Сравнительный анализ генетической структуры отцовских пород и их помесей Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

HayKOBHH BicHHK .HHyBMET iMeHi C.3. IW^KOTO, 2016, T 18, № 2 (67)

HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro HaqioHaibHoro ymBepcurery BeTepHHapHoi' mcahuuhh Ta 6ioTexHonorm iMeHi C.3. I^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj

doi: 10.15421/nvlvet6705

ISSN 2413-5550 print ISSN 2518-1327 online

http://nvlvet.com.ua/

УДК 575: 599: 636. 082.

Порiвняльний аналiз генетичноУ структури батькiвських порiд

та ix помiсей

B.G. Боднарук, Л.1. Музика, А.Й. Жмур, Т.В. Орiхiвський [email protected]

Львiвський нацюнальний унгверситет ветеринарно' медицини та бютехнологт iMeHi С.З. Гжицького,

вул. Пекарська, 50, м. Львiв, 79010, Укра'на

Поняття про «частку KpoeHocmi» в бiльшостi базуються на припущенш про адитивну дю гетв, як беруть участь у KOHmponi полкенних ознак пpoдуктивнocтi i 'ix мехатзму piвнoмipнoму poзпoдiлi у помкного потомства. В лiтepатуpi мало описуеться до^дження реальних генетичних процеЫв, як вiдбуваюmьcя в пomoмcmвi вiд схрещувань чистопородних тва-рин. У зв'язку з цим, в завдання нашого до^дження входив пopiвняльний аналiз генетичноi структури виxiдниx пopiд (си-ментали, чepвoнo—pябi голштини) та i'х пoмicнoгo потомства з «часткою кpoвi» 1/2 (F1) та 3/4 (F2). Аналiз генетичноi структури вЫх чотирьох груп тварин за пoлiмopфними гeнemикo-бioxiмiчними системами показав, що за локусом транс-ферину помкш тварини вiдpiзняюmьcя вiд батьювських форм. Так у грут тварин з 1/2 кpoвнocmi (F1) висока частота проявлення алельного ваpiанmу Tf D2 (0,646). За локусом АМ—1 у до^джених груп найбыьша частота проявлення у груш тварин 1/2 «часткою кpoвнocmi» (F—1) - 0,712 i ця група також лежить най ближче до групи чистопородних cимeнmалiв (0,806). За локусом пуриннуклеозидфосфорилази було виявлено високу частоту зуcmpiчаемocmi фенотитв з високою актив-тстю у групи чистопородних cимeнmалiв (NP-H - 0,25). Кластерний аналiз, показав що за гeнemикo—бioxiмiчними системами група cимeнmалiв (материнська порода) утворюе один кластер з помкними тваринами (F-1 i F-2), а група червоно-рябих голштитв (батьювська порода) утворюе тший, незалежний кластер.

K.m4oei слова: генетична структура, гeнemикo—бioxiмiчнi маркери, пoлiмopфнi системи, батьтвськ породи, помШ, кластерний аналiз.

Сравнительный анализ генетической структуры отцовских пород

и их помесей

В.Е. Боднарук, Л.И. Музыка, А.И. Жмур, Т.В. Орихивский [email protected]

Львовский национальный университет ветеринарной медицины и биотехнологий имени С.З. Гжицкого,

ул. Пекарская, 50, г. Львов, 79010, Украина

Понятие о «доли кровности» в основном базируеться на принципе о адитивном действии генов, которые принимают участие в контроле полигенных признаков продуктивности и их механизме равномерного распределения у помесного потомства. В литературе мало встречается исследований реальных генетических процессов, которые происходят в потомстве при их скрещивании. В связи с этим, целью наших исследований было проанализировать генетическую структуру исходных пород (сименталы, красно-пёстрие голштины) и их помесного потомства с «долей кровности» 1/2 (Fj) и 3/4(F2). Анализ генетической структуры четырёх групп животных по полиморфным генетико-биохимическим системам показал, что по локусу трансферрина помесные животные отличаються от отцовских форм. У группы животных с 1/2 кровности (F1) высокая частота встречаемости алеля Tf D2 (0,646). По локусу АМ-1 у иследованых групп более встречаема алель у животных 1/2 «долей кровности» (F1) - 0,712 и эта группа расположена ближе к чистопородным сименталам (0,806). По локусу пуриннуклеозидфосфорилазы проявилась высокая частота фенотипов по высокой активности у группы чистопоро-

Citation:

Bodnaruk, V.Y., Muzyka, L.I., Zhmur, A.J., Orikhivskyy, T.V. (2016). Comparative analysis of genetic and parental hybrids. Scientific Messenger LNUVMBT named after S.Z. Gzhytskyj, 18, 2(67), 21-24.

дных сименталов (HP—H — 0,25). Кластерный анализ, показал, что сименталы (материнская порода) объеденяются в один кластер с помесными животными (F1 ,F2), а группа красно—пёстрых голштинов в другом кластере.

Ключевоые слова: генетическая структура, генетико—биохимические маркеры, полиморфные системы, отцовские породы, помеси, кластерный анализ.

Comparative analysis of genetic and parental hybrids

V.Y. Bodnaruk, L.I. Muzyka, A.J. Zhmur, T.V. Orikhivskyy [email protected]

Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyi,

Pekarska Str., 50, Lviv, 79010, Ukraine

The concept of «partblood» most are based on assumptions about longing action of genes that control is taken part in polygenic traits productivity and their system of uniform distribution of landed offspring. The literature describes few actual studies of genetic processes that occur in the offspring of crosses purebred animals. In this regard, the task of our study included a comparative analysis of the genetic structure of the source rocks (symentaly, grizzled red-Holstein) and their offspring landed the «share of blood» 1/2 (Fi) and 3/4 (F2). Analysis of the genetic structure of all four groups of animals by polymorphic genetic and biochemical systems showed that transferrin locus for the particular animals are different from parental forms. So a group of animals with 1/2 blood (Fi) display of high frequency of allelic variant Tf D2 (0,646). According to AM-1 locus in the studied groups manifestation of the highest frequency in the group of animals 1/2 halfblood (F-1) - 0.712 and this group is just as close to a group of purebred symentaliv (0.806). For purynnukleotydfosforylazy locus was found a high frequency of phenotypes at high activity in a group of purebred symentaliv (NP-H - 0,25). Cluster analysis showed that for genetic and biochemical systems group symentaliv (bedrock) form one cluster, and the Local animals (F-1 i F-2), and a group of red Holstein (parent rock) differs from them with a group black and other forms black Holstein, an independent cluster.

Key words: genetic structure, genetic and biochemical markers, polymorphic system, parental species, hybrids, cluster analysis.

Вступ

В бшьшосп, в селекцп прийнято прогнозувати прояв pi3Hm фенотипових ознак у помюного потомства сшьськогосподарських тварин, використовуючи уявлення про «частку кровностЬ» Вони базуються на припущеш про адитивну дш гешв, яш беруть участь у контролi полтенних ознак продуктивносп i 'х ме-хашзму рiвномiрного розподшу у помюного потомства. Однак до цих шр практично не проводилось дос-лщження реальних генетичних процеав, яш ввдбува-ються в потомствi ввд схрещувань чистопородних тварин (Shkurin, 1998; Borysovs'kyj et al., 2005; Ruban, 2005; Shablja et al., 2005; Sharij, 2006).

У зв'язку з цим, в завдання наших дослщжень входив порiвняльний аналiз генетичноï структури вихцщих порщ (симентальсько' i червоно-рябоï гол-штинсько') та 'х помюних нащадшв з «часткою кровЬ> 1/2 (Fj) та 3/4 (F2).

MaTepiai i методи дослвдження

Порiвняльний аналiз генетично'' структури досль джуваних груп (симентали i червоно-рябi голштини та 'х помюних нащадшв) проводили на тваринах ТзОВ «Лггинське» Дрогобицького району Львiвськоï обласп. У робот використовувався метод електрофо-ретичного роздшення б1лк1в та ферменпв (Ashton, 1957; Harris and Hopkinson, 1976). В якосп пiдтримуючого середовища використовували крохма-льний гель. Дослщжували п'ять полiморфниx локусiв: гемоглобiн (HB), трансферин (TF), церулоплазмiн (CP), амшаза-l (AM-l), пуриннуклеозидфосфорилаза (NP).

Результата та ïx обговорення

Порiвняльний аналiз генетично1 структури Bcix чотирьох груп тварин за полiморфними генетико-бiохiмiчними системами показав, що за локусом тран-сферину помiснi тварини вiдрiзняються ввд батьшвсь-ких форм (табл. 1). Так, у груш тварин з 1/2 кровносл (Fj) висока частота проявлення алельного варiанту Tf D2 (0,646). Спостерiгаeться це за рахунок надлишку гомозигот Tf D2D2 (39%) та гетерозигот TfAD2 (22%), Tf DJD2 (20 %). За частотою проявлення алельного варiанту Tf D2 ця група тварин близька до групи чистопородних сименталiв (0,646 i 0,516 ввдповвдно). Групи помюних тварин вiдрiзняються ввд вихiдних порвд за частотою проявлення алельного варiанту Tf E. Можна також вщмггити, що у всiх дослвджува-них групах тварин не спостерiгали жодно1 гетерозиго-ти Tf EE.

У груш чистопородних сименталiв вiдстежуeться статистично достовiрне (Р > 0,001) вщхилення одер-жаних частот ввд очшуваних. Слiд зауважити вщхи-лення вщ стану рiвноваги за законом Хард^ Вайнберга. Гетерозиготнiсть найвищою була у групи червоно-рябих голштишв (Н = 84,6%), а найнижчою була у групи помюних тварин (1/2), яка становила Н = 67,7%.

За локусом АМ-1 у дослщжених груп найбшьша частота зустрiчаeмостi у груш тварин 1/2 «часткою кровносп» (F1) - 0,712 i ця група також лежить най-ближче до групи чистопородних сименталiв (0,806). Висока частота АМ-1 B у груш помюних тварин (F1), що досягаеться за рахунок наявносп у цш групi гомозигот АМ-1 ВВ (45%); гетерозигот АМ-1 (53%). Група червоно-рябих голштишв характеризуемся дуже високою частотою АМ-1 С. Ïï частота висока завдяки

HayKOBuö BicHHK .HHyBMET iMeHi C.3. I®uutKoro, 2016, t 18, № 2 (67)

HaaBHocTi BeguKOi KigbKocTi r0M03Hr0T AM-1 CC (32%) i reTepo3HroT AM-1 BC (50%). y Bcix gocgig®e-hhx rpynax cnocrepiragu CTaH piBHOBaru 3a 3aK0H0M Xapgi-BaÖH6epra. CepegHa reTep03Hr0THicTb aa goKy-COM AM-1 KoguBagacb Big 25,8 go 52,7%.

3a goKycoM uepygonga3MiHy cyrreBHx BigMiHHocTen Mi® rpynaMH He BuHBugu. rpynu noMicHux TBapuH (F1 i

F2) 3aHMaroTb npoMi®HuH cTaH Mi® 6aTbKiBcbKHMH no-pogaMH. He cnocrepiraeTbca cTaTHCTHHHO gocTOBipHe BigxngeHHH ^aKTHHHux HacTOT Big oniKyBaHux. 13 uboro cgigye, ^0 cTaHy piBHOBaru 3a 3aK0H0M Xapgi-BaHH6epra He nopymeHO.

Та6mцR 1

TeHeTHHHa CTpyKTypa 3a nogiMop^HHMH reHeTHKO-ßioxiMi^HHMH CHCTeMaMH CHMeHTa^iB,HepBOHO-pHÖHx

^OKycu reHOTunu (%) CuMeHTagu ^epB0H0-p»6i rogm-tuhu F1 F2

Tf AA 3 5 - 5

AD1 13 24 5 16

AD2 23 46 22 32

D1D1 3 - 2 3

D1D2 23 5 20 17

D2D2 26 11 39 21

AE - 3 - 1

D1E 3 - 2 -

D2E 6 5 - 4

Agegi A 0,210 0,442 0,183 0,300

D1 0,226 0,156 0,159 0,193

D2 0,516 0,375 0,646 0,480

E 0,048 0,047 0,012 0,027

CP AA 39 30 39 32

AB 16 54 20 15

BB 45 16 41 43

Agegi A 0,613 0,570 0,598 0,597

B 0,387 0,430 0,402 0,403

AM BB 69 18 45 35

BC 26 50 53 50

CC 5 32 2 15

Agegi B 0,806 0,430 0,712 0,600

C 0,194 0,570 0,287 0,400

HB AA 95 100 95 96

AB 5 - 5 4

Agegi A 0,972 1,000 0,972 0,982

B 0,028 0,000 0,028 0,018

PN ^eHOTunu L 75 92 90 89

H 25 8 10 11

3a goKycoM reMorgo6iHy BuaBgeHO HH3bKy HacTOTy 3ycTpinaeM0cTi Hb B (0,18 - 0,28), npuHOMy y rpynu HucTonopogHHx HepB0H0-pa6ux rogmrarnB nogiMop^i-aMy He BuaBgeHO, a y Bcix rnmux rpynax He 3ycTpiHa-gucb r0M03ur0TH Hb BB.

npu aHagi3i reHeTHHHoi' cTpyKTypu 3a goKycoM ny-puHHyKgeo3Hg$oc$opuga3H 6ygo BuaBgeHO BucoKy nacTOTy ^eHOTuniB 3 bucokoo aKTHBHicTM y rpyni huc-TonopogHHx cuMeHTagiB (NP - H = 0,25). Tpynu noMic-hhx TBapuH (Fi i F2) Man®e He Bigpi3HaoTbca Big hucto-nopogHux HepB0H0-pa6ux rogmraHiB 3a nacTOToo $e-HOTuny NP 3 Hu3bK0M aKTuBHicTM.

KgacrepHun aHagi3, n0Ka3aB ^0 3a reHeraKO-6ioxiMiHHuMu cucTeMaMu rpyna cuMeHTagiB (MaTepuH-cbKa nopoga) yTBopoe oguH KgacTep a noMicHuMu TBa-puHaMu (F1 i F2), a rpyna HepB0H0-pa6ux rogimuHiB (6aTbKiBcbKa nopoga) Bigpi3HaeTbca Big hux i yTBopioe rnmun, He3age®HuH KgacTep.

AHagi3 p03paxyHKy 3a nogiMop^HuMu goKycaMu re-HeTuHHux gucTaHuin cBignuTb npo Te, ^0 y noMicHoro n0T0McTBa npoxoguTb cyTTeBe 36gu®eHHa reHO^OHgiB 3 noKpa^yonoM HepB0H0-pa60M nopogoo b nopiBHaHHi 3 MaTepuHcbKOM nopogoo cuMeHTagiB (Ta6g. 2). TaK, reHeTuHHi gucTaHuii Mi® noKogiHHaM F1 i TBapuHaMu HepB0H0-pa60i' nopogu craHOBuTb (DN = 0,045) a Mi® 6aTbKiBcbK0M nopogoo Ta rpynoo TBapuH gpyroro noKogiHHa F2 CTaHOBuTb (DN = 0,016). I3 uboro cgigye, ^0 grncHO npoxoguTb 36gu®eHHa reHO^OHgiB n0MicH0-ro n0T0McTBa 3 noKpa^yonoo nopogoo. Age Man®e He 3MiHMMTbca B3aeM0BigH0cuHu Mi® reHO^OHgaMu Mare-puHcbKOi nopogu i noMicHux Ha^agKiB.

OneBugHO, ^0 BigMiHHocri b reHeranHux gucTaHuiax i 3yM0BgooTb pe3ygbTaTu KgacTepHoro aHagi3y no o6'egHaHHo noMicHoro n0T0McTBa b 3aragbHuH KgacTep 3 MaTepuHcbKoo nopogoo, нeзвa®aoнн Ha cyTTeBe 3MeHmeHHa «HacTKu KpoBHocri» cuMemagiB y noMicen.

Таблиця 2

Генетичш дистанцп мiж групами тварин батьшвських порщ (сименталами та червоно-рябими голштинами, а також ïx помiсями з 1/2 (Fi) i 3/4 (F2) «часткою кровносп» за червоно-рябими голштинами), розраховаш за полiморфними

Групи тварин Симентали Fi F2 Червоно-рябi голштини

Симентали ***** 0.015 0.019 0.069

Fl 0,985 ***** 0,011 0.045

F2 0,981 0,989 ***** 0,016

Червоно-рябi голштини 0,933 0,956 0,984 *****

Примтка: *Нижче дiагоналi - тдекс ideHmunmcmi, вище дiагоналi - генетичт eidcmaHi.

Висновки

Основний внесок у збереження подiбностi мiж сименталами та помюями вносять тдвищена частота проявлення алельного варiанту Tf D2, понижена Am-1 C i збереження гетерозиготносп за локусом гемо-глобiну в порiвняннi з червоно-рябими голштинами. Перетворення генофонду сименталiв при ïx схрещу-ванш з червоно-рябими голштинами мае вираженш локусспецифiчнi риси. Генетичнi взаемовiдносини м1ж батькiвськими i помiсними групами тварин за полiморфними генетико-бiоxiмiчними системами не ввдповвдають уявленням про «частку кровносл».

Перспективи подальших досл1джень. У перспек-тивi буде вивчатися особливостi генетично1 структури рiзниx порiд для покращення селекцiйного процесу.

Бiблiографiчнi посилання

Borysovs'kyj, V.A., Shablja, V.P., Hramcova, O.M. (2005). Istorychni aspekty formuvannja symental's'koi' porody. Derzhavna knyga pleminnyh tvaryn velykoi'

rogatoi' hudoby symental's'koi' porody. K.: DNVK «Selekcija», VD «Stylos», 1, 23-34 (in Ukrainian).

Ruban, Ju.D. (2005). Jevoljucija simmental'skoj porody skota: opyt i perspektivy ego ispol'zovanija. K.: Agrarnaja nauka (in Russian).

Shablja, V.P., Zadorozhna, I.Ju., Danec, L.M. (2005). Prognostichne znachennja zv'jazkiv mizh rozvitkom i molochnoju produktivnistju simental's'koï hudobi. Derzhavna kniga pleminnih tvarin velikoï rogatoï hudobi simental's'koï porodi. K.: DNVK «Selekcija», VD «Stilos», 1, 35-41 (in Ukrainian).

Sharij, S. (2006). Progresivni tehnologiï u molochnomu skotarstvi pleminnogo zavodu PSP «Piskivs'ke». Tvarinnictvo Ukraini, 8-10 (in Ukrainian).

Shkurin, G.T. (1998). Genezis simental's'koï porodi v Ukraini. K.: Agrar. Nauka (in Ukrainian).

Ashton, G.C. (1957). Catle serum transferrin: a balanced polymorphism. Genetics, 5, 52.

Harris, H., Hopkinson, D. (1976). Handbook of enzyme electrophoresis in human genetics. Amsterdam: North-Holland Publ.Comp.

Cmammn nadiumm do peda^iï 29.09.2016