CC BY
233
УДК636.012: 575.174.015.3
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ ЭДИЛЬБАЕВСКОЙ И КАЛМЫЦКОЙ ПОРОД ОВЕЦ ПО МИКРОСАТЕЛЛИТАМ*
Е.А. ГЛАДЫРЬ, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
Н.А. ЗИНОВЬЕВА, доктор биологических наук, академик РАСХН, директор
ВИЖ Россельхозакадемии Н.В. ЧИМИДОВА, старший лаборант Л.Г. МОИСЕЙКИНА, доктор биологических наук, профессор кафедры Калмыцкий государственный университет
Е.П. КУДИНА, научный сотрудник ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии \Л.К. ЭРНСТ \, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАСХН
Г. БРЕМ, доктор ветеринарных наук, академик РАСХН (иностранный член), профессор
Венский ветеринарно-медицинский университет E-mail: elenagladyr@mail.ru
Резюме. Дана характеристика двух популяций эдильбаевской и одной калмыцкой пород овец. Исследуемые породы отличаются высоким уровнем генетического разнообразия: среднее число аллелей на локус МС составляет 9,82...10,91, при этом эффективное число аллелей на локус варьирует от5,32.5,54 в эдильбаевской породе до 5,66 в калмыцкой. Идентифицировано 46 приватных аллелей в 8 из 11 локусов МС, в том числе по 15 в двух чистопородных популяциях эдильбаевской породы и 16 аллелей в калмыцкой породе. Выявлено четыре породоспецифичных приватных аллеля в локусе INRA49. Три из них в калмыцкой породе - 129, 131, 133 и один - 147 - в эдильбаевской породе из Саратовской области, которые встречались с частотой 33, 3, 14,6, 10,4 и 18,1 %, соответственно. Во всех исследованных популяциях отмечен дефицит гетерозигот и положительный Fis - от от 0,100 до 0,259. Проведенные расчеты показали, что 69,6 % всего разнообразия обусловлено внутри индивидуальными различиями, 27,2 % межиндивидуальными и только 4,3 % приходится на межпородные (межпопуляционные) различия. Степень консолидированности популяции варьировала от 92,7 % в популяции 2 (из Саратовской области) эдильбаевской породы до 100 % в калмыцкой породе и популяции эдильбаевская 1 (из Астраханской области). Структура генетического дерева согласуется с историческими аспектами создания пород. Ключевые слова: микросателлиты (МС), генетическое разнообразие, аллелофонд, овцы.
Овцеводство и козоводство - неотъемлемая часть сельского хозяйства нашей страны [1]. Мясное овцеводство - перспективное направление для Калмыкии, где занимаются разведением курдючных овец. Эдильбаевская порода (грубошерстная мясо-сального направления продуктивности) создана народной селекцией в конце XIX века на полупустынных и степных пастбищах в междуречье Урала и Волги (Казахстан). Путем скрещивания казахских курдючных овец с крупными астраханскими грубошерстными баранами.
Калмыцкая курдючная овца относится к мясосальному типу овец и появилась на территории Калмыкии в XVII столетии из Монголии и Западного Китая при переселении калмыков. У этих овец имеется некоторое сходство и с гиссарской породой. Калмыцкая овца отличается от чунтукских овец Северного Кавказа и Украины
большей высоконогостью и более грубой шерстью и относится к так называемому новокавказскому типу курдючных овец. Сегодня в сельскохозяйственных предприятиях, КФХ и ЛПХ республики Калмыкия насчитывается более 53 тыс. гол. типичных овец калмыцкой курдючной породы и более 258 тыс. гол. помесей различной степени кровности с этой породой [2]. Зона ее разведения, кроме Калмыкии, включает юго-восток Ростовской области, северо-восток Ставрополья, Астраханскую и Волгоградскую области. В Калмыкии доля эдильбаевской породы в общей структуре поголовья овец составляет 1,3 %, калмыцкой - 1,2 % [2].
В Российской Федерации характеристикой алле-лофонда и изучением популяционно-генетических связей между разными породами овец занимается ряд научных коллективов [3...6].
Цель представленной работы - оценка степени дифференциации овец эдильбаевской и родственной ей калмыцкой пород.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на базе НОЦ по молекулярной генетике и биотехнологии животных ВИЖ Россельхозакадемии. Материалом для исследований служили образцы ушных выщипов 101 гол. овец двух пород. Изучали три популяции овец корня эдильбаевской породы юга России: эдильбаевская 1 (бараны) из Астраханской области - EDIL1 (n=30), калмыцкая из республики Калмыкия - KALM (n=30) и эдильбаевская 2 из Саратовской области - EDIL2 (n=41).
Анализ ДНК и постановку ПЦР проводили согласно «Методическим рекомендациям ...» [7] с использованием методических разработок Центра биотехнологии и молекулярной диагностики ВИЖ Россельхозакадемии. В исследованиях использовали микросателлитные маркеры, выявленные как у овец (McM42, OarFCB20, MAF65, McM527, OarCP49, OarAE119, HSC, MAF214), так и у крупного рогатого скота (TGLA53, INRA49). Для анализа всех 11 микросателлитов выполняли 2 мультиплексные ПЦР, позволяющие диагностировать полиморфизм 5-и и 6-и локусов одновременно. Статистическую обработку данных проводили по стандартным методикам [8] с использованием программного обеспечения GenAlEx v 6.4 [9] и PAST в соответствии с методическими подходами, разработанными и апробированными ранее [10.14].
Результаты и обсуждение. Анализ генетического разнообразия в отношении общего числа аллелей на локус и числа эффективных аллелей на локус МС по-
Таблица 1. Среднее число аллелей и число эффективных аллелей на локус МС в исследуемых популяциях овец Республики Калмыкия
Среднее число и § >3 0) § I
Популяция n (11 локусов)
Na I Ne
EDIL1 З0 9,82±0,84 5,32±0,68
KALM З0 10,27±0,84 5,66±0,51
EDIL2 41 10,91±0,58 5,54±0,50
*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ, шифр 2012-1.4-12-000-1016-008. В проведении исследований использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии.
Рис. 1. Число аллелей в локусах микросателлитов в исследованных популяциях овец: ось Х - локус микросателлитов; осьУ- число аллелей; изучаемые популяции овец: □ - КА1_М, -•— ЕР11_2, -Л— ЕРШ
казал высокий уровень генетического разнообразия: в среднем на один локус микросателлитов приходится 9,8.10,9 аллелей (табл. 1).
Анализ полученных данных в аспекте отдельных ло-кусов (рис. 1) показал, что наименьшим генетическим разнообразием у исследованных популяций отличаются локусы МДР214 и МСМ42 - по 6 аллелей.
Наибольшее генетическое разнообразие выявлено в локусах ОагСР49 и НБС - 15 аллелей. Самым информативным оказался локус ОагСР49 - 14,3 аллеля в среднем по всем популяциям эдильбаевской и калмыцкой пород. Наименьший полиморфизм отмечен для локуса МДР214 - 8,0 аллелей в среднем.
одного приватного аллеля не диагностировано в локусах НБС, ОагСР49 и МДР65.
Следует отметить, что все выявленные приватные аллели встречались с относительно низкой частотой -от 1,4 до 8,3 % за исключением четырех аллелей в локусе 1ЫЯД49: трех в КА1_М - 129, 131 и 133 и одного в ЕР11_2 - 147, которые встречались с частотой 33,3, 14,6, 10,4 и 18,1 %, соответственно
Их можно рассматривать в качестве породоспецифичных для названных популяций овец.
Для оценки генетической изменчивости в изучаемых породах овец мы рассчитали наблюдаемую и ожидаемую степень гетерозиготности. Как известно, показатель гетерозиготности отражает мутационные процессы, различные типы отбора, дрейфа генов, неслучайных спариваний и другие факторы динамики популяций [15]. Результаты анализа показывают, что во всех исследованных популяциях существует дефицит гетерозигот (табл. 2). Наименьшей его величиной характеризовалась группа чистопородных эдильбаевских баранов ЕР11_1 (8,1 %). Существенно больший дефицит гетерозигот отмечен в ЕР11_2 (20,7 %) и в группе КА1_М (16,7 %). На дефицит гетерозигот указывают и положительные значения индекса фиксации Р1б, которые варьируют от 0,100 до 0,259.
Анализ показал различный вклад отдельных локусов в средний уровень гетерозиготности изучаемых пород овец (рис. 2). Наблюдаемая степень гетерозиготности варьировала от 0,333 в локусе ОагАЕ119 в калмыцкой породе до 0,967 в локусе те1_Д53 в популяции баранов эдильбаевской породы из Астраханской области.
Рис. 2. Наблюдаемая и ожидаемая степени гетерозиготности по локусам МС у овец: А - ЕР11_1, Б - КА1_М, В - ЕР11_2; ось Х - локус МС; ось Y - частота встречаемости аллеля; Но - наблюдаемый уровень гетерозиготности; Не - ожидаемый уровень гетерозиготности: —- Но, -й— Не.
В исследованных популяциях животных всего было идентифицировано 46 приватных аллелей в 8 из 11 локусов МС, в том числе по 15 в двух чистопородных популяциях эдильбаевской породы и 16 аллелей в калмыцкой. При этом в популяции эдильбаевских баранов ЕР11_1 были диагностированы от одного (локусы НБС, ТО1_А53, 1ЫРД49,0агРСВ20) до четырех (ОагСР49) приватных аллелей, а в локусах МСМ42, МДР65 и МсМ527 не выявлено ни одного приватного аллеля. В популяции КА1_М установлено от одного до четырех аллелей. Ни одного приватного аллеля не выявлено в МС локусах НБС, ОагРСВ11и МСМ42. В популяции овец ЕР11_2 ни
Таблица 2. Фактическая и ожидаемая степени гетерозиготности у исследованных пород овец
Попу- Степень гетерозиготности Разница (НоНе) Fis
ляция фактическая (Но) ожидаемая (Не)
EDIL1 ^М EDIL2 0,694±0,044 0,641±0,054 0,601±0,028 0,775±0,031 0,808±0,018 0,808±0,014 -0,081 -0,167 -0,207 0,100±0,053 0,208±0,061 0,259±0,026
Степень дефицита гетерозигот в исследованных популяциях овец так же различалась в зависимости от локуса. Например, в популяции эдильбаевских баранов ЕР11_1 он наблюдался в 8 из 11 МС локусов и варьировал от 0,9 % в МДР65 до 30,2 % в ОагРСВ20. В локусах МСМ42, те1_Д53, 1ЫРД49 наблюдаемая гете-розиготность превышала ожидаемую на 10,2.11,1 %. В КА1_М в 10 из 11 исследованных локусов дефицит гетерозигот варьировал от 4,0 % в локусе ОагСР49 до 53,2 % в локусе ОагАЕ119. В ЕР11_2 он отмечен во всех 11 локусах микросателлитов и варьировал от 5,2 % в локусе ОагСР49 до 29,3 % в локусе ОагРСВ11.
Расчет индекса фиксации Рб1 свидетельствует, что 69,6 % всего генетического разнообразия изучаемых пород овец обусловлено внутри индивидуальными различиями, 27,2 % межиндивидуальными и только 4,3 % приходится на межпородные (межпопуляцион-ные) различия. Анализ в аспекте локусов МС показал различный вклад отдельных локусов в межпородные различия: наименьший отмечен для локуса ОагСР49 (1,1 %), самый высокий - для локуса 1ЫРД49 (6,9 %).
Рис. 3. Двухмерное распределение в изучаемых популяциях овец по принадлежности ксобственной популяции на основании анализа полиморфизма МС: • - ЕРШ, □ - КА1_М, Д - ЕРИ2.
Результаты анализа основанного на генотипе каждой особи по МС, а также на числе и частотах встречаемости аллелей, общих для каждой из групп (по Рае1каы), показали высокую степень консолидированности изучаемых популяций овец: 92,7 % животных в ЕР11_2 и 100,0 % ЕР11_1 и КА1_М были отнесены к собственной популяции (рис. 3).
По итогам расчета генетических расстояний (рис. 4) между исследуемыми породами овец (по Ые1 [16]) установлено, что наибольшей близостью отличаются
Рис. 4. Дендограмма филогенетического родства изученных пород овец.
чистопородные популяции эдильбаевской породы EDIL1 и EDIL2 (0,114). Животные калмыцкой породы KALM характеризовались более высокой степенью дифференциации и были приблизительно равноудалены от обеих популяций эдильбаевских овец: EDIL1 (0,191) и EDIL2 (0,150).
Выводы. Таким образом, результаты наших исследований показали высокую информативность микросателлитов для характеристики аллелофонда и оценки степени дифференциации овец эдильбаевской и родственной ей калмыцкой породы.
Литература.
1. Интернет ресурс. Режим доступа: http://www.mcx.ru/news/news/show/8839.78.htm,//Департаментживотноводст-ва и племенного дела 21.01.2013 (Дата обращения: 23.01.2013).
2. Интернет ресурс. Режим доступа: http://agroobzor.ru/ovcy/a-120.html / «Аграрное обозрение», №5, 2011 год (Дата обращения 23.01.2013).
3. Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А., Эрнст Л.К., Брем Т. Введение в молекулярную генную диагностику сельскохозяйственных животных// ВИЖ, - 2002. - с. 53-54.
4. Яковлев А.Ф., Н.В. Дементьева и др. Использование метода фингерпринтинга ДНК для изучения генетической дивергенции в популяциях сельскохозяйственных животных// Вестн. РАСХН. - 2003. - № 1. - С. 79-80.
5. Озеров М.Ю., Тапио М., Марзанов Н.С., Насибов М.Г., Шайдуллин И.Н., Кантанен Ю. Микросателлитный анализ эволюционно-генетических связей у различных пород овец // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. -2006. - № 2. - С. 30-33.
6. Глазко В.И., Феофилов А.В., Столповский Ю.А., Глазко Т.Т. Структурно-функциональные особенности микросателлитов в геномах крупного рогатого скота и овец //Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2011. - № 1. - С. 41-44.
7. Зиновьева Н.А., Попов А.Н., ЭрнстЛ.К., Марзанов Н.С., Бочкарев В.В., Стрекозов Н.И., Брем Г. Методические рекомендации по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве. - Дубровицы: ВИЖ, 1998, 47 с.
8. Вейр Б. Анализ генетических данных. - М.: Мир, 1995. - 319 с.
9. Peakall, R., Smouse P.E. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. // Molecular Ecology Notes, 2006, 6, 288-295. V. GENALEX 6.4 UTR: http://appliedpopulationgenetics2010.wikispaces.com/file/view/ GENALEX6.4_documntation.pdf, (дата обращения 19.12.2010).
10. Зиновьева, Н.А., Гладырь Е.А. Генетическая экспертиза сельскохозяйственных животных: применение тест-систем на основе микросателлитов //Достижения науки и техники АПК. - 2011. - № 9. - С. 19-20.
11. Гладырь Е.А., Зиновьева Н.А., Брем Г. Характеристика генофонда и выявление генеалогических связей между породами овец России с использованием ДНК-микросателлитов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2004. - № 2. - С. 26.
12. Гладырь Е.А., Зиновьева Н.А., ЭрнстЛ.К., Брем Г. Генотипирование российских пород овец по микросателлитным маркерам и PRNP (гену прионового белка) // Ветеринарная патология. - 2005. - № 1. - С. 26-32.
13. Гладырь Е.А., Селионова М.И., Зиновьева Н.А. Характеристика генофонда и выявление генеалогических связей между породами овец с использованием групп крови и ДНК-микросателлитов // Овцы, козы, шерстяное дело. - 2007. - № 4. - С. 19-24.
14. Гладырь Е.А., Зиновьева Н.А., Бурылова С.С., Селионова М.И., Моисейкина Л.Г., ЭрнстЛ.К., Брем Г. Характеристика аллелофонда овец юга России //Достижения науки и техники АПК. - 2012. - № 11. - С. 34-37.
15. Левонтин Р. Генетические основы эволюции. - М.: Мир, 1978. - 352 С.
16. Nei M. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals // Genetics. - 1978. -89: 583-590.
ASSESSMENT OF DIFFERENTIATION DEGREE OF EDILBAY AND KALMYK SHEEP BREEDS
ON MICROSATELLITES E.A. Gladyr', N.A. Zinov'eva, N.V. Chimidova, L.G. Moisejkina, E.P. Kudina, IL.K. Ernst. G. Brem Summary. Given the population-genetic characteristics of two populations edilbaevskoy and one Kalmyk sheep breeds. Investigated sheep characterized by a high level of genetic diversity: average number of alleles per locus is 9,82-10,91 MS, with the effective number of alleles per locus varies depending on the breed in edilbaevskoy from 5.32 - 5.54 and in the Kalmyk breed - 5.66. Was identified 46 private alleles in eight of the 11 loci MS, including 15 in the two populations edilbaevskoy purebred breeds and 16 alleles in Kalmyk breed. Identified four porodospetsifichnyh private alleles at a locus INRA49: three in Kalmyk breed - 129, 131 and 133, and 147 allele in edilbaevskoy breed Saratov region, who met with the frequency 33.3, 14.6, 10.4 and 18.1%, respectively. In all populations a deficit of heterozygotes and positive Fis - of from 0.100 to 0.259. The calculations showed that 69.6% due to the diversity within the individual differences, 27.2% of interindividual differences, and only 4.3% are interbreed (interpopulation) differences. Found 100.0% degree of consolidation population ranged from 92.7% in the population of two species edilbaevskoy to 100% in the breed and the Kalmyk population edilbaevskaya 1. Genetic structure of the tree is consistent with the historical aspects of a rock.
Keywords: microsatellites (MS), genetic diversity, allelofond, sheep.
