CC BY
109
УДК 636.082.22
10.18286/1816-4501-2016-2-160-163
ВЛИЯНИЕ ГЕНОТИПА КАППА-КАЗЕИНА НА МОЛОЧНУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА КОРОВ КРАСНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ В РЕСПУБЛИКЕ МОРДОВИЯ
Тельнов Никита Олегович, аспирант кафедры «Технологии производства и переработки продукции животноводства»
ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева» 430005, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68, тел.: 8(834-2)25-40-02, kafedra_tpppzh@ agro.mrsu.ru.
Ключевые слова: красно-пестрая порода, крупнорогатый скот, ДНК-диагностика, каппа-казеин, полиморфизм, сыродельческие свойства.
Было проведено генотипирование формирующегося поволжского типа крупного рогатого скота красно-пестрой породы в Республике Мордовия по локусам, определяющим хозяйственно ценные признаки. Установлено, что продуктивность коров с генотипом ВВ гена каппа-казеина была выше по сравнению с генотипом АА. Молоко коров с генотипом АА гена каппа-казеина содержало меньше белка, чем молоко коров с генотипом ВВ. Выход молочного жира из молока коров с генотипом ВВ гена каппа-казеина был больше, чем из молока коров с генотипами АА. Исследования показали, что наилучшими сыродельческими свойствами молока обладали коровы с генотипом ВВ каппа-казеина, у них наибольший выход желательного плотного сычужного сгустка и наименьшая продолжительность свёртывания молока. По этим показателям они превосходили животных с генотипом АА.
Введение
Дальнейшее развитие животноводства невозможно без использования современных методов генетики и молекулярной биологии, позволяющих получить информацию о генетических особенностях животных и осуществлять селекцию на уровне геномов, а также обеспечивать формирование комплексных признаков адаптации и приспособленности к местным экологическим условиям.
В Республике Мордовия формируется новый поволжский тип красно-пестрой породы, требующий оптимизации комплексных генотипов, определяющих хозяйственно полезные признаки.
Программа разведения красно-пестрой породы крупного рогатого скота предусматривает дальнейшее проведение селекционно-племенной работы в молочном направлении. Основная задача - создание животных, устойчиво адаптированных к условиям промышленной технологии, а также повышение белковомолочности коров [1].
Цель работы, проводимой в лаборатории генетики факультета биотехнологии
и биологии Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева, состоит в ге-нотипировании формирующегося поволжского типа красно-пестрой породы в Республике Мордовия по локусам, определяющим хозяйственно ценные признаки.
В задачи исследования входило изучение:
1. Частот аллелей и генотипов коров красно-пестрой породы по генам каппа-казеина;
2. Молочной продуктивности и качественных показателей молока коров различных генотипов красно-пестрой породы по гену каппа-казеина;
3. Влияния генотипа каппа-казеина на сыродельческие свойства молока.
Объекты и методы исследований
С использованием молекулярно-ге-нетических методов был исследован крупный рогатый скот красно-пестрой породы хозяйства ФГУП «1 мая» ГНУ «Мордовский НИИСХ».
Материалом исследования служила кровь, отбираемая из хвостовой вены в вакуумные пробирки с этилендиаминтетра-уксусной кислотой. Молекулярно-генетиче-
1!
га еа »1
р и ш ■ !
Ой и
ские исследования выполнены в соответствии с методическими рекомендациями Центра биотехнологии и молекулярной диагностики ВИЖа [2].
Выделение ДНК из проб крови проводили по методике Laura-LeeBoodram (2004) с модификациями [3].
Полиморфизм генов белков молока проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) по методике Г. Брэма и Б. Брендинга[4] с модификациями. Амплификация проводилась с помощью наборов реагентов ЗАО «Синтол». Рестрикционный анализ проводили с помощью эндонуклеа-зы НтА, продукты рестрикции разделяли с помощью электрофореза в полиакриламид-ном геле.
Молочную продуктивность определяли ежемесячно путём проведения контрольных доек (3 раза в месяц). На основании контрольных доек рассчитывали общую молочную продуктивность за 305 дней лактации. Содержание жира в молоке определяли кислотным методом по Гербергу, а содержание белка - методом измерения массовой доли общего азота по Кьельдалю и определения массовой доли белка.
Для определения сыропригодности молока использовали сычужную и сычужно-бродильную пробы.
Продолжительность свертывания молока определяли в минутах, учитывая время с момента внесения фермента до образования плотного сгустка.
Сыропригодность молока определяли по продолжительности его свертывания сычужным ферментом и делили на три типа:
I тип - молоко свертывается менее чем за 15 мин;
II тип - в течение 15-40 мин;
III тип - более чем за 40 мин или же совсем не свертывается [5].
Для изготовления сыра больше всего подходит молоко II типа, и по нему отработаны технологические режимы производства. Молоко, медленно свертывающееся сычужным ферментом, считается несыро-пригодным.
Плотным считали сгусток без выделения сыворотки, пузырьков газа, трещин, пу-
стот. При повороте пробирки на 180° сгусток не выпадал или выпадали лишь отдельные кусочки.
Рыхлым считали сгусток, имеющий немногочисленные глазки пузырьков газа, трещины. При повороте пробирки на 180° сгусток деформировался, выпадало до 50% от общего количества сгустка.
Дряблым считали сгусток, сильно пронизанный пузырьками газа, разорванный на куски, хлопьевидный. При повороте пробирки на 180° сгусток выпадал полностью или выпадало более 50% от общего количества сгустка.
Результаты исследований
Ген каппа-казеина имеет размер 13 т.п.н. и состоит из 5 экзонов общей длиной 850 п.н. и 4 интронов [6]. Наиболее часто встречающиеся варианты В и А различаются двумя аминокислотными заменами Thr136^lle и Asp148^Ala, вызванными точ-ковыми мутациями в позиции 5309 С^Т и 5345 [7].
Аллельный полиморфизм гена каппа-казеина определяли по наличию продуктов рестрикции следующего размера: фрагменты длиной 134 и 131 п.н. соответствует алле-лю А, а фрагмент длиной 265 п.н. - аллелю В. Фрагмент длиной 85 п.н. является общим для обоих аллелей и не зависит от генотипа животных.
Распространение полиморфизмов гена каппа-казеина крупного рогатого скота красно-пестрой породы, разводимого в республике, представлено в таблице 1.
При сравнении частот встречаемости аллелей А и В генов каппа-казеина и бета-лактоглобулина у коров красно-пестрой породы с другими: швицкой, якутской, черно-пестрой, ярославской, красной горбатов-ской породами - обнаружено сходство красно-пестрой с ярославской и красной горба-товской породами по частоте встречаемости аллеля А и В гена каппа-казеина.
Результаты оценки показателей молочной продуктивности животных с разными генотипами каппа-казеина по полновозрастной лактации представлены в таблице 2.
У коров красно-пестрой породы молочного типа обнаруживается связь геноти-
Таблица 1
Частота встречаемости аллелей и генотипов по полиморфизму генов каппа-казеина
Порода п Частота генотипов,% Частота аллелей,%
ВВ АВ АА В А
Красно-пестрая 284 каппа-казеин
13,38 53,52 33,10 40,14 59,86
Таблица 2
Молочная продуктивность коров с разными генотипами каппа-казеина
Показатель Генотип Разница
ВВ АВ АА ВВ-АА АВ-АА
п 38 152 94 - -
удой, кг 6943,3±126,8 6790,5±136 6299,6±98,3 643,7* 490,9
жир, % 4,90±0,03 4,84±0,02 4,71±0,02 0,19*** 0,13***
молочный жир, кг 340,2±8,7 328,7±11,2 296,7±10,3 43,51 31,95*
белок, % 3,57±0,02 3,44±0,02 3,35±0,01 0,22*** 0,09***
молочный белок, кг 247,9±7,1 233,6±6,7 211,0±7,9 36,84* 22,56*
* - Р<0,05; **- Р<0,01; *** - Р<0,001
Таблица 3
Технологические свойства молока в зависимости от генотипа каппа-казеина
Поголовье Состояние казеинового сгустка и продолжительность свертывания молока Распределение коров В том числе с генотипом по каппа-казеину
ВВ АВ АА
п % п % п % п %
284 плотное 168 59,2 32 84,2 87 57,3 49 52,1
рыхлое 85 29,9 4 10,5 49 32,2 32 34,1
дряблое 31 10,9 2 5,3 16 10,5 13 13,8
время, мин 28,5±0,59 27,3±0,92 29,1±0,95 29,8±1,11
па ВВ с молочной продуктивностью: удоем (ВВ>АА +643,7 кг. Р<0,05), молочным белком (ВВ>АА +36,84 кг. Р<0,05), процентным содержанием белка (ВВ>АА +0,22 %. Р<0,001). Также выявлено положительное влияние аллеля В и отрицательное влияние аллеля А гена каппа-казеина на содержание молочного жира и его процентное содержание в молоке.
Исследованиями установлено, что генотип коров по гену каппа-казеина оказывает влияние на состояние казеинового сгустка и на продолжительность свертывания молока. Во всех группах коров выявлена отрицательная зависимость технологических свойств молока от аллеля А каппа-казеина. От молока 42,7-47,9% коров с генотипом АВ и АА получен казеиновый сгусток рыхлого и дряблого состояния, данные представлены в таблице 3.
Присутствие В аллеля каппа-казеина в генотипе животных значительно улучшило состояние казеинового сгустка. Доля молока с плотным состоянием сгустка у гомозиготных коров ВВ составила 84,2 %, гетерозиготных АВ - 57,3%.
В сыроделии наиболее желательным считается молоко, у которого время свёртывания под действием сычужного фермента длится в пределах 15-40 мин. Если свёртывание длится более 40 мин, это приводит к большой потере сырья и низкому выходу сыра, так как нарушаются технологические процессы его производства. Лучшими показателями по продолжительности свёртывания характеризовались коровы с генотипом каппа-казеина ВВ, у них свёртывание молока происходило за наименьшее время - 27,3 мин. У животных с генотипом АА эти показатели оказались несколько хуже и составили 29,8 мин.
Таким образом, исследования показали, что наилучшими сыродельческими свойствами молока обладали коровы с генотипом ВВ каппа-казеина, у них наибольший выход желательного плотного сычужного сгустка и наименьшая продолжительность свёртывания молока. По этим показателям они превосходили животных с генотипом АА.
Выводы
1. Методом ДНК-диагностики в стаде коров красно-пестрой породы ОПХ «1 мая» выявлено по гену каппа-казеина три генотипа - ВВ, АВ и АА. Частота встречаемости аллеля В составила 40,14, аллеля А - 59,86.
2. Продуктивность коров с генотипом ВВ гена каппа-казеина была выше по сравнению с генотипом АА, удой которых был выше на 643,7 кг (Р<0,05), соответственно. Молоко коров с генотипом АА гена каппа-казеина содержало меньше белка, чем молоко коров с генотипом ВВ на 0,22 % (Р<0,001). Выход молочного жира из молока коров с генотипом ВВ гена каппа-казеина был больше, чем из молока коров с генотипами АА на 43,51 кг.
3. Присутствие В аллеля каппа-казеина в генотипе животных значительно улучшает сыропригодность молока. Доля молока с плотным состоянием сгустка у гомозиготных коров ВВ составила 84,2 %, гетерозиготных АВ - 57,3%.
4. Улучшение генетической структуры популяции коров красно-пестрой породы мордовской селекции возможно за счет увеличения частот встречаемости аллелей А и В гена каппа-казеина, влияющего на молочную продуктивность и сыродельческие свойства молока как «скрытого» генетического резерва для улучшения хозяйственно полезных признаков.
Библиографический список
1. Молочная продуктивность и технологические свойства коров красно-пестрой породы Поволжского типа / А.П. Вельматов, А.М. Гурьянов, О.Н. Луконина, А.А. Вельматов, Н.Н. Неяскин // Аграрная наука Евро-Северо-Восток. - 2013.- №5.-С. 47-50.
2. Методы исследований в биотехнологии сельскохозяйственных животныхшкола-практикум. Выпуск 4. - Дубровицы, 2005. - 132с.
3. Boodram, Laura-Lee. Extraction of genomic DNA from whole blood [Electronic resource] /Laura-Lee. Boodram.-Protocol Online - Your Lab's Reference Book - online database of research protocols in a variety of life science fields. - 1999-2006. - Mode of access: http://www.protocol-online.org/prot/Proto-cols/Extraction-of-genomic-DNA-from-whole-blood-3171.html.
4. Mutations in an oocyte derived growth factor gene (BMP15) causes increased ovulation rate and infertility in a dosage sensitive manner / S.M Galloway, K.P. Mc Natty, L.M. Cambridge [et al.]/ Nature Genet. - 2000. - Vol. 25. - P. 279-283.
5. Барабанщиков, Н.В. Молочное дело / Н.В.Барабанщиков. - М.: Агропромиздат, 1990. - 351 с.
6. Зиновьева, Н.А. Проблемы биотехнологии и селекции сельскохозяйственных животных / Н.А.Зиновьева, Л.К. Эрнст.- Дубровицы: ВИЖ, 2004. - 316с.
7. Complete sequence of the bovine beta-lactoglobulinc DNA / L.J. Aleksander, A.F. Stewart, A.G. Mackinlay, T.V. Kapelinskaya, T.M. Tkach, S.I. Gorodetsky // Eur.J. Biochem. -1988. - V. 178(2). - P.395-401.
