ПОИСК ПОЛИМОРФНЫХ ВАРИАНТОВ ГЕНА LCORL С ПОМОЩЬЮ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ПО СЕНГЕРУ У ПОРОД КУР РАЗЛИЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Поиск полиморфных вариантов гена LCORL с помощью секвенирования по Сенгеру

УДК 575.174.015.3 Код ВАК 06.02.07

| DOI: 10.32417/1997-4868-2020-200-9-48-54

J у пород кур различного направления продуктивности

S

öj Т. А. Ларкина10, А. А. Крутикова1, Г. К. Пегливанян1, Н. В. Дементьева1 § 1 Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения § сельскохозяйственных животных - филиал Федерального научного центра животноводства ВИЖ им. академика Л. К. Эрнста, Пушкин, Россия

Й иE-mail: [email protected]

Аннотация. Выявлено влияние полиморфных вариантов гена LCORL у многих видов сельскохозяйственных животных. Предполагается, что ген LCORL ассоциирован с размерами скелета у кур, но еще недостаточно изучен. Поэтому перед нами стоит задача найти новые полиморфные варианты в гене LCORL у генофондных пород. Целью исследования является поиск и анализ полиморфных вариантов в гене LCORL с помощью секвенирования по Сенгеру у пород различного типа продуктивности. Методология и методы. Исследования проводили на базе лаборатории молекулярной генетики ВНИИГРЖ. Объектом эксперимента служили популяции 4 пород кур разного направления продуктивности биоресурсной коллекции ВНИИГРЖ «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур» (г. Пушкин, Санкт-Петербург): корниш, китайская шелковая, итальянская куропатчатая, пушкинская. Материалом для исследования послужил 61 образец ДНК, амплификацию проводили на приборе Thermal Cycler T100 (Bio-Rad, США). Последовательности нуклеотидов определяли на автоматическом секвенаторе Applied Biosystems 3500 (Thermo Fisher Scientific Inc., США) в лаборатории молекулярной генетики ВНИИГРЖ. Для секвенирования использовали набор реагентов Big Dye Terminator Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems, США). Биометрическая обработка данных выполнена с помощью программы Microsoft Excel. Результаты. В проведенном исследовании выявлена генетическая изменчивость по полиморфным вариантам A30G, G82C, G236T, A342G, A450C, A503G, A508G в интроне гена LCORL популяций кур различного направления продуктивности. Полученные результаты позволяют предположить, что полиморфный вариант A30G гена LCORL можно рассматривать в качестве ДНК-маркера признака «размеры скелета» у кур.

о

(N

Ключевые слова: ген, LCORL, секвенирование, полиморфный вариант, курица.

вестник Урала. 2020. № 09 (200). С. 48-54. DOI: 10.32417/1997-4868-2020-200-9-48-54.

д Для цитирования: Ларкина Т. А., Крутикова А. А., Пегливанян Г. К., Дементьева Н. В. Поиск полиморфных вариантов

я гена LCORL с помощью секвенирования по Сенгеру у пород кур различного направления продуктивности // Аграрный

W Датапоступлениястатьи: 18.06.2020. Я

® Постановка проблемы (Introduction) ков, он кодирует лиганд-зависимый ядерный корепрессор * Эффективная селекционно-племенная работа с опыт- [4, с. 524], который является транскрипционным фактором. IS ными популяциями кур основывается на изучение поли- Обнаруженные SNPs в этом гене связаны с размерами ске-¡3 морфизма ДНК, его связи с хозяйственно ценными при- лета и высотой в холке животного, а также LCORL влияет С знаками [1, с. 270]. Под влиянием МАS-селекции (marker- на развитие мышц в эмбриогенезе. Кроме того, обнаружений assisted selection) и факторов внешней среды формирова- но влияние этого гена на рост человека [5, с. 6372]. SNPs I—< лись экстерьерные особенности птицы. Экстерьер являет- в LCORL ассоциированы с размером скелета у различных (§ ся внешним выражением конституции [2, с. 997]. пород овец [6, с. 514], [7, с. 66], [8, с. 9], свиней [9, с. 224], § Стремительно развивающиеся технологии секвениро- собак [10, с. 223094], лошадей [11, с. 2], [12, с. 1005], кур ^ вания создали возможность определения нуклеотидной [13, с. 669], коз [14, с. 168] и крупного рогатого скота [15, Q последовательности ДНК, находить эффективные SNPs, с. 68]. Результаты RT-PCR показали высокий уровень экс-

влияющие на хозяйственно полезные признаки птиц. В прессии гена LCORL в таких органах, как сердце, печень, каждом из целевых генов может быть выявленонесколь- селезенка, легкое, почка, рубец, двенадцатиперстная киш-

<

ко полиморфных вариантов. Изучение двух и более поли- ка, мозг (гипоталамус, гипофиз) и мышечной и жировой

я морфизмов в пределах одного гена представляет интерес тканях [16, с. 720].

§ с точки зрения их наследования, иаддитивного влияния на Целью исследования является поиск и анализ поли-

& признак [3, с. 24]. морфных вариантов гена LCORL с помощью секвениро-

Ген LCORL находится на 4 хромосоме у курицы и, воз- вания по Сенгеру у пород корниш, китайская шелковая,

можно, участвует в формировании экстерьерных призна- итальянская куропатчатая, пушкинская.

о 48

Методология и методы исследования (Methods)

Исследования проводили на базе лаборатории молекулярной генетики ВНИИГРЖ. Объектом эксперимента служили популяции 4 пород кур разного направления продуктивности (таблица 1) биоресурсной коллекции ВНИИГРЖ «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур» (г. Пушкин, Санкт-Петербург).

Материалом для исследования послужил 61 образец ДНК, выделенный из форменных элементов крови методом фенол-хлороформной экстракции. Амплификацию проводили на приборе Thermal Cycler T100 (Bio-Rad, США). Дизайн праймеров осуществляли в информационной сфере NCBI с помощью online-инструмента BLAST. Последовательность праймеров (ООО «Бигль», Санкт-

Петербург), условия амплификации и длина полученного ампликона приведены в таблице 2.

Последовательности нуклеотидов определяли на автоматическом секвенаторе Applied Biosystems 3500 (Thermo Fisher Scientific Inc., США) в лаборатории молекулярной генетики ВНИИГРЖ. Для секвенирования использовали набор реагентов Big Dye Terminator Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems, США) с теми же праймерами, с которыми проводилась амплификация. Секвенирова-ние проводили согласно протоколу производителя. Для выравнивания нуклеотидных последовательностей использовали программный пакет MEGA 6.06 (https://www. megasoftware.net). Биометрическая обработка данных выполнена с помощью программы Microsoft Excel.

Таблица 1

Характеристика материала для исследования

Направление продуктивности № популяции Поголовье, голов Порода Тип конституции

Мясное 1 15 Корниш Нежная рыхлая

Мясо-яичное 2 19 Пушкинская Промежуточное положение между плотной и рыхлой

Яичное 3 13 Итальянская куропатчатая Плотная

Декоративное 4 14 Китайская шелковая Нежная

Table 1

Characterization of material for research

Productivity direction Population number Livestock, heads Breed Constitution type

Meat 1 15 Kornish Soft loose

Meat and egg 2 19 Pushkinskaya Intermediate position between dense and loose

Egg 3 13 Ital 'yanskaya kuropatchataya Dense

Decorative 4 14 Kitayskaya shelkovaya Soft

Таблица 2 Условия проведения ПЦР

Ген Праймеры Локализация изучаемого района гена (https://www. ensembl.org) Режим амплификации Ампликон

LCORL F: GACTACAGCCCTTGGAGAGC RV: AGCAGGGCAGAAGGGAAAAA 7584934475849874 95 °C - 5 мин. 35 циклов: 95 °C - 30 с, 60 °C - 30 с, 72 °C - 30 с 72 °C - 10 мин. 531 п. о.

Table 2 PCR conditions

Gene Primers Localization of the studied gene region (https://www.ensembl.org) Amplification mode Amplicon

LCORL F: GACTACAGCCCTTGGAGAGC RV: AGCAGGGCAGAAGGGAAAAA 7584934475849874 95 °C 5 min. 35 cycles: 95 °C - 30 s, 60 °C - 30 s, 72 °С - 30 s, 72 °C - 10 min. 531 b. p.

ю о ю о

s s

!н

о к о к

и

<и н О S

vo

s «

s

tH

о к о s IQ

Результаты (Results)

Первичная структура фрагмента гена LCORL длиной 531 пн определена у 61 курицы пород корниш, китайская шелковая, итальянская куропатчатая, пушкинская. При их сравнении было выявлено 7 вариабельных сайтов (1,3 % от общей длины фрагмента). Транзиции встречаются в 57 % опытной выборки кур в позициях A30G, A342G, A503G, A508G. Трансверсии - соответственно у 43 % особей в позициях G82C, G236T, A450C (таблицы 3, 4, 5). Отношение транзиции к трансверсии в суммарной выборке оказалось равным 1,3.

По замене A30G все особи популяции итальянской ку-ропатчатой - носители аллеля G. В пушкинской породе наблюдается равномерное распределение частот аллелей A (0,5) и G (0,5). Частота аллеля А в породе корниш - 0,87. Среди кур китайской шелковой отмечается высокая частота аллеля G (0,78), а частота аллеля А составляет 0,22. Оценка достоверности полученных данных проводилась с применением критерия х2 Пирсона. В популяциях кур корниш (х2 = 26,4), пушкинская (%2 = 4,25) и китайская шелковая (х2 = 5,25) наблюдалось смещение генетического равновесия в связи с сильным селекционным давлением в породах. В дальнейших исследованиях нужно увеличить выборку в породах и провести более детальный анализ частот генотипов и аллелей по заменам гена LCORL.

По полиморфному сайту G82C высокая частота аллеля С наблюдается в породах корниш (0,80; х2 = 15,0), пушкинская (0,58; х2 = 11,68), китайская шелковая (0,93; х2 = 2,17). Стоит отметить, что в опытной популяции кур породы китайская шелковая значения х2 не превысили критического значения 3,84. Таким образом, не наблюдалось достоверной разницы между показателями наблюдаемой и ожидаемой гетерозиготности (таблица 3).

Согласно данным таблицы 4, все куры пород корниш, пушкинская и итальянская куропатчатая - носители аллеля G по замене G236T. В популяции китайской шелковой -распределение аллелей G (0,46) и Т (0,54). Вариация распределения аллеля А по замене A342G - в популяциях кур от 0 до 1,0 (таблица 4).

Аллель G встречается у 100 % особей популяции китайская шелковая и не встречается вообще в популяции кур итальянская куропатчатая. В выборке кур породы кор-ниш частота аллеля А (0,87) - A450C, G (0,70) - A503G, G (0,93) - A508G. В пушкинской популяции частота аллелей A(0,63), G (0,68), G (0,82) по полиморфным сайтам -A450C, A503G, A508G соответственно. В итальянской куропатчатой породе все особи - носители мономорфно-го аллеля по заменам A450C, A503G, A508G. Выявлен у кур китайской породы мономорфный аллель С по замене A450C и G по A508G (таблица 5).

Таблица 3

Генетическая гетерогенность популяций кур биоресурсной коллекции ВНИИГРЖ

по заменам A30G и G82C гена LCORL

SNPs LCORL

№ Поголовье, голов Порода A30G X2 Частота аллелей A30G G82C X2 Частота аллелей G82C

Частота генотипов АА AG GG A G GG GC CC G C

1 15 Корниш 0,87 0 0,13 26,4 0,87 0,13 0,20 0 0,80 15,0 0,20 0,80

2 19 Пушкинская 0,37 0,26 0,37 4,25 0,50 0,50 0,36 0,11 0,53 11,68 0,42 0,58

3 13 Итальянская куропатчатая 0 0 1,00 0 0 1,00 0,85 0 0,15 15,4 0,84 0,16

4 14 Китайская шелковая 0,14 0,14 0,72 5,25 0,22 0,78 0,07 0 0,93 2,17 0,07 0,93

Table 3

Genetic heterogeneity of chicken populations of the All-Russian Research Institute of Genetics And Culture of Agricultural Animals bioresource collection by substituting A30G and G82C of the LCORL gene

Number Livestock, heads Breed SNPs LCORL

A30G X2 Allele frequency A30G G82C X2 Allele frequency G82C

Genotype frequency AA AG GG A G GG GC CC G C

1 15 Kornish 0.87 0 0.13 26.4 0.87 0.13 0.20 0 0.80 15.0 0.20 0.80

2 19 Pushkinskaya 0.37 0.26 0.37 4.25 0.50 0.50 0.36 0.11 0.53 11.68 0.42 0.58

3 13 Ital'yanskaya kuropatchataya 0 0 1.00 0 0 1.00 0.85 0 0.15 15.4 0.84 0.16

4 14 Kitayskaya shelkovaya 0.14 0.14 0.72 5.25 0.22 0.78 0.07 0 0.93 2.17 0.07 0.93

Таблица 4

Генетическая гетерогенность популяций кур биоресурсной коллекции ВНИИГРЖ

по заменам G236T и A342G гена LCORL

SNPs LCORL

№ Поголовье, голов Порода G236T x2 Частота аллелей G236T A342G x2 Частота аллелей A342G

Частота генотипов GG GT TT G T AA AG GG A G

1 15 Корниш 1,00 0 0 0 1,00 0 0 0,13 0,87 0,37 0,07 0,93

2 19 Пушкинская 1,00 0 0 0 1,00 0 0 0,37 0,63 5,67 0,19 0,81

3 13 Итальянская куропатчатая 1,00 0 0 0 1,00 0 1,00 0 0 0 1,00 0

4 14 Китайская шелковая 0,28 0,36 0,36 1,16 0,46 0,54 0 0 1,00 0 0 1,00

Table 4

Genetic heterogeneity of chicken populations of the All-Russian Research Institute of Genetics And Culture of Agricultural Animals bioresource collection by substituting G236T and A342G of the LCORL gene

Number Livestock, heads Breed SNPs LCORL

G236T X Allele frequency G236T A342G x2 Allele frequency A342G

Genotype frei uency GG GT TT G T AA AG GG A G

1 15 Kornish 1.00 0 0 0 1.00 0 0 0.13 0.87 0.37 0.07 0.93

2 19 Pushkinskaya 1.00 0 0 0 1.00 0 0 0.37 0.63 5.67 0.19 0.81

3 13 Ital'yanskaya kuropatchataya 1.00 0 0 0 1.00 0 1.00 0 0 0 1.00 0

4 14 Kitayskaya shelkovaya 0.28 0.36 0.36 1.16 0.46 0.54 0 0 1.00 0 0 1.00

Таблица 5

Генетическая гетерогенность популяций кур биоресурсной коллекции ВНИИГРЖ

по заменам A450C, A503G и A342G гена LCORL

Поголовье, голов Порода SNPs LCORL

A 450 C x2 Частота аллелей A 450 C A 503 G x2 Частота аллелей A 503 G A 508 G x2 Частота аллелей A 508 G

Частота генотипов AA AC CC A C AA AG GG A G AA AG GG A G

15 Корниш 0,87 0 0,13 26,4 0,87 0,13 0,20 0,20 0,60 4,07 0,30 0,70 0 0,13 0,87 0,37 0,07 0,93

19 Пушкинская 0,63 0 0,37 18,36 0,63 0,37 0,05 0,53 0,42 0,90 0,32 0,68 0,05 0,26 0,69 0,11 0,18 0,82

13 Итальянская куропатчатая 0 0 1,00 0 0 1,00 1,00 0 0 0 1,00 0 1,00 0 0 0 1,00 0

14 Китайская шелковая 1,00 0 0 0 0 1,00 0,43 0,43 0,14 0,05 0,69 0,31 0 0 1,00 0 0 1,00

Table 5

Genetic heterogeneity of chicken populations of the All-Russian Research Institute of Genetics And Culture of Agricultural Animals bioresource collection by substitutions A450C, A503G and A342G of the LCORL gene

Livestock, heads Breed SNPs LCORL

A450C x2 Allele frequency A 450 C A503G x2 Allele frequency A 503 G A508G x2 Allele frequency A 508 G

Genotype frequency AA AC CC A C AA AG GG A G AA AG GG A G

15 Kornish 0.87 0 0.13 26.4 0.87 0.13 0.20 0.20 0.60 4.07 0.30 0.70 0 0.13 0.87 0.37 0.07 0.93

19 Pushkinskaya 0.63 0 0.37 18.36 0.63 0.37 0.05 0.53 0.42 0.90 0.32 0.68 0.05 0.26 0.69 0.11 0.18 0.82

13 Ital'yanskaya kuropatchataya 0 0 1.00 0 0 1.00 1.00 0 0 0 1.00 0 1.00 0 0 0 1.00 0

14 Kitayskaya shelkovaya 1.00 0 0 0 0 1.00 0.43 0.43 0.14 0.05 0.69 0.31 0 0 1.00 0 0 1.00

Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion) аллеля G являются корниш, пушкинская, итальянская ку-

В проведенном исследовании выявлена генетическая ропатчатая. По замене А342G итальянская куропатчатая

g изменчивость по полиморфным вариантам A30G, G82C, мономорфна по аллелю А, а китайская шелковая по алле-

q G236T, A342G, A450C, A503G, A508G в интроне гена лю G. В корниш и пушкинской популяциях аллель А не

^ LCORL популяций кур различного направления продук- встречается.

Д тивности. В 2019 году группой ученых проведено полно- Итальянская куропатчатая мономорфна по заменам

!и геномное SNP-сканирование по чипу 600 K, Affymetrix и А450С, А503G и A508G аллели С, А, А соответственно.

О выявлено 811 полиморфных вариантов в интронах гена Эти полиморфные варианты представляют интерес для

^ LCORL, ассоциированных с размерами внутренних орга- дальнейших исследований, так как могут выступать в ка-

g нов у цыплят бройлеров, а именно доказаны достоверные честве эффективных ДНК-маркеров, определяющие поро-

t^ различия по длине кишечника между опытными группа- доспецифичность популяций.

S ми [13, с. 669]. Ранее нами было выявлено ассоциации По замене A30G в популяции корниш 87 % особей вы-

О rs15619223 в гене LCORL с живой массой у русской белой борки носители генотипа АА. И совсем противоположная

О породы кур с помощью чипа Illumina 60K Bead Chip [1, ситуация в породах итальянская куропатчатая, там все

^ с. 270]. особи - носители генотипа GG, а в китайской шелковой

По частотам встречаемости изученных замен, в 70 % популяции 72 % особей - носители GG. Эти породы зна-

случаев выявлено отклонение наблюдаемого распределе- чительно отличаются по экстерьерному профилю, таким

ния частот генотипов от ожидаемого по Харди - Вайн- образом представляет интерес изучение частоты встреча-

бергу. Это связано с невысокой численностью выборки и емости замены A30G. Полученные результаты позволя-

жестким селекционным давлением в изучаемых популя- ют предположить, что полиморфный вариант A30G гена

циях кур. LCORL можно рассматривать в качестве ДНК-маркера

Этот район гена LCORL отличается высокой вариа- признака «размеры скелета» у кур. бельностью. Популяции мономорфные по замене G236T

Библиографический список

1. Kudinov A., Dementieva N., Mitrofanova O., Stanishevskaya O., Fedorova E., Larkina T., Mishina A., Plemyashov K., Griffin D., Romanov M. Genome-wide assoriation studies targeting the yield of extraembryonk fluid and produrtion traits in Russian White ^kens // BMC Genomks. 2019. Vol. 20. No. 1. P. 270. DOI: 10.1186/s12864-019-5605-5.

2. Дементьева Н. В., Вахрамеев А. Б., Ларкина Т. А., Митрофанова О. В. Эффективность использования SNP-маркеров в гене MSTN в селекции кур пушкинской породы // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2019. Т. 23. № 8. С. 993998. DOI 10.18699/VJ19.575.

3. Шулика Л. В., Кулибаба Р. А. Особенности распределения гаплотипов в локусе инсулина в популяциях кур комбинированного направления продуктивности // Животноводство и ветеринарная медицина. 2019. № 1. С. 24-26.

4. Sangang H., Jiang D., Bing H., Lei C., Mingjun L., Wenrong L. Genome-Wide Scan for Runs of Homozygosity Identifies Candidate Genes Related to E^rnm^^ Important Traits in Chinese Merino // Animals (Basel). 2020 Vol. 10. No. 3. P. 524. DOI: 10.3390/ani10030524.

5. Ying-Ju L., Wen-Ling L., Chung-Hsing W., Li-Ping T., Chih-Hsin T., Chien-Hsiun C., Jer-Yuarn W., Wen-Miin L., Ai-Ru H., Chi-Fung C., Jin-Hua C., Wen-Kuei C., Ting-Hsu L., Chia-Ming W., Chiu-Chu L., Shao-Mei H., Fuu-Jen T. Assoriation of Human Height-Related Genetk Variants With Familial Short Stature in Han Chinese in Taiwan // Srie^^ Reports. 2017. Vol. 7. No. 1. P. 6372. DOI: 10.1038/s41598-017-06766-z.

6. Signer-Hasler H., Burren A., Ammann P., Drogemuller C., Flury C. Runs of homozygosity and signatures of section: a ^m-parison among eight ^al Swiss sheep breeds // Animal Genetks. 2019. Vol. 50. No. 5. Pp. 512-525. DOI: 10.1111 / age.12828.

7. Al-Mamun H., Kwan P., Clark S., Ferdosi M., Tellam R., Gondro C. Genome-wide assoriation study of body weight in Australian Merino sheep reveals an orthologous region on OAR6 to human and bovine genomk regions affecting height and weight // Genetks Section Evolution.2015. Vol. 47. No. 1. P. 66. DOI: 10.1186/s12711-015-0142-4.

8. Ruiz-Larranaga O., Langa J., Rendo F., Manzano C., Iriondo M., Estonba A. Genomk selection signatures in sheep from the Western Pyrenees // Genetks Section Evolution. 2018. Vol. 50. No. 1. Pp. 9. DOI: 10.1186/s12711-018-0378-x.

9. S^avo G., Bertolini F., Galimberti G., Bovo S., Dall'olio S., Nanni Costa L., Gallo M., Fontanesi L. A machine learning approa^ for the identification of population-informative markers from high-throughput genotyping data: applkation to several pig breeds // Animal. 2020. Vol. 14. No. 2. Pp. 223-232. DOI: 10.1017/S1751731119002167.

10. Healey E., Murphy R., Hayward J., Castelhano M., Boyko A., Hayashi K., Krotscheck U., Todhunter R. Genetic mapping of distal femoral, stifle, and tibial radiographk morphology in dogs with CTanial Muriate ligament disease // Publk Library of Srieroe. 2019. Vol. 14. No. 10. P. 223094. DOI: 10.1371/journal.pone.0223094.

11. Bai H., Lu H., Wang L., Wang S., Zeng W., Zhang T. SNPs Analysis of Height Traits in Ningqiang Pony // Animal Biote^-nology. 2020. Vol. 24. Pp. 1-7. DOI: 10.1080/10495398.2020.1728288.

12. Ablondi M., Dadousis C., Vasini M., Eriksson S., Mikko S., Sabbioni A. Genetk Diversity and Signatures of Selection in a Native Italian Horse Breed Based on SNP Data // Animals (Basel). 2020. Vol. 10. No. 6. P. 1005. DOI: 10.3390/ani10061005.

13. Moreira G., Salvian M., Boschiero C., Cesar A., Reecy J., Godoy T., Ledur M., Garrick D., Mourao G., Coutinho L. Genome-wide Assoriation Scan for QTL and Their Positional Candidate Genes Assoriated With Internal Organ Traits in Chkk-ens // BMC Genomks. 2019. Vol. 20. No. 1. P. 669. DOI: 10.1186/s12864-019-6040-3.

14. Saif R., Henkel J., Jagannathan V., Drogemuller C., Flury C., Leeb T. The LCORL Locus Is Under Selection in Large-Sized Pakistani Goat Breeds // Genes (Basel). 2020. Vol. 11. No. 2. P. 168. DOI: 10.3390/genes11020168.

15. Chen Q., Huang B., Zhan J., Wang J., Qu K., Zhang F., Shen J., Jia P., Ning Q., Zhang J., Chen N., Chen H., Lei C. Whole-genome Analyses Identify Loci and Selective Signals Associated With Body Size in Cattle // Journal of Animal Science. 2020. Vol. 98. No. 3. DOI: 10.1093/jas/skaa068.

16. Purfield D., Evans R., Berry D. Reaffirmation of Known Major Genes and the Identification of Novel Candidate Genes Associated With Carcass-Related Metrics Based on Whole Genome Sequence Within a Large Multi-Breed Cattle Population // BMC Genomics. 2019. Vol. 20. No. 1. P. 720. DOI: 10.1186/s12864-019-6071-9.

Об авторах:

Татьяна Александровна Ларкина1, кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики, ORCID 0000-0002-7764-1338, AuthorID 813159; +7 904 60-50-882, [email protected] Анна Алексеевна Крутикова1, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики, ORCID 0000-0003-2561-145X, AuthorID 808826; +7 921 87-60-419, [email protected] Григорий Карапетович Пегливанян1, аспирант, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики, ORCID 0000-0001-5194-4851, AuthorID 1044054; +7 981 765-21-81, [email protected]

Наталия Викторовна Дементьева1, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией молекулярной генетики, ORCID 0000-0003-0210-9344, AuthorID 213794; +7 921 74-30-743, [email protected]

1 Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных - филиал Федерального научного центра животноводства - ВИЖ им. академика Л. К. Эрнста, Пушкин, Россия

Search for polymorphic variants of the LCORL gene using Senger sequencing in chickens of various directions of productivity

T. A. Larkina1EI, A. A. Krutikova1, G. K. Peglivanyan1, N. V. Dementieva1 1 All-Russian Scientific Research Institute of Genetics and Breeding of Agricultural Animals -a Branch of the Federal Scientific Center for Livestock -

All-Russian Institute of Livestock named after academician L. K. Ernst, Pushkin, Russia

0E-mail: [email protected]

Abstract. The effect of polymorphic variants of the LCORL gene in many species of farm animals was revealed. It is believed that the LCORL gene is associated with skeleton sizes in chickens, but has not yet been adequately studied. Therefore, we are faced with the task of finding new polymorphic variants in the LCORL gene in gene pool breeds. The aim of the work is to search for and analyze polymorphic variants in the LCORL gene using Senger sequencing in breeds of various types of productivity. Methodology and methods. The studies were carried out on the basis of the laboratory of molecular genetics of All-Russian Scientific Research Institute of Genetics and Breeding of Agricultural Animals. The object of the experiment was populations of 4 breeds of chickens of different directions in productivity of the All-Russian Scientific Research Institute of Genetics and Breeding of Agricultural Animals Biological Resource Collection "Genetic Collection of Rare and Endangered Breeds of Chickens" (Pushkin, St. Petersburg): Kornish, Kitayskaya shelkovaya, Ital'yanskaya kuropatchataya, Pushkinskaya. 61 DNA samples served as the material for the study. amplification was performed on a Thermal Cycler T100 instrument (BioRad, USA). Nucleotide sequences were determined on an Applied Biosystems 3500 automated sequencer (Thermo Fisher Scientific Inc., USA) at the All-Russian Scientific Research Institute of Genetics and Breeding of Agricultural Animals Laboratory of Molecular Genetics. The Big Dye Terminator Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems, USA) was used for sequencing. Biometric data processing was performed using Microsoft Excel. Results. The study revealed genetic variation in polymorphic variants A30G, G82C, G236T, A342G, A450C, A503G, A508G in the intron of the LCORL gene of chicken populations of different directions of productivity. The results suggest that the polymorphic A30G variant of the LCORL gene can be considered as a DNA marker for the sign of "skeleton size" in chickens. Keywords: gene, LCORL, sequencing, polymorphic variant, chicken.

For citation: Larkina T. A., Krutikova A. A., Peglivanyan G. K., Dementieva N. V. Poisk polimorfnykh variantov gena LCORL s pomoshch'yu sekvenirovaniya po Sengeru u porod kur razlichnogo napravleniya produktivnosti [Search for polymorphic variants of the LCORL gene using Senger sequencing in chickens of various directions of productivity] // Agrarian Bulletin of the Urals. 2020. No. 09 (200). Pp. 48-54. DOI: 10.32417/1997-4868-2020-200-9-48-54. (In Russian.)

Paper submitted: 18.06.2020.

Аграрный вестник Урала № 09 (200), 2020 г. References

I. Kudinov A., Dementieva N., Mitrofanova O., Stanishevskaya O., Fedorova E., Larkina T., Mishina A., Plemyashov K., ¡^ Griffin D., Romanov M. Genome-wide assoriation studies targeting the yield of extraembryonic fluid and produrtion traits in £ Russian White ^kens // BMC Genomks. 2019. Vol. 20. No. 1. P. 270. DOI: 10.1186/s12864-019-5605-5.

^ 2. Dementyeva N. V., Vakhrameev A. B., Larkina T. A., Mitrofanova O. V. Effektivnost' ispol'zovaniya SNP-markerov v gene Д MSTN v selektsii kur pushkinskoy porody [The Efficiency of Using SNP Markers in the MSTN Gene in Breeding Pushkinskaya $ Chkkens] // Vavilov Journal of Genetks and Breeding. 2019. T. 23. No. 8. Pp. 993-998. DOI 10.18699/VJ19.575. (In Russian.) О 3. Shulika L. V., Kulibaba R. A. Osobennosti raspredeleniya gaplotipov v lokuse insulina v populyatsiyakh kur kombinirovan-^ nogo napravleniya produktivnosti [Peculiarities of the distribution of haplotypes at the insulin loras in chicken populations g of a TOmbined direction of productivity] // Zhivotnovodstvo i veterinarnaya meditsina. 2019. No. 1. Pp. 24-26. (In Russian.) a; 4. Sangang H., Jiang D., Bing H., Lei C., Mingjun L., Wenrong L. Genome-Wide Scan for Runs of Homozygosity Identifies S Candidate Genes Related to E^rnm^^ Important Traits in Chinese Merino // Animals (Basel). 2020 Vol. 10. No. 3. P. 524. О DOI: 10.3390/ani10030524.

О 5. Ying-Ju L., Wen-Ling L., Chung-Hsing W., Li-Ping T., Chih-Hsin T., Chien-Hsiun C., Jer-Yuarn W., Wen-Miin L., Ai-Ru H., ^ Chi-Fung C., Jin-Hua C., Wen-Kuei C., Ting-Hsu L., Chia-Ming W., Chiu-Chu L., Shao-Mei H., Fuu-Jen T. Assoriation of Human Height-Related Genetk Variants With Familial Short Stature in Han Chinese in Taiwan // Scientific Reports. 2017. Vol. 7. No. 1. P. 6372. DOI: 10.1038/s41598-017-06766-z.

6. Signer-Hasler H., Burren A., Ammann P., Drogemuller C., Flury C. Runs of homozygosity and signatures of section: a ^m-parison among eight ^al Swiss sheep breeds // Animal Genetics. 2019. Vol. 50. No. 5. Pp. 512-525. DOI: 10.1111 / age.12828.

7. Al-Mamun H., Kwan P., Clark S., Ferdosi M., Tellam R., Gondro C. Genome-wide assoriation study of body weight in Australian Merino sheep reveals an orthologous region on OAR6 to human and bovine genomk regions affeding height and weight // Genetks Section Evolution.2015. Vol. 47. No. 1. P. 66. DOI: 10.1186/s12711-015-0142-4.

8. Ruiz-Larranaga O., Langa J., Rendo F., Manzano C., Iriondo M., Estonba A. Genomic selection signatures in sheep from the Western Pyrenees // Genetks Section Evolution. 2018. Vol. 50. No. 1. Pp. 9. DOI: 10.1186/s12711-018-0378-x.

9. S^avo G., Bertolini F., Galimberti G., Bovo S., Dall'olio S., Nanni Costa L., Gallo M., Fontanesi L. A machine learning approa^ for the identification of population-informative markers from high-throughput genotyping data: applrcation to several pig breeds // Animal. 2020. Vol. 14. No. 2. Pp. 223-232. DOI: 10.1017/S1751731119002167.

10. Healey E., Murphy R., Hayward J., Castelhano M., Boyko A., Hayashi K., Krotscheck U., Todhunter R. Genetrc mapping of distal femoral, stifle, and tibial radiographk morphology in dogs with CTanial cruciate ligament disease // Publrc Library of Srieroe. 2019. Vol. 14. No. 10. P. 223094. DOI: 10.1371/journal.pone.0223094.

II. Bai H., Lu H., Wang L., Wang S., Zeng W., Zhang T. SNPs Analysis of Height Traits in Ningqiang Pony // Animal B^te^-nology. 2020. Vol. 24. Pp. 1-7. DOI: 10.1080/10495398.2020.1728288.

12. Ablondi M., Dadousis C., Vasini M., Eriksson S., Mikko S., Sabbioni A. Genetk Diversity and Signatures of Selection in a Native Italian Horse Breed Based on SNP Data // Animals (Basel). 2020. Vol. 10. No. 6. P. 1005. DOI: 10.3390/ani10061005.

13. Moreira G., Salvian M., Bos^em C., Cesar A., Reecy J., Godoy T., Ledur M., Garrick D., Mourao G., Coutinho L. Genome-wide Assoriation Scan for QTL and Their Positional Candidate Genes Assoriated With Internal Organ Traits in Chkk-ens // BMC Genomks. 2019. Vol. 20. No. 1. P. 669. DOI: 10.1186/s12864-019-6040-3.

14. Saif R., Henkel J., Jagannathan V., Drogemuller C., Flury C., Leeb T. The LCORL Loots Is Under Selection in Large-Sized Pakistani Goat Breeds // Genes (Basel). 2020. Vol. 11. No. 2. P. 168. DOI: 10.3390/genes11020168.

15. Chen Q., Huang B., Zhan J., Wang J., Qu K., Zhang F., Shen J., Jia P., Ning Q., Zhang J., Chen N., Chen H., Lei C. Whole-genome Analyses Identify Lori and Selective Signals Assoriated With Body Size in Cattle // Journal of Animal Srieroe. 2020. Vol. 98. No. 3. DOI: 10.1093/jas/skaa068.

16. Purfield D., Evans R., Berry D. Reaffirmation of Known Major Genes and the Mentation of Novel Candidate Genes Assoriated With Carcass-Related Metros Based on Whole Genome Sequeroe Within a Large Multi-Breed Cattle Population // BMC Genomks. 2019. Vol. 20. No. 1. P. 720. DOI: 10.1186/s12864-019-6071-9.

Authors' information:

Tatyana A. Larkina1, candidate of biological sciences, junior researcher of the molecular genetics laboratory, ORCID 0000-0002-7764-1338, AuthorlD 813159; + 7 904 60-50-882, [email protected] Anna A. Krutikova1, candidate of biological sciences, senior researcher of the laboratory of molecular genetics, ORCID 0000-0003-2561-145X, AuthorlD 808826; +7 921 87-60-419, [email protected] Grigory K. Peglivanyan1, graduate student, junior researcher of the laboratory of molecular genetics, ORCID 0000-0001-5194-4851, AuthorlD 1044054; +7 981 765-21-81, [email protected] Natalia V. Dementieva1, candidate of biological sciences, head of the laboratory of molecular genetics, ORCID 0000-0003-0210-9344, AuthorlD 213794; +7 921 74-30-743, [email protected]

1 All-Russian Scientific Research Institute of Genetics and Breeding of Agricultural Animals - a Branch of the Federal Scientific Center for Livestock - All-Russian Institute of Livestock named after academician L. K. Ernst, Pushkin, Russia