7±101,3 3,71±0,13* 192,5±9,4 3,09±0,05* 160,2±5,0
ВВ 4 5685,0±75,ТГ 3,89±0,12 221,0±7,4*** 3,02±0,04 171,0±4,8***
Итого по линии АА 20 4980,2±134,6 3,79±0,01 188,9±5,3 3,09±0,003 153,7±4,2
Продолжение таблицы 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Итого по линии АВ 12 4789,7±101,3 3,77±0,02 180,6±3,6 3,07±0,004 147,1±3,1
ВВ 8 5361,5±282,5 3,75±0,04 200,8±18,9 3,08±0,01 165,1±8,7
Аннас Адема 30587 Аризон 3417 АА 2 4834,5±122,8 3,88±0,09 187,8±8,9 2,81±0,19 135,8±5,7
АВ 3 4667,1±361,2 3,69±0,07* 172,4±12,1 3,17±0,14 148,2±13,8
Вертолет 3 284 АА 4 5123,8±257,3* 3,92±0,08 201,4±13,3 2,94±0,05 150,5±7,8
АВ 17 4780,6±145,5* 3,86±0,06 189,1±5,9 2,93±0,05 140,4±4,4*
ВВ 5 5302,0±182,3 3,96±0,09 210,4± 11,1 2,99±0,10 158,2±5,0*
Индикатор 3401 АА 3 4342,0±113,2 3,93±0,15 171,6±2,9 2,74±0,16 120,4±10,3
АВ 2 4799,8±94,0 3,73±0,06* 179,2±6,7 3,04±0,02 145,9±3,9
ВВ 4 4735,6±212,2 3,81±0,05 180,4±7,8 3,05±0,03 144,8±7,6
Итого по линии АА 9 4809,6±161,1 3,75±0,02 180,7±6,7 3,07±0,003 147,7±4,9
АВ 22 4766,9±119,5 3,72±0,01 177,2±4,3 3,07±0,003 146,5±3,7
ВВ 9 5050,3±163,2 3,71±0,01 187,3±6,5 3,07±0,002 155,2±5,1
Хильтьес Адема 37910 Форстер 459 АА 4 5223,5±378,9 4,27±0,25* 221,2±12,9 2,88±0,17 151,6±17,5
АВ 5 4980,9±292,1 3,95±0,19 197,4±18,0 3,16±0,16 156,6±9,0
ВВ 2 5213,8±168,3 3,88±0,04 202,3±4,5 3,03±0,07 157,9±1,5
Итого по линии АА 4 5223,5±378,9 4,27±0,25 221,2±12,9 2,88±0,17 151,6±17,5
АВ 5 4980,9±292,1 3,95±0,19 197,4±18,0 3,16±0,16 156,6±9,0
ВВ 2 5213,8±168,3 3,88±0,04 202,3±4,5 3,03±0,07 157,9±1,5
У дочерей быка-производителя Шелеста 241 линии Вис Бэк Айдиал 1013415 с генотипом АА по сравнению с животными с генотипом АВ значения всех показателей молочной продуктивности были выше, кроме содержания белка в молоке - 3,14%, что на 0,13% больше, чем у дочерей с генотипом АА, достоверных различий выявлено не было.
По всем показателям молочной продуктивности дочери быка Шелеста 241 с генотипом АВ превосходят дочерей Шага 1. Наибольшие результаты по линии в целом выявлены у дочерей Шелеста 241 с генотипом АА, но разница также не достигла достоверной величины.
В линию Монтвик Чифтейн 95679 входили пять быков-производителей, но из-за недостаточного количества дочерей в обработку были включены только три
быка - Амадей 867, Геолог 162 и Порох 600016.
Все возможные генотипы были выявлены у дочерей быков Геолога 162 и Пороха 600016. Потомки Геолога 162 с генотипом ВВ достоверно превосходили животных с генотипом АА по удою на 1128,0 кг молока (р<0,001), содержанию молочного жира - на 44,0 кг (р<0,001) и молочного белка - на 37,0 кг (р<0,001). Наиболее высокое содержание белка в молоке было выявлено у дочерей с генотипом АВ -3,09%, что достоверно превышает данный показатель у дочерей с генотипом АА на 0,15% (р<0,05).
Среди дочерей быка-производителя Пороха 600016 лидерами по удою были коровы с генотипом ВВ, они превосходили животных с генотипами АА и АВ, но различия не были достоверными. Наи-
более высокое содержание белка в молоке - 3,12% - также было выявлено у коров-дочерей с генотипом ВВ, что больше, чем у потомков с генотипом АА, на 0,10% (р<0,05).
Из анализа показателей молочной продуктивности потомков производителей из линии Монтвик Чифтейн 95679 с генотипом АВ наименьшие результаты по количеству молока были выявлены у коров-дочерей быка Пороха 600016. Содержание белка в молоке у дочерей Амадея 867 - самое низкое по линии, их превосходили дочери с генотипами АВ и ВВ производителей Пороха 600016 и Геолога 162. По количеству молочного жира дочери Геолога 162 с генотипом АА характеризовались наименьшим результатом по линии. Дочери Пороха 600016 с генотипом ВВ имели наивысшее содержание белка. В результате по линии Монтвик Чифтейн 95679 наблюдаем превосходство коров с генотипом ВВ по бета-лактоглобулиновому локусу, которые характеризуются наибольшими показателями по удою, а следовательно, выходу молочного жира и белка, в сочетании с высокой белко-вомолочностью. Таким образом, для увеличения молочной продуктивности коров желательно использовать быков-производителей Геолога 162 и Пороха 600016.
К линии Аннас Адема 30587 принадлежат три быка-
производителя: Аризон 3417, Вертолет 3284 и Индикатор 3401. Дочери Вертолета 3284 с генотипом ВВ пре-
восходят по всем показателям молочной продуктивности дочерей с другими генотипами. По удою дочери с генотипом ВВ превосходят дочерей с генотипом АВ на 521,4 кг (р<0,05). Привлекают внимание данные потомков Аризона 3417 с генотипом АА, которые по всем показателям, кроме содержания и количества белка в молоке, превосходят дочерей с генотипом АВ, у коров-дочерей с генотипом АВ было выявлено наибольшее содержание белка по линии - 3,17%.
В целом по линии Аннас Аде-ма 30587 наивысшие показатели были выявлены у коров с генотипом ВВ, они превосходят животных с генотипами АА и АВ по удою, количеству молочного жира и белка, но различия оказались недостоверными.
К линии Хильтьес Адема 37910 в наших исследованиях относился только бык-производитель Форстер 459, учтено одиннадцать его дочерей. Преимущество по всем показателям, кроме содержания и выхода белка, было выявлено у дочерей данного быка-производителя с генотипом АА. Наивысшим содержанием жира - 4,27% - характеризовались дочери с генотипом АА, которые достоверно превосходили по данному показателю коров-дочерей с генотипом АВ (на 0,32%), и дочерей Индикатора 3401 (р<0,05), Геолога 162 (р<0,05), Аризона 3417 (р<0,05). Примерно одинаковыми показателями удоя характеризуются дочери с генотипом ВВ и АА (5213,8
и 5223,5 кг молока соответственно). Преимущество по содержанию белка в молоке было выявлено у коров-дочерей с генотипом АВ - 3,16%.
Следует отметить, что в данном стаде преобладают черно -пестрые коровы с гетерозиготным генотипом АВ (42,1%). По стаду было выявлено только 18,7% коров с желательным генотипом ВВ.
Таким образом, использование аллельных вариантов гена бета-лактоглобулина позволяет проводить селекцию непосредственно на уровне ДНК в качестве дополни-
тельного критерия отбора животных. Для увеличения молочной продуктивности в стаде племенного репродуктора целесообразно использовать коров-дочерей с генотипом ВВ гена бета-лактоглобулина, происходящих от голштинских быков-
производителей Пороха 600016 и Геолога 162. Преимущественное использование быков-производителей, несущих аллельный вариант В в своем геноме, будет способствовать повышению показателей молочной продуктивности коров черно-пестрой породы.
Список литературы
1. Генетика / Е.К. Меркурьева, З.В. Абрамова, А.В. Бакай и др. - М.: Агро-промиздат, 1991. - 446 с.
2. Зиновьева Н.А. Введение в молекулярную генную диагностику сельскохозяйственных животных / Н.А. Зиновьева, Е.А. Гладырь, Л.К. Эрнст и др. // Сб. науч. тр. ВИЖ. - Дубровицы, 2002. - 112 с.
3. Калашникова Л.А. ДНК-технологии оценки сельскохозяйственных животных / Л.А. Калашникова, И.М. Ду-нин, В.И. Глазко. - Московская обл., Лесные Поляны: ВНИИплем, 1999. - 148 с.
4. Меркурьева Е.К. Биометрия в селекции и генетике сельскохозяйственных животных / Е.К. Меркурьева. - М.: Колос, 1990.
5. Урядников М.В. Связь полиморфизма генов каппа-казеина и гормона со-матотропина с хозяйственно-полезными
признаками коров черно-пестрой породы / М.В. Урядников: дис. канд. биол. наук. -СПб., 2011. - 116 с.
6. Хабибрахманова Я.А. Полиморфизм генов молочных белков и гормонов крупного рогатого скота / Я.А. Хабибрахманова: дис. канд. биол. наук. - М., 2009. -123 с.
7. Шапканова Е.В. Использование молекулярно-генетических маркеров бета-лактоглобулина в селекции коров черно-пестрой породы Псковской области / Е.В. Шапканова: дис. канд. биол. наук. - СПб., 2011. - 131 с.
8. Medrano J.F. Polymerase chain reaction amplification of bovine ß-lactoglobulin genomic sequences and identification of genetic variants by RFLP analysis / J.F. Medrano, E. Aguilar-Cordova. - Animal Biotechnology, 1990.
E-mail: [email protected]
182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина, д. 2, Великолукская ГСХА Тел.: (81153) 7-28-51
