CC BY
8
УДК 636.2.034 DOI 10.51794/27132064-2022-4-37
О ПРОЕКТЕ «МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БУШУЕВСКОЙ ПОРОДЫ УЗБЕКИСТАНА»
Х.А. Гиясов, кандидат сельскохозяйственных наук НИИ животноводства и птицеводства, Узбекистан E-mail: giyosovxusanxon1960@gmail.com
Аннотация. Приведены предварительные результаты молекулярно-генетических исследований крупного рогатого скота узбекской молочной Бушуевской породы КРС, которая находится на грани исчезновения, в рамках научно-практического проекта «Разработка молекулярных панелей для генетической паспортизации уникальных пород животных». Проект осуществляется с целью сохранения ценного генофонда Бушуевской породы, единственно выведенной в Узбекистане, разработки молекулярных панелей для генетической паспортизации и раннего прогнозирования племенных, а также продуктивных качеств животных. В молекулярно-генетических исследованиях, которые проводятся на крупном рогатом скоте впервые в республике, будут применены микросателлитные ДНК-маркеры (короткие тандемные повторы (short tandem repeats, STR), SNP и InDel-маркеры). На первом этапе для исследований были выбраны быки-производители государственного племпредприятия "Узнаслчилик", которые используются для отбора семени. Были взяты образцы крови у животных. Амплификация фрагментов ДНК была проведена на программном аппарате «Rotor-Gene Q» «QIAGEN Hilden», Германия. С помощью реагентов invitrogen фирмы "Thermo Fisher Scientific" (США) были выделены ДНК крови быков-производителей Бушуевской породы. Предвари-тельные выводы по результатам молекулярно-генетических исследований Бушуевской породы Узбеки-стана будут сделаны после завершения генетических анализов и генотипирования животных. Молеку-лярно-генетические исследования продолжаются.
Ключевые слова: Бушуевская порода, генофонд, молекулярно-генетические исследования, ДНК, генетические маркеры, STR (short tandem repeats,), SNP-маркеры, генетический паспорт, селекция.
Для цитирования: Гиясов Х.А. О проекте «Молекулярно-генетические исследования Бушуевской породы Узбекистана» // Техника и технологии в животноводстве. 2022. № 4(48). С. 37-41.
Введение. Применение молекулярных методов и генетических маркеров в прогнозировании племенных и продуктивных качеств крупного рогатого скота, несомненно, крупнейшее достижение современной генетики [7]. Молекулярно-генетические методы анализа, основанные на полиморфной природе ДНК, позволяют использовать определенные гены, контролирующие формирование хозяйственно-полезных признаков сельскохозяйственных животных, несмотря на то, что большинство хозяйственно-ценных показателей являются количественными признаками, за развитие и проявление которых отвечают многие гены. Однако на сегодняшний день идентифицировано определенное число генов, оказывающих ярко выраженный эффект на фенотип животного. Такие гены принято называть целевыми, и их следует рассматривать в качестве ДНК-маркеров для оценки селекционных признаков
сельскохозяйственных животных. Внедрение этих генетических маркеров в селекционно-племенную работу позволяет осуществлять раннее прогнозирование племенных и продуктивных показателей животных, а также использовать эту информацию для определения наследственного потенциала отбираемых животных, повысить точность оценки и эффективность результатов селекции.
С помощью ДНК-маркеров можно оценить частоту предпочтительных аллелей для породы или линий, и с учетом этого проводить селекцию животных с целью увеличения концентрации желательной аллели в изучаемой популяции. По утверждению Гетман-цевой О.Л. и др. [1], ДНК-маркеры имеют ряд преимуществ: позволяют однозначно отличить гомозиготный генотип от гетерозиготного, не подвержены влиянию условий среды и имеют коэффициент наследуемости ^ =1,0. Кроме того, ДНК-маркеры, как пра-
вило, определяются независимо от возраста (в клетках эмбриона, в образцах крови, ткани животного и т. д.), могут быть определены у обоих полов животного [8]. И наконец, позволяют маркировать признак, который может быть определен после убоя.
Актуальность темы. Проблема сохранения и восстановления генетического разнообразия животных, особенно исчезающих пород, в настоящее время приобрела приоритетный характер, и ей уделяется огромное внимание во всем мире. Бушуевская порода является одной из уникальных пород крупного рогатого скота, выведенных в Узбекистане. Как отмечают Х.А. Гиясов и Б.Ш. Бой-булов [2], Бушуевский скот отличается от других пород хорошей адаптацией к жарким условиям республики и устойчивостью к паразитарным заболеваниям крови. По жирномолочности эта порода занимает первое место среди молочных и мясо-молочных пород крупного рогатого скота, разводимых в Узбекистане.
Молочная продуктивность некоторых коров-рекордсменов данной породы в племенных хозяйствах страны ранее составляла 1010,6 тыс. кг в год. При нормальных условиях кормления, содержания и селекционно-племенных работах от Бушуевских коров надоено в среднем по 3100-3400 кг молока в год. Средний удой от каждой коровы в Узбекистане - около 3 тыс. кг в год. Как порода, она зарегистрирована в 1967 году. Однако в последние годы в Узбекистане из-за импорта других высокопродуктивных пород крупного рогатого скота и ненадлежащего внимания к разведению Бушуевской породы во многих хозяйствах поголовье данной породы резко уменьшилось.
По данным С.А. Данкверта, С.К. Охапки-на, И.М. Дунина и др., наиболее распространенной является следующая классификация количественного статуса пород:
1. Нормальный статус. Количество самок более 10000 голов. Сокращения поголовья в последние годы не отмечается.
2. Уязвимый статус. Количество самок -5000-10000 голов. Численность животных постепенно сокращается.
3. Ненадежный статус. Количество самок 1000-5000 голов. Численность животных быстро сокращается.
4. Угрожающий статус. Количество самок 100-1000 голов. Популяция находится под угрозой вымирания, ее размер недостаточен для компенсации генетических потерь. Увеличивается степень инбридинга и снижается жизнеспособность животных.
5. Критический статус. Количество самок менее 100 голов. Популяция на грани вымирания [6].
В племенных хозяйствах республики количество чистопородных коров и телок старше двух лет Бушуевской породы на сегодняшний день составляет меньше 500 голов. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что этой уникальной Бушуевской породе КРС грозит исчезновение [5]. Поэтому учеными и специалистами республики предпринимаются все безотлагательные меры по предотвращению сокращения поголовья чистопородных животных, особенно маточного поголовья, и сохранения ценного генофонда данной породы (рис. 1).
Рис. 1. Корова и бык-производитель Бушуевской породы
Методы и методика. В качестве генетических маркеров в мировой практике широко используют микросателлитные ДНК-маркеры: короткие тандемные повторы (short tandem repeats, STR), SNP и InDel-маркеры [5].
В настоящее время насчитывается несколько десятков типов молекулярных маркеров. Микросателлиты - это повторяющиеся участки ДНК длиной в 2-6 п.н. При этом для различных аллелей характерно различное число повторов [1].
ДНК-маркеры STR (short tandem repeats) широко применяют во многих аспектах по-пуляционно-генетических исследований: при оценке чистопородности, контроле достоверности происхождения, определении степени инбридинга, характеристике биоразнообразия и степени генетической дифференциации пород и внутрипородных генетических структур. Международным обществом генетики животных (ISAG) всего 12 STR-локусов были рекомендованы для рутинного использования при тестировании и идентификации крупного рогатого скота.
Микросателлиты применяют для определения степени гетерозиготности небольших популяций, пород, линий и групп, оценки достоверности происхождения сельскохозяйственных животных. Микросателлиты или S SR (Simple Sequence Repeats), или STR (Simple Tandem Repeats) состоят из участков ДНК длиной в 2-6 нуклеотидов (пар оснований - п.о., или base pairs - bp), повторенных много раз по типу тандема (например, GTA-CTAGACTACTACTACTACTACTACTACT-CGTG). Они распространены по всему эука-риотическому геному [4].
Микросателлиты гипервариабельны; они часто имеют десятки аллелей по одному ло-кусу, отличающихся один от другого по количеству повторов. Для того, чтобы оценить генетический потенциал по селекционно-значимым признакам сельскохозяйственных животных, проводятся исследования по выявлению информативных однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) [5]. Реакция и амплификация фрагментов ДНК были изучены на программном аппарате «Rotor-Gene Q» «QIAGEN Hilden» (Германия) (рис. 2).
В Узбекистане только начали проводить молекулярно-генетические исследования с целью генетической паспортизации крупного рогатого скота. С целью сохранения ценного генофонда, генетической паспортизации и рационального использования уникальной Бушуевской породы КРС учеными Узбекского научно-исследовательского института животноводства и птицеводства был разработан научно-практический проект на тему "Разработка молекулярных панелей для генетической паспортизации уникальных пород животных" (на примере уникальной Бушуевской породы).
Рис. 2. Электроферограмма крови быков-производителей Бушуевской породы КРС
Научная значимость проекта заключается в том, что впервые в условиях Республики Узбекистан будет разработан генетический паспорт Бушуевской породы, будут изучены полиморфизмы генов каппа-казеина (СБШ), бета-казеина (СБШ), бета-лактогло-булина (БЬО), альфа-лактальбумина (ЬЛЬ-BA) и других, будет проведен анализ генотипов, гаплотипов и неравновесного сцепления ЬБ аллелей у коров Бушуевской породы. Будет исследована ассоциация полиморфизма данных генов с показателями молочной продуктивности и качества молока. Также впервые в условиях Республики Узбекистан будет проведен БТЯ-анализ с целью молеку-лярно-генетической идентификации и создания ДНК-паспорта Бушуевской породы, а также характеристики ее генетического разнообразия и степени генетической дифференциации [3].
В хозяйствах Сырдарьинского района по принципу аналогов были сформированы три группы подопытных животных Бушуевской породы. На первом этапе объектом исследований явились племенные быки-производители, используемые в отборе семени в Гос-племпредприятии «Узнаслчилик», расположенного в Ташкентской области. В установленном порядке были взяты образцы крови у животных. ДНК быков-производителей Бушуевской породы был выделен с помощью реагентов invitrogen и с применением моле-кулярно-генетических методов на аппарате фирмы Thermo Fisher Scientific США.
Предварительные результаты. В рамках проекта учеными Узбекского научно-исследовательского института животноводства и птицеводства, а также Института генетики экспериментальной биологии растений Академии наук Республики Узбекистан были проведены первые генетические исследования крови быков-производителей Бушуев-ской породы, используемых в Госплемпред-приятии «Узнаслчилик», расположенного в Ташкентской области. Были взяты образцы крови у животных. С помощью реагентов invitrogen фирмы "Thermo Fisher Scientific" (США) были выделены ДНК крови быков-производителей Бушуевской породы (рис. 2).
Выводы. Предварительные выводы на базе молекулярно-генетических исследований Бушуевской породы Узбекистана будут сделаны после завершения генетических анализов и генотипирования животных. В результате реализации данного проекта впервые в Узбекистане на примере уникальной Бушуевской породы крупного рогатого скота будут разработаны молекулярные панели для генетической паспортизации животных.
Будет создан банк генетических данных биоматериалов уникальной Бушуевской породы [3]. Будет разработан метод ДНК гено-типирования SNP полиморфизмов с помощью Real-time PCR племенных животных Бушуевской породы по генам, связанным с молочной продуктивностью: ген бета-казеина А1/А2, ген каппа-казеина CSN3, ген аль-фа-лактоглобулина (LAG), ген бета-лакто-глобулина (BLG), ген пролактинового рецеп-
тора (PRL), ген гормона роста (GH), ген ги-пофизарно-специфического фактора транскрипции (Pit 1). Будет изучена связь отдельных аллелей SNP генов и их комбинаций (гаплотипов) с уровнем молочной продуктивности коров Бушуевской породы.
С учетом вышеизложенного реализация данного проекта имеет большое значение для сохранения и восстановления генофонда и рационального использования уникальной Бушуевской породы КРС. Молекулярно-ге-нетические исследования отечественной Бу-шуевской породы являются основой для сохранения ее ценного генофонда, для идентификации и генотипирования на популяцион-ном уровне и проведения дальнейшей эффективной селекционно-племенной работы. Молекулярно-генетические исследования и опыты продолжаются.
Литература:
1. Молекулярно-генетические исследования сельскохозяйственных животных методом ПЦР-ПДРФ / Гет-манцева О. Л. и др. Персиановский, 2018. 119 с.
2. Гиясов Х.А., Бойбулов Б.Ш. Сохраним породу скота единственно выведенного в Узбекистане // Животноводство и племенное дело. 2021. № 3. С. 8-11.
3. Гиясов Х.А. Будет разрабатана электронная генетическая база крупного рогатого скота // Селькое и водное хозяйство Узбекистана. 2021. № 9. С. 20.
4. Генетическая паспортизация животных повысить эффективность селекционных работ / Гиясов Х.А. и др. // АGRO NAUKA. 2022. № 2. С. 48-49.
5. Гиясов Х. А. Разработка молекулярных панелей для генетической паспортизации уникальных пород животных. Ташкент, 2022.
6. Система сохранения, восстановления и рационального использования генофонда отечественных малочисленных пород крупного рогатого скота / Данкверт С. А. и др. М., 2001.
7. Генотипы EAF - систкемы группы крови в селекции КРС на продуктивность / Кольцов Д.Н. и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33, № 10. С. 58-61.
8. Перспективные гены-маркеры продуктивности сельскохозяйственных животных / Леонова М. А. и др. М., 2013.
Literatura:
1. Molekulyarno-geneticheskie issledovaniya sel'skoho-zyajstvennyh zhivotnyh metodom PCR-PDRF / Getman-ceva O.L. i dr. Persianovskij, 2018. 119 s.
2. Giyasov H.A., Bojbulov B.SH. Sohranim porodu skota edinstvenno vyvedennogo v Uzbekistane // ZHivotnovod-stvo i plemennoe delo. 2021. № 3. S. 8-11.
3. Giyasov H.A. Budet razrabatana elektronnaya geneti-
cheskaya baza krupnogo rogatogo skota // Sel'koe i vod-noe hozyajstvo Uzbekistana. 2021. № 9. S. 20.
4. Geneticheskaya pasportizaciya zhivotnyh povysit' ef-fektivnost' selekcionnyh rabot / Giyasov H.A. i dr. // AGRO NAUKA. 2022. № 2. S. 48-49.
5. Giyasov H.A. Razrabotka molekulyarnyh panelej dlya geneticheskoj pasportizacii unikal'nyh porod zhivotnyh. Tashkent, 2022. "
6. Sistema sohraneniya, vosstanovleniya i racional'nogo ispol'zovaniya genofonda otechestvennyh malochislennyh
porod krupnogo rogatogo skota / Dankvert S.A. i dr. M., 2001.
7. Genotipy EAF - sistkemy gruppy krovi v selekcii KRS na produktivnost' / Kol'cov D.N. i dr. // Dostizheniya nau-ki i tekhniki APK. 2019. T. 33, № 10. S. 58-61.
8. Perspektivnye genymarkery produktivnosti sel'skoho-zyajstvennyh zhivotnyh / Leonova M.A. i dr. M., 2013.
THE "MOLECULAR-AND- GENETIC STUDIES OF UZBEKISTAN BUSHUEV BREED" PROJECT ABOUT H.A. Giyasov, candidate of agricultural sciences N11 oflivestock and poultry, Uzbekistan
Abstract. Preliminary results of Uzbek dairy Bushuyev cattle breed's molecular-and-genetic studies, that is on the verge of extinction, within the scientific-and-practical project's framework "Development of molecular panels for unique animal breeds' genetic certification" are presented. The project with the aim of gene pool of Bushuev breed's valuable preserving is carried out, it the only one bred in Uzbekistan, that for molecular panels for animals qualities' genetic certification and its breeding and producing early prediction is developed. Microsatellite of DNA markers (short tandem repeats, STR), SNP and InDel-markers) in molecular genetic studies conducted on cattle for the first time in the Republic will be used. At the first stage, the sires of the state-owned plant-enterprise "Iznaslchi-lik", using for semen - artificial insemination, were selected. Blood samples from these sires were taken. DNA fragments' amplification on the "Rotor-Gene Q" of "QIAGEN Hilden" Germany's program device were carried out. With the Thermo Fisher Scientific (USA) invitrogen's reagents help, the Bushuy breed sires' blood DNA was isolated. Preliminary conclusions based on Uzbekistan Bushuyev breed's molecular-and-genetic studies results after the genetic analyses' completion and animals'genotyping will be made. The molecular-and-genetic studies are continuing. Keywords: Bushuev breed, gene pool, molecular-and-genetic studies, DNA, genetic markers, STR (short tandem repeats,), SNP-markers, genetic passport, selection.
For citation: Giyasov H.A. The "Molecular-and-genetic studies of Uzbekistan Bushuev breed" project about // Machinery and technologies in livestock. 2022. No. 4(48). p. 37-41.
