ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ CAPN1(C. 316 C>G), TG5(C.-422C>T), GH (C.2141C>G), LEP(C.73C>T) У МОЛОДНЯКА МЯСНОГО СКОТА ГЕРЕФОРДСКОЙ ПОРОДЫ СТАВРОПОЛЬСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ

Суржикова Евгения Семёновна; Дубовскова Марина Павловна; Герасимов Николай Павлович

Животноводство и кормопроизводство. 2021. Т. 104 № 4. С. 67-78. Animal Husbandry and Fodder Production. 2021. Vol. 104, no 4. Р. 67-78.

Научная статья

УДК 636.082 (470.63)

doi:10.33284/2658-3135-104-4-67

Полиморфизм генов CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH (c.2141C>G), LEP(c.73C>T) у молодняка мясного скота герефордскои породы Ставропольской популяции

Евгения Семёновна Суржикова1, Марина Павловна Дубовскова2, Николай Павлович Герасимов3

'Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр, Михайловск, Россия

^Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук, Оренбург, Россия 4ab.dna @fnac.center, https //orcid org/ 0000-0002-3955-0902 [email protected], Mps://ord<forc/0000-0001-6915-4647 [email protected], https://orcid.org/0000-0003-2295-5150

Аннотация. В последнее время за счёт использования достижений в молекулярно-генетических исследованиях значительные успехи достигнуты в мясном скотоводстве. Вопрос внедрения прогрессивных ДНК-технологий совершенно не случайно находится в центре внимания специалистов, работающих в условиях рыночного скотоводства, так как привлечение информации о генетических маркерах меняет ценность животных. Целью настоящих исследований являлась оценка генетического профиля ремонтного молодняка крупного рогатого скота герефордской породы на основе ДНК-тестирования по полиморфизмам генов CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP (c.73C>T), разводимого в племенном хозяйстве Ставропольского края. Методами ПЦР-ПДРФ проведено генотипирование ремонтного молодняка герефордской породы (n=103).

В результате проведённых исследований определён полиморфизм изучаемых генов, который представлен двумя аллелями: CAPN1C и CAPN1g, TGt hTGc,GHg и GH CLEPTwLEPG, тремя генотипами: CAPN1cc, CAPN1gg, CAPN1cg; TGTT, TGCC, TGTC; GHGG, GHCC, GHCG;LEPCC, LEPt\ LEPCT со значительной вариабельностью частоты встречаемости как аллелей, так и генотипов, составившей: для аллелей - от минимальных 0,15, до максимальных величин 0,85, генотипов - от минимальных значений 2,0 % до максимальных 75,0 %, зависящей гена. Установлено, что присутствие желательного генокомплекса из четырёх аллелей четырёх-трёх генов (TGtC/GHgg/LEPtt, либо CAPN1cg/TGtc/GHcg/LEPct) у бычков герефордской породы составило 21,4 %, у тёлок - 10,0 %. Большая часть стада (64,3-46,7 %) являлась носителями двух маркерных аллелей двух или одного гена. Впервые установлена в результате проведённых исследований специфичность аллельного профиля генов CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T) ремонтного молодняка герефордской породы, выявлены особо ценные генотипы, определён их удельный вес для широкого использования в практической селекции Ставропольского края.

Ключевые слова: крупный рогатый скот,.ремонтный молодняк, герефордская порода, полиморфизм, генокомплекс, генотип, CAPN1, TG, GH, LEP, Ставропольский край

Благодарности: работа выполнена в соответствии с планом НИР за 2021-2023 гг. ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН (№ 0526-2021-0001).

Для цитирования: Суржикова Е.С., Дубовскова М.П., Герасимов Н.П. Полиморфизм генов CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G) LEP (c.73C>T) у молодняка мясного скота герефордской породы Ставропольской популяции // Животноводство и кормопроизводство. 2021. Том. 104, № 4. С. 67-78. doi: https://doi.org/10.33284/2658-3135-104-4-67

Original article

Polymorphism of genes CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T) in young beef animals of Stavropol population Hereford breed

Evgenia S Surzhikova1, Marina P Dubovskova2, Nikolay P Gerasimov3 1North Caucasus Federal Agrarian Research Center, Mikhailovsk, Russia

^Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences, Orenburg, Russia 4ab.dna @fnac.center, https //orcid org/ 0000-0002-3955-0902 [email protected], https://orcid.org/0000-0001-6915-4647 [email protected], https://orcid.org/0000-0003-2295-5150

Abstract. Recently, due to the use of advances in molecular genetic research, significant successes have been achieved in meat cattle breeding. The issue of introducing progressive DNA technologies is not accidentally in the spotlight of specialists working in market cattle breeding, since attracting information

©Суржикова Е.С., Дубовскова М.П., Герасимов Н.П., 2021

about genetic markers changes the value of animals. The purpose of these studies was to evaluate the genetic profile of repair young growth of Hereford cattle breed on the basis of DNA-software testing to polymorphisms genes CAPN1 (with. 316 C > G), TG5 (c.-422C > T), GH (c.2141C > G), LEP (c.73C > T), which were bred in the breeding farm of the Stavropol Territory. PCR-PDRF methods genotyped repair young Hereford (n = 103).

As a result of the studies, the polymorphism of the studied genes was determined. Polymorphism is represented by two alleles: CAPN1C and CAPN1G, TGT and TGC, GHa and GH CLEPTvLEPC, three genotypes: CAPN1cc, CAPN1GG, CAPN1CG; TGtt, TGcc, TGtc; GHgg, GHcc, GHcg;LEPcc, LEPtt, LEPct with significant frequency variability of both alleles and genotypes, which was: for alleles - from minimum 0.15, to maximum values 0.85, genotypes - from minimum values 2.0% to maximum 75%. It was found that the presence of the desired gene complex of four alleles which consist from four to three genes (TGtc/GHgg/LEPtt or CAPN1CG/TGTC/GHCG/LEPCT) in calves of the Hereford breed was 21.4%, in heifers - 10.0%. Most of the herd (64.3-46.7%) were carriers of two marker alleles which consist from two or one gene. For the first time, the specificity of the allelic profile of genes CAPN1(c. 316 C>G), TG5 (c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T) of repair young Hereford breed, especially valuable genotypes were identified, their specific gravity was determined for wide use in the practical selection of the Stavropol Territory.

Keywords: cattle, herd replacements, Hereford breed, polymorphism, gene complex, genotype, CAPN1, TG, GH, LEP, Stavropol Territory

Acknowledgments: the work was performed in accordance to the plan of research works for 20212023 FSBRI FRC BST RAS (No. 0526-2021-0001).

For citation: Surzhikova ES, Dubovskova MP, Gerasimov NP. Polymorphism of genes CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T) in young beef animals of Stavropol population Hereford breed. Animal Husbandry and Fodder Production. 2021;104(4):67-78. (In Russ.). https://doi.org/10.33284/2658-3135-104-4-67

Введение.

Наиболее актуальным и востребованным в селекционном процессе является изучение генетических детерминант формирования высокой продуктивности. Аттестация племенных животных по генетическим маркерам в комплексе с зоотехническими параметрами создаёт условия для подбора животных с нужной генетической структурой, что значительно повысит генетический потенциал племенных стад отечественных пород и обеспечит значительное ускорение селекционного процесса, повышение его эффективности, достижения экономического благополучия племенных хозяйств (Новиков А.А. и др., 2021; Селионова М.И. и др., 2018). Целесообразность использования методов молекулярной генетики в селекции убедительно доказана в достаточно обширных материалах отечественных, зарубежных исследований. Генетические маркеры оказались незаменимыми при выявлении диапазона видовой, популяционной изменчивости, изучении филогенеза, степени генетического сходства, различия в процессе микроэволюции видов, пород, популяций животных (Зиновьева Н.А. и др., 2019).

Использование информации о генетических параметрах животных воспроизводящей части стада (производители, маточное поголовье) даёт возможность определить вероятную ценность родительского подбора, дифференцировать степень влияния на селекционируемые признаки потомства того или иного родителя, что позволяет следить за движением наследственного материала из поколения в поколение. Наиболее ценным селекционным материалом для построения генетических профилей при подборе родительских пар являются потомки родителей с оптимальной сочетаемостью. Такой подход создаёт условия для выбора направленности отбора на повышение частоты встречаемости в стадах определённых аллелей, их комбинаций ассоциированных с ценными признаками (Tyulebaev SD et al., 2021). Генетическое маркирование позволяет оценить генофонд конкретных стад, тем самым практически исключается принятие ошибочных решений, способствует быстрому накоплению аллелей, несущих комплекс желательных признаков. MAS особенно важна для таких признаков, которые фенотипически проявляютсядостаточно поздно или связаны с полом

животного (например, молочная продуктивность), а также для тех признаков, на уровень проявления которых влияют условия внешних факторов (Ковалюк Н.В. и др., 2015). Так как прогресс в биотехнологии и молекулярной генетике позволяет привлекать сведения об изменчивости непосредственно молекул ДНК, а мерой генетической изменчивости популяций является генетический полиморфизм, то выявление в популяциях нескольких форм гена или признака, встречающихся с определённой частотой, является основой как фундаментальных биологических процессов, таких как адаптация, эволюция, так и селекционных процессов, преобразующих фенотип.

Ген кальпаина (CAPN1,) ассоциирован с формированием нежности мяса при его созрева-нии.В декомпозиции мышечной ткани, происходящей после убоя животного, активное участие принимает белок семейства кальпаинов, что и обеспечивает нежность и сочность мяса (Smith TPL et al., 2000).

Соматотропин ^Щпродуцируется передней долей гипофиза, является одним из важнейших регуляторов соматического роста животных. Установлено, что ген, контролирующий синтез соматотропина, регулирует рост животного, а также играет ключевую роль в обменных процессах (углеводном, жировом) (Lee J-H et al., 2013).

Тиреоглобулин (TG5) влияет на липидный обмен, участвует в образовании жировых клеток и формирует так называемую «мраморность» мышечной ткани (Barendse W et al., 2004).

Лептин (LEP) — гормон, вырабатываемый клетками жировой ткани, играет важную роль в метаболизме, в частности, в накоплении жира в организме. В мясном скотоводстве полиморфизм гена лептина является важным генетическим фактором, влияющим на убойный выход и качество мяса (Buchanan FC et al., 2002).

Цель исследований.

Оценка генетического профиля ремонтного молодняка крупного рогатого скота герефорд-ской породы на основе ДНК-тестирования по полиморфизмам генов CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T), разводимого в племенном хозяйстве Ставропольского края.

Материалы и методы исследования.

Объект исследования. Бычки и тёлки герефордской породы Северо-Кавказской популяции.

Обслуживание животных и экспериментальные исследования были выполнены в соответствии с инструкциями и рекомендациями российских нормативных актов (1987 г.; Приказ Минздрава СССР № 755 от 12.08 1977 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных») и «GuidefortheCarreandUs-eofLaboratoryAnimals» (NationalAcademyPress, Washington, D.C., 1996). При проведении исследований были предприняты меры, чтобы свести к минимуму страдания животных и уменьшения количества исследованных опытных образцов.

Схема эксперимента. Исследования по ДНК-генотипированию молоднякамясного скота герефордской породы по генам TG5 (c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T) проводились в аккредитованной лаборатории иммуногенетики и ДНК-технологий отдела генетики и биотехнологии ВНИИОК-филиал ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ» методом полимиразно-цепной реакции (ПЦР-ПДРФ) с использованием известных последовательностейпраймеров, опубликованных ранее и синтезированных в НПЛ «Синтол» на программируемом четырёхканальном термоциклере «ТЕРЦИК» фирмы «ДНК-технология» (Россия).

Для молекулярно-генетического исследования биологическим материалом служила ДНК, выделенная согласно протоколу изготовителя (Изоген, г. Москва) из образцов крови (n=103), с использованием коммерческого набора реагентов «DiatomtmDNAPre200» ремонтного молодняка герефордской породы, разводимого в племенном хозяйстве ООО «Белокопанское» Ставропольского

края. Для проведения полимиразно-цепной реакции (ПЦР) использовались коммерческие специализированные наборы «GenePakPCRCore» (Изоген, Москва) (табл. 1).

Таблица 1. Индивидуальные характеристики условий ПЦР-ПДРФ для исследуемых полиморфных генов TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T) Table 1. Individual characteristics of PCR-PDRF conditions for the studied polymorphic genes TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T)

Ген-маркер/ Genetic marker Олигонуклеотидные Последовательности/ Oligonucleotide sequences ToC, отжига прайме-ров/ ГС, primer annealing Ампли-фикат, (п.н.)/ Amplicon (bp) Эндо-нукле-аза/ Endonuc-lease Источник/ Source

TG5 (c.-422C>T) F:5' -ggggatgactacgagtatgactg-3 ' R:5' -gtgaaaatcttgtggaggctgta-3' 62 548 BstX2I Barendse W et al., 2004

GH(c.2141 C>G) F:5' -gctgctcctgagccttcg -3' R:5' -gcggcggcacttcatgaccct-3 ' 65 223 AluI Lee J-H et al., 2013

LEP(c. 73 C>T) F:5' -ggggatgactacgagtatgactg-3 ' R:5' -gtgaaaatcttgtggaggctgta-3' 62 422 BstMBI Buchanan FC et al., 2002

Методом горизонтального гель-электрофореза при УФ-свете в агарозном геле от 1,8 до 2,5 % в присутствии 10,0 % этидия бромида (10,0 мкл) определялись длина и число фрагментов рестрикции эндонуклеазами, документировали с помощью специальной видеосистемы (рис. 1, 2).

Рис. 1 - Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ гормон роста (соматотропин) (GH) Figure 1 - PCR-PDRF result electrophoregram growth hormone (somatotropin) (GH)

Примечание: 1 - ДНК-маркер 50 bp (Изоген); 2, 8 - генотип LL (171; 52; п.н.);

4, 6, 7, 9 - генотип LV (223, 171, 53 п.н.); 3, 5 - генотип VV (223 п.н.)

Note: 1 - DNA marker 50 bp (Isogen); 2, 8 - genotype LL (171; 52; bp.);

4, 6, 7, 9 - genotype LV (223, 171, 53 bp.); 3, 5 - VV genotype (223 bp.)

Полимеразно-цепная реакция в реальном времени (ПЦР-РВ) с использованием специализированного коммерческого набора реагентов «CAPN1-Детект», («Синтол», Москва) для определения полиморфизма c.316C>G гена кальпаин (CAPN1) проводилась на программированном амплификаторе АНК-32.

71

РАЗВЕДЕНИЕ, СЕЛЕКЦИЯ, ГЕНЕТИКА/BREEDING, SELECTION, GENETICS

1 23456 789 10

Рис. 2 - Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ тиреоглобулин (TG)/ Figure 2 - Electrophoregram of PCR-PDRF thyroglobulin (TG) result

Примечание: 1 - ДНК-маркер 50 bp (Изоген); 2, 4, 5, 6, 9 - генотип СС (295, 178, 75 п.н.); 3, 7, 8 - TC (473, 295, 178, 75 п.н.); 10 - TT (473, 75 п.н.) Note: 1 - DNA marker 50 bp (Isogen); 2, 4, 5, 6, 9 - SS genotype (295, 178, 75 bp); 3, 7, 8 - TC (473, 295, 178, 75 bp); 10 - TT (473, 75 bp)

Статистическая обработка. Частоту встречаемости генотипов определяли по формуле:

гдеРл - частота аллеля А, цв - частота аллеля В, N - общее число аллелей.

В соответствии с законом Харди-Вайнберга определялись ожидаемые частоты генотипов в популяции герефордского скота.

Оценку избытка гетерозигот (коэффициент Селендера) проводили по формуле:

Результаты исследования.

Полученные результаты ПЦР и их анализ свидетельствуют о том, что полиморфизм гена CAPN1(c.316C>G)представлен аллелью CAPN1С с очень низкой (0,17) и аллелью CAPN1G- высокой (0,83) частотой встречаемости. Выявленная закономерность стала основой присутствия высокой (68,0 %) частоты встречаемости гомозиготного генотипа CAPN1GG, но низкой - его аналога (2,0 %) CAPN1СC, частота встречаемости гетерозиготного CAPN1СGгенотипасоставила 30,0 %.

Что касается полиморфизма гена TG5 (с.-422С>Т), то он также представлен двумя аллеля-миTG5Ти TG5Ссо сравнительно одинаковой (0,41 и 0,59) частотой встречаемости. Выявленная закономерность стала основой присутствия высокой (68,0%) частоты встречаемости гетерозиготного

V

где р - частота генотипа,

п- количество особей, имеющих определённый генотип, N - число особей.

Частоту отдельных аллелей определяли по формуле:

генотипа TG/5TC, но низкой (7,0 %) - гомозиготного генотипа TG5tt, частота встречаемости его аналога TG5CCсоставила 25,0 % (табл. 2).

Таблица 2. Распределение частоты встречаемости генотипов и аллелей изучаемых генов CAPN1(c. 316 C>G), TG5 (c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c. 73C>T) Table 2. Distribution of occurrence frequency of genotypes and alleles of studied genes CAPN1(c. 316 C>G), TG5 (c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c 73C>T)

Ген-маркер/Genetic marker Генотип/ Genotype Частота встречаемости/ Frequency of occurrence

Генотипа/ Genotype Лллеля/A lleles

CAPN1(c. 316 C>G) CAPN1CC 0,02 CAPN1C0,17 CAPN1G0,83

CAPN1GG 0,68

CAPN1CG 0,30

TG5(c.-422C>T) TG5tt 0,07 TG5T 0,41 TG5C 0,59

TG5CC 0,25

TG5TC 0,68

GH(c.2141C>G) GH GG 0,11 GH3 0,28 GHC0,72

GH CC 0,55

GH CG 0,34

LEP(c.73C>T) LEP CC 0,75 LEPC0,85 LEPT 0,15

LEP TT 0,05

LEP CT 0,20

Для полиморфизма гена GH(c.2141C>G), характерно присутствие двух аллелей: GHG, GHC и трёх генотипов GHGG, GHCCи GHCG с разной частотой встречаемости: 0,28, 0,72; 11,0, 55,0 и 34,0 % соответственно.

Полиморфизм гена LEP(c.73C>T) представлен аллелью LEPTс очень низкой (0,15) и аллелью LEPC- высокой (0,85) частотой встречаемости. Что нашло отражение в частоте встречаемости гомозиготного генотипа LEPC (75,0%) и сравнительно низкой (5,0%) - его аналога LEPTT, частота встречаемости гетерозиготного LEP СТ генотипа составила 20,0 %.

Сравнительный анализ генетической структуры исследуемой популяции молодняка гере-фордской породы свидетельствует о высокой степени гомозиготности (Са, %) гена LEP(c.73C>T), составившей 74,8 %. Вариабельность степени гомозиготностигенов CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T) и GH(c.2141C>G) в исследуемой популяции была сравнительно незначительной: от 51,7 - гена TG5(c.-422C>T) до 59,3 % - в локусе гена GH(c.2141C>G) (табл. 3).

Таблица 3. Распределение по генетической структуре ген-маркеров Table 3. Distribution by genetic structure of genetic marker

Ген-маркер/Genetic marker Показатель/Indicator

Са, % 1 V, % | Na Шbs | ТГ

CAPN1 (c. 316 C>G) 53,7 44,0 1,39 0,30 0,28 +0,02Ф>Т

TG5(c.-422C>T) 51,7 46,1 1,94 0,68 0,48 +0,20 Ф>Т

GH(c.2141C>G) 59,3 38,4 1,68 0,34 0,40 - 0,06 Ф<Т

LEP(c. 73C>T) 74,8 22,9 1,34 0,20 0,25 - 0,05 Ф<Т

Вариабельность числа эффективно действующих аллелей (Ыа) и уровня генетической изменчивости (V) по всем локусам генов САРЫ1(с. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T) в исследуемой популяции животных была неодинаковой и варьировала от 1,34 до

1,94; от 22,9 до 46,1 %. По результатам генотипирования по исследуемым генам 'Н(с.2141С>'), LEP(c.73C>T) в выборке молодняка герефордской породы тест гетерозиготности (ТГ) оказался отрицательным, что свидетельствует о недостатке гетерозигот.

Для более детальной оценки изменений в гетерогенности стада герефордского скота Ставропольской популяции был изучен коэффициент Селендера (рис. 3).

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 -0,1 -0,2 -0,3

коэф. Селендера / Selander's index

CAPN1

TG5

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

GH

LEP

коэф. Селендера / Selander's index

Рис. 3 - Оценка избытка гетерозигот по генам CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c. 73C>T) в популяции герефордского молодняка Ставропольского края Figure 3 - Evaluation of excess heterozygotes by genes CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c. 73C>T) in the Hereford young population of the Stavropol Territory

Так, анализ соотношение наблюдаемой и теоретически ожидаемой гетерозиготности свидетельствует о существенном дефиците гетерозигот у ремонтного молодняка в локусах генов гормона роста и лептина. Так, дефицит гетерозигот в гене GH составлял -0,22 ед., в гене лептина - несколько меньше -0,16 ед. В то же время значительная гетерогенность стада наблюдается по гену тиреоглобу-лина - 0,41 ед.

Генетико-статистическим анализом комбинаторики аллелей, маркирующих мясную продуктивность, выявлена неоднозначность их распределения в исследуемой популяции мясного скота (табл. 4).

Таблица 4. Распределение селекционно-значимых генотипов Table 4. Distribution of selection-significant genotypes

Комбинации желательных генотипов/ Combinations desirable genotypes Количество желательным генотипом/Desired genotype quantity Частота встречаемости комплексного генотипа, %/ Frequency of complex genotype occurrence, %

в ?

CAPN1CG/TG5TC/GHcg/LEPct CAPN1CG/TG5TC/GHCG TG5tc/GHcG/LEPct ghcG/lepct 4/4 7,1 3,3 4/3 14,3 6,7 3/3 7,2 13,3 1-2/1 64,3 46,7 отсутствие 7,1 30,0

Присутствие желательного генокомплекса из четырех аллелей четырёх -трёх генов (т'5тс/'Наэ^ЕРтт, либо САРЫ1с,э/т5тС^Нс'э^ЕРст) у бычков герефордской породы составило 21,4 %, из трёх аллелей трёх генов (САРМ1с<3/Т'5тс^ЕРст) - 7,2 %, носителями двух-одного аллелей одного-двух генов ('Н^'^ЕР^) являлись 64,3 % животных. В стаде тёлок этой же породы присутствие генокомплекса из четырёх аллелей четырёх-трёх генов (CAPN1CG/TG5TС/GHCG/LEPCT)

составило 10,0 %, более половины стада (46,7 %) являлась носителями комбинаций из двух-одного аллеля одного-двух генов. Таким образом, удельный вес особоценных генотипов в исследуемых выборках былсравнительно низок.

Обсуждение полученных результатов.

Генетическая изменчивость в популяции мясного скота является важной предпосылкой для дальнейшего совершенствования породы (Groeneveld LF et al., 2010). Внедрение в селекционную практику инновационных методовгенотипированияживотных обеспечило масштабные исследования генофонда и геномов отдельных животных, стад и популяций на основе ДНК-маркеров (Зиновьева Н.А. и др., 2019). По сообщению Coates BS с коллегами (2009), однонуклеотидные полиморфизмы являются наиболее оптимальным типом маркеров для установления родственных связей между особями, изучения степени инбридинга и гетерозиготности стад и, в целом, оценки состояния генетических ресурсов больших популяций. В наших исследованиях проведена оценка генетической изменчивости Ставропольской популяции герефордского скота в зависимости от полиморфизма в генах каль-паиина, тиреоглобулина, гормона роста и лептина. При этом изучались генотипическая и аллельная частота встречаемости, ожидаемая и наблюдаемая гетерозиготность, проведена оценка избытка гете-розигот в популяции, количества эффективных аллелей и других генетических констант у ремонтного молодняка. Так, в гене гормона роста число носителей минорной аллели V, которая кодируется путём замены C2141G в пятом экзоне, составляло 28%, в то время как альтернативной аллели L достигало максимума 72% от всего ремонтного молодняка. Эти данные согласуются с результатами Sedykh TA с соавторами (2020), которые получены у герефордов австралийской селекции, разводимых в условиях Республики Башкортостан. В частности, по сообщениям авторов, частота встречаемости аллеляL в стаде составляло 0,69 ед., а гомозиготного генотипа - LL 0,48 ед., тогда как в Ставропольской популяции соотношение гомозиготных генотипов GG/CC было на уровне 0,11/0,55 ед.

Однако при анализе распределения генотипов по гену тиреоглубулина в стаде герефордов были получены нетипичные результаты для популяции. Так, наибольшее распространение было у носителей гетерозиготного варианта (TC), которое достигало 68%, в то время как соотношение гомо-зиготТТ/CC составляло 7/25%. Тогда как в аналогичных исследованиях, проведённых на холмогорском скоте частота встречаемости генотипа ТТ была 0,014 ед., TC - 0,357 ед, а CC - 0,629 ед., аллелей C - 0,81 ед., Т - 0,19 ед. (Юльметьева Ю.Р. и Шакиров Ш.К., 2020). Кроме того, по сообщению Тюлькина С.В. с коллегами (2012), частота аллелей в бычьем стаде голштинской породы составляла C - 0,81 ед. и Т - 0,19 ед. Однако в Ставропольской популяции герефордов распределение аллелей было примерно на одном уровне (C - 0,59 ед. и Т - 0,41 ед.), несмотря на невысокое распространение гомозиготных генотипов. Такая дифференциация стада на генотипы объясняется повышенной гете-розиготностью популяции. Об этом свидетельствуют данные по избытку гетерозигот, который составлял по гену тиреоглобулину 0,41 ед. В то время как по другим изучаемым генам наблюдался дефицит гетерозиготности: по гену гормона роста —0,16 ед., по гену лептина —0,22 ед. Недостаток гетерозигот в стадах мясного скота является следствием использования ограниченного количества высокоценных быков-производителей в воспроизводстве стада. Об этом сообщают Горлов И.Ф. с коллегами (2014), которые изучали полиморфизм генов bGH, RORC и DGAT1 у казахского белоголового, калмыцкого и монгольского скота. По их данным, дефицит гетерозигот по гену гормона роста наблюдался в стадах казахской белоголовой (-0,045 ед.) и калмыцкой (-0,034 ед.) пород, тогда как у монгольского скота была выявлена избыточная гетерозиготность (0,142 ед.).

В наших исследованиях установлено относительно высокое число эффективно действующих аллелей в генах тиреоглобулина (1,94 ед.) и гормона роста (1,68 ед.), низкое -в генах кальпаина (1,39 ед.) и лептина (1,34 ед.). Эти данные несколько расходятся с результатами, полученными Dzhulamanov KM с соавторами (2019) в уральской популяции герефордов. Причём наиболее существенные различия выявлены в количестве эффективных аллелей гена тиреоглобулина, выражающееся в преимуществе Ставропольской популяции на 0,59 аллелей. Однако уральские стада характеризовались повышенными показателями по генам кальпаина (на 0,14 ед.) и гормона роста (0,16 ед.).

Заключение.

Одним из методических подходов, позволяющих получить объективную информацию о генетическом потенциале племенного мясного скота, разводимого в хозяйстве Ставропольского края, является регулярное проведение скрининговых работ по выявлению желательных для селекции генотипов, контролирующих мясную продуктивность геновкальпаиина (CAPN1), тиреоглобулина (TG), гормона роста (GH), лептина (LEP). Скрининг генотипов-носителей маркерных аллелей и широкое вовлечение их в селекционный процесс создаст условия для накопления в племенных стадах набора генов, сопряженных с мясной продуктивностью. Результаты анализа генетической структуры рассматриваемых полиморфизмов генов CAPN1(c. 316 C>G), TG5(c.-422C>T), GH(c.2141C>G), LEP(c.73C>T)свидетельствуют о неоднозначности распределения предпочтительных для селекции аллелей.Невысокая частота желательных аллелей выявлена в генах кальпаина (C=0,17 ед.) и лептина (T=0,15 ед.), высокая - в гене тиреоглобудина (T=0,41 ед.). Полученные данные генотипированияподтверждают целесообразность интенсивного использования быков-носителей селекционно значимых аллелей в генах CAPN1 и LEPдля повышения в стаде предпочтительных генетических комплексов.

Список источников

1. Генетические ресурсы животных: развитие исследований аллелофонда российских пород крупного рогатого скота - миниобзор / Н.А. Зиновьева, А.А. Сермягин, А.В. Доцев, О.И. Боронец-кая, Л.В. Петрикеева, А.С. Абдельманова, G. Brem // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54. № 4. С. 631-641. doi: 10.15389/agrobiology.2019.4.631rus [Zinovieva NA, Sermyagin AA, Dotsev AV, Boronetslaya OI, Petrikeeva LV, Abdelmanova AS, Brem G. Animal genetic resources: developing the research of allele pool of Russian cattle breeds - minireview. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology]. 2019;54(4):631-641.(In Russ)].doi: 10.15389/agrobiology.2019.4.631eng

2. Новиков А.А., Семак М.С., Калашникова Л.А. Необходимость совершенствования системы генетической экспертизы племенной продукции в Российской Федерации // Зоотехния. 2021. № 6. С. 2-6. [Novikov AA, Semak MS, Kalashnikova LA. The need to improve the system of genetic expertise of breeding products in the Russian Federation. Zootechniya. 2021;6:2-6. (In Russ)]. doi: 10.25708/ZT.2021.17.85.001

3. Перспективные генетические маркеры крупного рогатого скота / М.И. Селионова, Л.Н. Чижова, Г.Т. Бобрышова, Е.С. Суржикова, А.К. Михайленко // Вестник АПК Ставрополья. 2018. № 3(31). С. 44-51. [Selionova MI, Chizhova LN, Bobryshova GT, Surzhikova ES, Mikhaylenko AK. Perspective genetic markers of horned cattle. Agricultural Bulletin of Stavropol Region. 2018;3(31):44-51. (In Russ)].doi: 10.31279/2222-9345-2018-7-31-44-51

4. Полиморфизм аллелей гена LEP у субпопуляции крупного рогатого скота айрширской породы / Н.В. Ковалюк, В.Ф. Сацук, А.Е. Волченко, Е.В. Мачульская // Генетика. 2015. Т. 51. № 2. С. 266-270. doi: 10.7868/S0016675815020101 [Kovaljuk NV, Satsuk VF, Volchenko AE, Machulskaja EV. LEP gene allelic polymorphism in a subpopulation of ayrshire cattle. Russian Journal of Genetics. 2015:51(2):214-217. doi: 10.1134/S1022795415020106 (In Russ)].

5. Полиморфизм генов bGH, RORC и DGAT1 у мясных пород крупного рогатого скота / И.Ф. Горлов, А.А. Федюнин, Д.А. Ранделин, Г.Е. Сулимова // Генетика. 2014. Т. 50. № 12. С. 14481454. doi: 10.7868/S0016675814120030 [Gorlov IF, Fedunin AA, Randelin DA, Sulimova GE. Polymorphisms of bGH, RORC, and DGAT1 genes in Russian beef cattle breeds. Russian Journal of Genetics. 2014;50(12):1302-1307.(7n Russ)]. doi: 10.1134/S1022795414120035

6. Полиморфизм по генам соматотропина, пролактина, лептин, тиреоглобулина быков-производителей / С.В. Тюлькин, Т.М. Ахметов, Э.Ф. Валиуллина, Р.Р. Вафин // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2012. Т. 16. № 4-2. С. 1008-1012. [Tjulkin SV, Ahmetov TM, Valiullina EF, Vafin RR. Polymorphism of genes for somatotropin, prolactin, leptin, and thyroglobulin in stud bulls. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2012;16(4-2):1008-1012. (In Russ)].

7. Юльметьева Ю.Р., Шакиров Ш.К. Ассоциативные связи гена тиреоглобулина с продуктивным долголетием молочного скота // Молочное и мясное скотоводство. 2020. № 1. С. 14-19. [Yulmeteva YuR, Shakirov ShK. The association of the thyroglobulin gene with the productive longevity of dairy cattle. Dairy and Beef Cattle Farming. 2020;1:14-19. (InRuss)]. doi: 10.33943/MMS.2020.65.47.004

8. Barendse W, Bunch R, Thomas M, Armitage S, et al. The TG5 thyroglobulin gene test for a marbling quantitative trait loci evaluated in feedlot cattle. Aust J Exp Agr. 2004;44(7):669-674. doi: 10.1071/EA02156

9. Buchanan FC, Fitzsimmons CJ, Van Kessel AG, Thue TD, Winkelman-Sim DC, Schmutz SM. Association of a missense mutation in the bovine leptin gene with carcass fat content and leptin mRNA levels. Genet Sel Evol. 2002; 34(1):105-116. doi: 10.1051/gse:2001006

10. Coates BS, Sumerford DV, Miller NJ, Kim KS, Sappington TWet al. Comparative performance of single nucleotide polymorphism and microsatellite markers for population genetic analysis. Journal of Heredity. 2009;100(5):556-564. doi: 10.1093/jhered/esp028

11. Dzhulamanov KM, Gerasimov NP, Dubovskova MP, Baktygalieva AT. Polymorphisms of CAPN1, CAST, GDF5, TG5 and GH genes in Russian Hereford cattle. Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2019;25(2):375-379.

12. Groeneveld LF, Lenstra JA, Eding H, Toro MA, Scherf B, Pilling D, Negrini R, Finlay EK, Jianlin H, Groeneveld E, Weigend S. Genetic diversity in farm animals - a review. Anim Genet. 2010;41(s1):6-31.doi: 10.1111/j.1365-2052.2010.02038.x

13. Lee J-H, Lee Y-M, Lee J-Y, Oh D-Y, Jeong D-J, Kim J-J. Identification of single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the bovine growth hormone (bGH) gene asociated with growth and carcass traits in hanwoo. Asian Australas. J Anim Sci. 2013;26(10):1359-1364. doi: 10.5713/ajas.2013.13248

14. Sedykh TA, Gizatullin RS, DolmatovalYu, Gusev IV, Kalashnikova LA. Growth hormone gene polymorphism in relation to beef cattle carcass quality. Russian Agricultural Sciences. 2020;46(3):289-294. doi: 10.3103/S1068367420030167

15. Smith TPL, Casas E, Rexroad CE et al. Bovine CAPN1 maps to a region of BTA29 containing a quantitative trait locus for meat tenderness. J Anim Sci. 2000;78(10):2589-2594. doi: 10.2527/2000.78102589x

16. Tyulebaev SD, Kadysheva MD, Kosilov VI, GabidulinVM. The state of polymorphism of genes affecting 2the meat quality in micropopulations of meat Simmentals. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;624:012045. doi: 10.1088/1755-1315/624/1/012045

References

1. Zinovieva NA, Sermyagin AA, Dotsev AV, Boronetslaya OI, Petrikeeva LV, Abdelmanova AS, Brem G. Animal genetic resources: developing the research of allele pool of Russian cattle breeds - minireview. Agricultural Biology. 2019;54(4):631-641. doi: 10.15389/agrobiology.2019.4.631eng

2. Novikov AA, Semak MS, Kalashnikova LA. The need to improve the system of genetic expertise of breeding products in the Russian Federation. Zootechniya. 2021;6:2-6. doi: 10.25708/ZT.2021.17.85.001

3. Selionova MI, Chizhova LN, Bobryshova GT, Surzhikova ES, Mikhaylenko AK. Perspective genetic markers of horned cattle. Agricultural Bulletin of Stavropol Region. 2018;3(31):44 -51. doi: 10.31279/2222-9345-2018-7-31-44-51

4. Kovaljuk NV, Satsuk VF, Volchenko AE, Machulskaja EV. LEP gene allelic polymorphism in a subpopulation of ayrshire cattle. Russian Journal of Genetics. 2015:51(2):214 -217. doi: 10.1134/S1022795415020106

5. Gorlov IF, Fedunin AA, Randelin DA, Sulimova GE. Polymorphisms of bGH, RORC, and DGAT1 genes in Russian beef cattle breeds. Russian Journal of Genetics. 2014;50(12): 1302-1307. doi: 10.1134/S1022795414120035

6. Tjulkin SV, Ahmetov TM, Valiullina EF, Vafin RR. Polymorphism of genes for somatotropin, prolactin, leptin, and thyroglobulin in stud bulls. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2012;16(4-2):1008-1012.

7. Yulmeteva YuR, Shakirov ShK. The association of the thyroglobulin gene with the productive longevity of dairy cattle. Dairy and Beef Cattle Farming. 2020;1:14-19. doi: 10.33943/MMS.2020.65.47.004