CC BY
29УДК 636.082.2:636.034
СОВМЕСТИМОСТЬ ВЫСОКОЙ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ И ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ КОРОВ-ПЕРВОТЕЛОК ГОЛШТИНСКОЙ ПОРОДЫ В РАЗРЕЗЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНА ЛЕПТИН (LEP)
12Н.Ю.Сафина - аспирант, мл.н.с.; Ш.К.Шакиров - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, гл.н.с.; Ю.Р.Юльметьева - кандидат биологических наук, ст.н.с.;
2Т.М.Ахметов - доктор биологических наук, профессор.
'Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - обособленное структурное подразделение Федерального исследовательского центра «Казанский научный центр Российской академии наук», г.Казань (420059, Казань, Оренбургский тракт, 48, e-mail: [email protected]).
2ФГБОУ ВО«Казанская государственная академия ветеринарной медицины им.Н.Э.Баумана», г.Казань, (420074, Казань, Сибирский тракт, 35, e-mail: [email protected]).
Важную роль в молочном скотоводстве, наряду с такими факторами как кормление и содержание первотелок до отела и после, него играет генетическая предрасположенность, обусловленная полиморфизмом генов-кандидатов, отвечающих за репродуктивные качества. Предположительно ген лептин оказывает влияние на передачу статуса энергетических резервов в центральную нервную систему и служит регулятором потребления корма и репродуктивной функции у жвачных животных. Цель исследования заключалась в проверке гипотезы о возможном оказываемом эффекте полиморфизма гена лептин на совместимость высокой молочной продуктивности с воспроизводительной способностью коров-первотелок голштинской породы. В ходе исследования по локусу гена лептин методом ПЦР-ПДРФ были генотипированы 172 первотелки СХПК «Племзавод им.Ленина» Атнинского района РТ. Установлено, что изучаемый ген полиморфен в изучаемой популяции. Распределение по генотипам гена лептин составило: СС - 35,5% (61 гол.), ТС - 53,3% (90 гол.), ТТ- 12,2% (21 гол.), по частоте встречаемости аллелей C и T- 0,62 и 0,38 соответственно. Анализ исследуемого поголовья показал, что максимальный удой за первую лактацию получен от коров-первотелок с генотипом лептина TT, превосходящий уровень удоя особей с генотипами CC и TC на 459,1 кг (6,1%) и 673,4 кг (8,9%; P^0,01). Эта же группа животных отличилась более поздним возрастом и высоким показателем живой массы во время первого плодотворного осеменения. Так же отмечено, что на фоне общего удлиненного сервис-периода и пониженного показателя выхода телят, особи с генотипом LEPTT имеют сервис-период равный 141 дню и 78,6 голов живых телят на 100 коров. Таким образом, коровы-первотелки голштинской породы, несущие гомозиготный аллель-Т по локусу гена LEP являются желаемым типом животных для селекции на высокую молочную продуктивность в сочетании с воспроизводительной способностью.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ген, лептин, полиморфизм, корова-первотелка, осеменение, отел, репродуктивная функция, телята, сервис-период.
Применение молекулярных маркеров наряду с регулирования потребления корма и репродуктивной традиционными методами селекции позволя- функции у жвачных животных [3]. После связывания ют прогнозировать продуктивность животных в ран- с рецептором на нейронах гипоталамуса, синтезиру-нем возрасте, что может оказывать влияние при отбо- ющих гонадолиберин, лептин стимулирует биосинтез ре молодняка и формирования маточного поголовья. этого медиатора и увеличивает секрецию гипофизом Наряду с такими факторами как кормление и содер- гонадотропинов: лютеинизирующего и фолликулости-жание первотелок до отела и после него, важную роль мулирующего гормонов, которые активируют половое играет генетическая предрасположенность, обуслов- созревание и репродуктивную функцию [4]. Исследо-ленная полиморфизмом генов-кандидатов, отвеча- вания ассоциации молочной продуктивности крупного ющих за репродуктивные качества крупного рогатого рогатого скота и их воспроизводительной функцией скота. Лептин является гормоном, синтезированным проводились неоднократно, но ученые не пришли к и секретируемым преимущественно белыми адипо- единому мнению о возможном влиянии показателей цитами [1]. Предполагается, что этот белок участвует удоя на репродуктивные качества коров. в регуляции массы тела путем передачи липостати- Целью данного исследования являлось проверить ческого сигнала от адипоцитов к рецептору лептина гипотезу о возможном оказываемом эффекте полив гипоталамусе, что приводит к подавлению аппетита морфизма гена лептин на совместимость высокой мои увеличению термогенеза [2]. Ген лептин чувстви- лочной продуктивности с воспроизводительной спо-телен к диетическим манипуляциям и, по-видимому, собностью коров-первотелок голштинской породы. играет важную роль в передаче статуса энергетиче- Материалы и методы. Работа проводилась с ских резервов в центральную нервную систему для использованием образцов крови, полученной от 172
SELECTION AND GENETICS
Индекс плодовитости коров определяли по формуле, предложенной венгерским ученым И.Дохи (1961):
Т = 100 - (К + 2 х МОП), где: Т - индекс плодовитости; К - возраст коровы при первом отеле, мес.; МОП - средний межотельный период, мес.
Обработка данных совершалась в программе MS Excel с использованием формул биометрического анализа, достоверность проверялась согласно критерию t-Стьюдента.
Результаты исследований. В результате детекции было установлено, что изучаемый ген полиморфен в исследуемой популяции. Распределение по генотипам гена лептин составило: СС - 35,5% (61 гол.), ТС - 53,3% (90 гол.), ТТ - 12,2% (21 гол.), по частоте встречаемости аллелей C и T - 0,62 и 0,38 соответственно. Данные об удое за первую лактацию свидетельствуют о высокой молочной продуктивности коров-первотелок (табл.). Живая масса животного и возраст первого плодотворного осеменения оказывают значительное влияние на последующую продуктивность первотелок, слишком раннее осеменение приводит к замедлению развития и отодвигает срок максимального раздоя. Из наших данных видно, что наибольшую живую массу на момент первой случки имели телочки с генотипом LEPTT, превосходя телочек с генотипами LEPCC и LEPTC на 12,7 кг и 18,1 кг (P<0,05), соответственно. Эта же группа животных характеризуется поздним возрастом первого осеменения - 19,2 мес, по сравнению со сверстницами, плодотворно осемененными в 17,2-17,4 мес (P<0,01; P<0,05). Следует отметить, что разница по уровню удоя между особями с генотипом TT и генотипами Cc и TC составила 459,1 кг (6,1%) и 673,4 кг (8,9%; P<0,01). Похожие результаты наблюдал F.C.Buchanan и др.: в его исследовании животные, гомозиготные по T-аллелю, продуцировали больше молока против CC-животных [8].
Таблица
Ассоциация полиморфизма гена LEP и воспроизводительных качеств коров
Показатель Генотип LEP
CC (n=61) TC(n=90) TT(n=21)
Возраст 1 осеменения, мес. 17,2±0,3** 17,4+0,3* 19,2+0,7
Живая масса при 1 осеменении, кг 420,5+3,4 415,1+3,1* 433,2+3,1
Межотельный период, дн. 404,3+11,3 397,6+11,9 404,6+20,4
Сервис-период,дн. 145,5+10,2 162,1+1,7 141,0+17,1
Сухостойный период, дн. 52,5+1,9 52,9+2,5 53,5+5,9
Выход телят, гол. 77,0+3,6 71,8+4,1 78,6+6,0
КВС, % 93,3+2,4 95,3+2,2 93,0+3,8
Индекс плодовитости коровы 55,9+0,9 56,5+0,8 54,1+1,8
Удой за 305 дн., кг 7073,5+117,4 6859,2+139,4** 7532,6+235,7
Примечание: * - P<0,05; ** - P<0,01 по отношению большего значения к меньшему.
коров-первотелок СХПК ПЗ им. Ленина Атнинского района Республики Татарстан. Отбор проб осуществлялся в вакуумные пробирки EDTA K-3 (APEXLAB, Китай) из хвостовой вены. Последующая экстракция ДНК из биологического материала происходила в лаборатории ТатНИИСХ посредством набора «Ампли Прайм дНк-сорб В» (ИнтерЛабСервис, Россия), согласно инструкции изготовителя. Генотипирование опытных животных выполнялось с применением олигонуклео-тидных тетрапраймеров, разработанных E.Armstrong и др. [5], по протоколу с оптимальными температур-но-временными режимами [6]. Продукты ПЦР-анали-за разделяли в агарозном геле, в присутствии TBEx10 буфера и этидия бромида при напряженности электрического поля в 20 В/см в течение 30 минут. Для дальнейшей визуализация и документирования использовалась система Gel&Doc (Bio RAD, США).
Данные о показателях воспроизводства (возраст первого плодотворного осеменения, продолжительность сервис-перода, сухостойного периода, межотельного периода) исследуемого поголовья были получены из информационно-аналитической системы «СЕЛЭКС - Молочный скот».
Для расчета коэффициента воспроизводительной способности первотелок применялась формула Кра-маренко (1974):
КВС = 365/МОП, где: КВС - коэффициент воспроизводительной способности; МОП - продолжительность межотельного периода, дн; 365 - число дней в году.
Выход живых телят на 100 голов вычисляли расчетным методом по формуле [7]:
ВТ = (365-СП)/285 *100, где ВТ - выход телят, гол.;
СП - сервис-период (время между отелом и оплодотворением), дн.; 365 - число дней в году;
285 - средняя продолжительность стельности, дн.
Установлена так же положительная корреляция живой массы при первом осеменении и удоем по всем генотипам лептина: чем выше масса, там выше молочная продуктивность. Существует и тенденция в ассоциации уровня лактации с продолжительностью сервис-периода и межотельного периода после первого отела. При средних значениях 80 и 385 дней эти показатели у опытных групп с разными генотипами лептина составляют: у первотелок с генотипом 1_ЕРСС - 145,5 и 404,3 дня, с генотипом 1_ЕРТС - 162,1 и 397,6 дней, с генотипом 1_ЕРТС - 141,0 и 404,6 дня. О взаимосвязи сервис-периода с удоем свидетельствуют данные, опубликованные Ча-совщиковой М.А., сообщавшей о коровах, характеризующихся высокой молочностью (7895,8 кг; Р<0,001), но при этом имеющих продолжительность сервис-периода 121-160 дней [9]. Увеличение этих периодов связано с рядом факторов, таких как технология содержания, низкое качество кормов, несбалансированный рацион с дефицитом энергии, влекущих за собой нарушение обменных процессов. Исследователи в своих работах фиксировали подобное отклонение от нормы до 151193 дней у высокопродуктивных животных в различных породах и типах [10, 11]. Наращивание удоев в первые месяцы лактации после того, как усвоенная с кормом обменная энергия не покрывает затраты на молочную продуктивность, влечет за собой отрицательный энергетический баланс, восстанавливающийся за счет внутренних резервов, и, как следствие, потеря живой массы, упитанности, нарушение обмена веществ. К тому же Кононов В.П. отмечает, что вместе с ростом молочной продуктивности происходит сокращение продуктивной жизни коров до 2-3 лактаций, снижение зачатий с первого осеменения до 40% [12]. Вследствие таких нарушений невозможно улучшить показатели выхода телят на 100 голов. Выход живых телят оказался выше у особей с гомозиготными генотипами ТТ и СС, разница с гетерозиготными животными по этому показателю со-
Литература
ставила 6,8 гол. (8,7%) и 5,2 гол. (6,8%), соответственно. Р.В.Тамарова и др. в сравнении молочного скота различной селекции заявляет так же о невысоком проценте выхода телят (77%) у канадских голштинов [10]. Коэффициент воспроизводительной способности имеет достаточно высокое значение у всего исследуемого нами поголовья (93,0-95,3%). По индексу плодовитости Дохи, объединяющего межотельный период и возраст первого плодотворного осеменения, группа коров-первотелок с генотипом 1_ЕРТС незначительно превосходит две другие группы. Стоит отметить, что этот показатель находится на достаточно высоком уровне (54,1-56,5) у всего стада и свидетельствует о хорошем уровне фер-тильности изучаемой популяции.
Заключение. Анализ изучаемого поголовья коров-первотелок голштинской породы показал, что максимальный удой за первую лактацию получен от коров-первотелок с генотипом лептина ТТ. Эта же группа животных отличилась более поздним возрастом и высоким показателем живой массы во время первого плодотворного осеменения. Установлено, что на фоне общего удлиненного сервис-периода и пониженного показателя выхода телят, особи с генотипом 1_ЕРТТ имеют сервис-период равный 141 дню и 78,6 голов живых телят на 100 коров. Таким образом, коровы-первотелки голштинской породы, несущие гомозиготный аллель-Т по локусу гена 1_ЕР являются желаемым типом животных для селекции на высокую молочную продуктивность в сочетании с воспроизводительной способностью.
Статья подготовлена в рамках государственного задания: Мобилизация генетических ресурсов растений и животных, создание новаций, обеспечивающих производство биологически ценных продуктов питания с максимальной безопасностью для здоровья человека и окружающей среды. Номер регистрации: АААА-А18-118031390148-1.
1. Metabolic Parameters Concentrations In Blood Serum Of Czech Pied Bulls Depending On Single Nucleotide Polymorphism Of Leptin Gene / A.Pavlík, P.Sláma, Z.Havlícek, R.Filipcík // Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. - 2014. - №. 3 (2). - P. 145-147.
2. Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue / YZhang, R.Proenca, M.Maffei [et al.] // Nature. - 1994. - №. 372. - P. 425-432.
3. Zieba, D.A. Regulatory roles of leptin in reproduction and metabolism: A comparative review / D.A.Zieba, M.Amstalden, G.L.Williams // Domestic Animal Endocrinology. - 2005. - №. 29. - P. 166-185.
4. Панков, Ю.А. Белковые гормоны, рецепторы и другие белки в механизмах гормональной регуляции / Ю.А.Панков // Биомедицинская химия. - 2004. - Том 50 (2). - С. 122-135.
5. Molecular markers related to marbling in uruguayan Creole cattle / E.Armstrong, F.Penagaricano, R.Artigas [et al.] // Archivos de Zootecnia. - 2011. - №. 60 (231). - P. 707-716.
6. Ассоциация полиморфизма гена-кандидата лептин с энергией роста и физическим развитием голштин-ского крупного рогатого скота / Н.Ю.Сафина, Ю.Р.Юльметьева, Т.М.Ахметов [и др.] // Ветеринарный врач. -2017. - № 6. - С. 52-56.
7. Термины и определения, используемые в селекции, генетике и воспроизводстве сельскохозяйственных животных / И.М.Дунин [и др.]. - М.: ВНИИплем, 1996. - 306 с.
8. Hot Topic: An Association Between a Leptin Single Nucleotide Polymorphism and Milk and Protein Yield / F.C.Buchanan, A.G.Van Kessel, C.Waldner [et al.] // Journal of Dairy Science. - 2003. - Vol. 86, Issue. 10. - P. 3164-3166.
SELECTION AND GENETICS
9. Часовщикова, М.А. Влияние сервис-периода на молочную продуктивность коров черно-пестрой породы / М.А.Часовщикова // Вестник КрасГАУ. - 2012. - № 10. - С. 136-138.
10. Тамарова, Р.В. Сравнительная оценка по биологическим и хозяйственно полезным качествам молочного скота зарубежной и отечественной селекции / Р.В.Тамарова, А.С.Ермишин // Мясное и молочное скотоводство. - 2016. - № 7. - С. 14-18.
11. Шаталов, С.В. Влияние уровня раздоя первотелок на продуктивность и длительность эксплуатации молочного скота / С.В.Шаталов, В.К.Томилин, В.С.Шаталов // Научный журнал КубГАУ. - 2012. - № 77 (03). -С. 785-794.
12. Кононов, В.П. Проблемы совместимости высокой молочной продуктивности, воспроизводительной способности и продуктивной жизни коров в современном скотоводстве / В.П.Кононов // Зоотехния. - 2013. - № 1. - С. 40-45.
COMPATIBILITY OF HIGH MILK PRODUCTION AND REPRODUCTIVE PERFORMANCE IN HOLSTEIN HEIFERS IN THE CONTEXT OF LEPTIN GENE (LEP) POLYMORPHISM
12Safina N.Yu. - postgraduate student; 'Shakirov Sh.K. - Doctor of Agricultural Sciences, professor; 1 Yulmetyeva Yu.R. - Candidate of Biological Sciences; 2Akhmetov T.M. - Doctor of Biological Sciences, professor.
1Tatar Scientific Research Institute of Agriculture - Subdivision of the Federal State Budgetary Institution of Science "Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences", Kazan (e-mail: [email protected]).
2N.E.Bauman Kazan State Academy of Veterinary Medicine, Kazan (e-mail: [email protected]).
The genetic predisposition due to polymorphism of candidate genes responsible for reproductive qualities plays an important part in dairy cattle breeding along with such factors as feeding and keeping heifers before and after calving. The leptin gene is presumed to influence the transmission of the status of energy reserves to the central nervous system and serve as a regulator of feed intake and reproductive function in ruminants. The aim of the study was to test the hypothesis about the possible influence of leptin gene polymorphism on the compatibility of high milk production and reproductive ability in Holstein heifers. In the course of the study on the leptin gene locus by PCR-RFLP, 172 heifers of Integrated Agricultural Production Centre "Stud farm named after Lenin" of Atninsky district of the Republic of Tatarstan were genotyped. The studied gene is found to be polymorphic in the studied population. The genotype distribution of the leptin gene was as follows: CC - 35.5% (61 animals), TC - 53.3% (90 animals), TT - 12.2% (2l animals), the distribution in frequency of occurrence of alleles C and T was 0.62 and 0.38, respectively. The analysis of the studied livestock showed that the maximum milk yield for the first lactation was obtained from heifers with leptin genotype TT which exceeded the milk yield level o f species with genotypes CC and TC by 459.1 kg (6.1%) and by 673.4 kg (8.9%; P^0,01), respectively. The same group of animals was distinguished by later age and a high rate of live weight during the first fruitful insemination. It is also noted that against the background of the general extended service period and reduced calf crop index, the species with genotype LEPTT had a service period equal to 141 days and 78.6 live calves per 100 cows. Thus, the Holstein heifers bearing the homozygous allele Tat the locus of the LEP gene are the desired type of animals for the breeding of high milk production combined with reproductive ability.
KEYWORDS: gene, leptin, polymorphism, heifer, insemination, calving, reproductive function, calves, service period.
References
1. Metabolic Parameters Concentrations In Blood Serum Of Czech Pied Bulls Depending On Single Nucleotide Polymorphism Of Leptin Gene / A.Pavlik, P.Slama, Z.Havlicek, R.Filipcik // Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. - 2014. - №. 3 (2). - P. 145-147.
2. Positional cloning of the mouse obese gene and its human homologue / YZhang, R.Proenca, M. Maffei [et al.] // Nature. - 1994. - №. 372. - P. 425-432.
3. Zieba, D.A. Regulatory roles of leptin in reproduction and metabolism: A comparative review / D.A.Zieba, M.Amstalden, G.L.Williams // Domestic Animal Endocrinology. - 2005. - №. 29. - P. 166-185.
4. Pankov, Yu.A. Belkovye gormony, retseptory i drugie belki v mekhanizmakh gormonalnoy regulyatsii [Peptide hormones, receptors and other proteins in the mechanisms of hormonal regulation] / Yu.A.Pankov // Biomeditsinskaya khimiya. - 2004. -Vol. 50 (2). - P. 122-135.
