CC BY
31
УДК 636.082.2:636.034
ВЛИЯНИЕ ГЕНОТИПОВ ГЕНАСТЕАРИЛ-КОА ДЕСАТУРАЗЫНА ЭНЕРГИЮ РОСТА КОРОВ-ПЕРВОТЕЛОК ГОЛШТИНСКОЙ ПОРОДЫ
Сафина Н.Ю. - аспирант; *Юльметьева Ю.Р. - к.б.н.; Ахметов Т.М. - д.б.н., доцент; *Шакиров Ш.К. - д.с.-х.н., профессор; *Зиннатова Ф.Ф. - к.б.н.
Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, г. Казань
Ключевые слова: ген, полиморфизм, ПЦР-ПДРФ, Стеарил-КоА Десатураза, SCD1, крупный рогатый скот, первотелки, рост.
Key words: gen, polymorphism, PCR-RLFP, Stearoyl-CoA Desaturase, SCD1, cattle, heifer, growth.
Эффективное использование молекулярных маркеров в селекции может оказаться экономически выгодным с целью улучшения производства молока, мяса, получения потомства, а так же выявления восприимчивости или резистентности к различным заболеваниям. Разработка технологий для идентификации полиморфизма в локусах различных генов дает представление о продвижении в области биотехнологии и генетике для улучшения здоровья животных и качества производимой ими продукции.
Стеарил-КоА Десатураза (SCD1) представляет собой фермент, ограничивающий скорость биосинтеза мононенасыщенных жирных кислот (MUFA) у крупного рогатого скота [6]. Ряд исследований подтверждают гипотезу о том, что регулирование гена SCD1 и его полиморфизм могут оказывать значительное влияние на миристиновую, линоле-вую, у-линоленовую, содержание а-линоленовой, конъюгированной линолевой кислоты (^А) и общее содержание жирных кислот, а так же качество и количество жира в мясе и молоке [4, 7]. Возраст, вид и порода животного влияют на экспрессию и активность гена SCD1, который специфически влияет на концентрацию мононенасыщенных жирных кислот. Высокая экспрессия SCD1 (высокий уровень содержания олеатов) способствует накоплению жира, что приводит к ожирению, в то время как снижение уровня SCD1 (низкий уровень олеатов) способствует сжиганию жира и худобе [8].
Цель данного исследования в том, что бы оценить частоты встречаемости генотипов и аллелей гена Стеарил-КоА-Десатуразы у коров первотелок и определить его влияние на энергию роста в разных стадиях физического развития.
Материалы и методики исследова-
ний. В исследовании по генуSCD1-Fsp4HI было идентифицировано258 коров-первотелок голштинской породы СХПК «Племзавода им. Ленина» Антинского района Республики Татарстан. Молекулярно-генетические анализы проводились на базе «ТатНИИСХ» г. Казань.
Выделение ДНК из проб крови осуществлялось с применением готового набора «АмплиПрайм ДНК-сорб В» (ИнтерЛабСер-вис, Россия), в соответствии с инструкцией изготовителя. Генотипирование животных выполнялось по средствам метода полиме-разной цепной реакции.Для амплификации использовалась реакционная смесь общим объемом 20 мкл, содержащая 2 мкл очищенной ДНК, 2 мкл смеси dNTPs, 2 мкл буфера, 0,2 мкл Taq ДНК полимеразы (СибЭнзим, Россия) и праймеры (Евроген, Россия) с оли-гонуклеотидной последовательностью:
16 SCD - F878: 5' -ATGTATGGATACCGCCCTTATGAC - 3'
16 SCD - F878: 3' -TTCTGGCACGTAACCTAATACCCTAAGC - 3'.
Амплификацию смеси ПЦР проводили при следующих температурно-временных режимах: 1 цикл 94° С - 5 мин.; 40 циклов 94° С - 15 сек., 65° С - 15 сек., 72° С - 15 сек.; 1 цикл 72° С - 7 мин, в аппарате «T100 Thermal Cycler» (Bio-Rad, США). Расщепление полученныхПЦР-проб выполнялось эн-донуклеазой ристрикции Fsp4HI(СибЭнзим, Россия) при температуре 37° С в течение 16 ч. Электрофоретическое разделение ПДРФ-продуктов с последующей визуализацией в УФ-трансиллюминаторе (Bio-Rad, США) выполнялось в 2% агарозном геле в 10хТБЕ буфере в течение 30 мин. в присутствии эти-диума бромида.
В работе так же была использована
электронная картотека «СЕЛЭКС», содержащая данные об исследуемой популяции. Расчеты были выполнены с применением статистических формул программы MSExcel. Уровень достоверности полученных результатов подвергался проверке по критерию
Стьюдента. Генетическое равновесие по изучаемому гену SCD1 тестировалось согласно закону Харди-Вайнберга и метода хи-квадрат
(х2).
Частота аллелей вычислялось по формуле Г.Н. Шангина-Березовского (1983) [1]:
„ и
/ = л где
/ - частота аллели,
п - количество голов заданного генотипа, N - количество голов в изучаемой популяции.
Абсолютный среднесуточный и относительный прирост вычисляли по формулам:
А = Ж! - Жд иА = * 1 0 0 0, где
А - прирост,
Ж1 -живая масса конечная,
Ж0 - живая масса начальная,
^ - интервал между взвешиваниями (сут.),
а коэффициент, демонстрирующий энергию роста, по формуле С. Броди:
К =
, где
К - относительный прирост (% Ж1 -живая масса конечная, Ж0 - живая масса начальная.
Результаты исследований. В ходе идентификации полиморфизма Стеарил-КоА Де-сатуразы было установлено, что исследуемая популяция голштинских коров-первотелок демонстрирует по гену SCD\-Fsp4HI все
возможные генотипы: СС - 38,4% (99 гол.), СТ - 45,7% (118 гол.) и ГГ - 15,9% (41 гол.). Частота встречаемости аллелей составила: С -0,61 и Г - 0,39 (табл. 1).
Таблица 1 -Частота встречаемости аллелей и генотипов гена SCD1
Хозяйство N Генотипы Частота аллелей
СС СТ ТТ
п % п % п % С Т
СХПК ПЗ им Ленина Н* 258 99 38,4 118 45,7 41 15,9 0,61 0,39 0,07
О** 98 38,1 123 47,4 37 14,5
Примечание: Н - наблюдаемое распределение, О - ожидаемое распределение
Преобладание аллеля С над аллелем Т по локусу SCD1 так же было замечено другими авторами [3, 10]. Avilës С. и др., исследовавшие французский скот Шароле, описывали схожую вариабельность по аллелям С (0,61) и Т (0,39) и генотипам СС, СТ и ТТ -39, 44 и 17% соответственно. В своем опыте F. SignoreШ и др., при изучении частоты встречаемости аллелей гена SCD1 у разных
пород, так же идентифицировали у голштин-ского крупного рогатого скота превосходство аллеля С (0,65) над аллелем Т (0,35) [9]. В то же время Сулимовой и др. в своей работе отмечается отсутствие генотипа ТТ- 0% среди изучаемой популяции голштинского скота и подавляющее большинство
гетерозиготныхСТ особей - 61,8%, над гомозиготными СС - 38,2% [2].
При рождении
6 мес. 12 мес.
Возраст, мес.
412 419 426
18 мес.
СС СТ ТТ
Рисунок 1 -Динамика роста коров-первотелок с различными генотипами SCD1
Эти различия в изменчивости и частоте встречаемости аллеля подтверждают важность подробных анализов в каждой конкретной популяции, поскольку аллельные частоты сильно варьируются даже в пределах пород.
Данные, проиллюстрированные на рисунке 1, демонстрируют динамику роста коров-первотелок во время контрольных взвешиваний на разных этапах развития.
По представленным показателям можно проследить, что животные с генотипом SCD1TT при рождении имели наименьшую живую массу - 29,9 кг, отставая от животных с генотипами SCD1CT и SCD1CC на 1,5 кг и
1,2 кг (Р<0,001) соответственно. Однако на протяжении последующих контрольных измерений (6, 12 и 18 мес.) эта группа животных обладала наилучшими показателями живой массы. Разница между массой первотелок XX и минимальной массой первотелок CCсоставляла: в 6 мес. - 1 кг (0,6%), в 12 мес. -11 кг (3,5%), в 18 мес. - 13,8 кг (3,2%) (Р<0,001). Коровы-первотелки SCD1CXпри рождении имели наибольшую живую массу, однако при последующих измерениях их результаты были средними по исследуемой популяции. Худшие показатели динамики роста продемонстрировали особи с генотипом CCSCD1-гена (рис. 2).
1,6
ЧО
: 1,4 го
I 1,2
Е 1 р
е
£ 0,8 т
| 0,6 и
■I 0,4
т___
° 0,2
0
1,38 1,38 1,4
0,56 0,57 0,59
0,29 0,30 0,29
0-6 мес.
6-12 мес. Возрастные периоды, мес
12-18 мес.
СС СТ ТТ
Рисунок 2 - Коэффициент энергии роста коров-первотелок с различными генотипами SCD1
Судя по коэффициенту энергии роста, наибольшим потенциалом в физическом раз-
витии обладают животные с генотипом SCD1 , а наименьшим SCD1. Такое заключение можно сделать, оценив данные о
150,0
Рисунок 3
В возрастной период от 6 до 12 мес. хорошо заметно превосходство в привесах у коров-первотелок: генотипа TT (805 г) по сравнению с CT (761 г) и CC (749 г) - в среднесуточном; 145 кг, 137 кг, 134,8 кг соответственно - в относительном. В процентном соотношении масса животных ТТвысоко достовернопревалировала над CT на 5,52%, а над CC на 7,03% (Р<0,001). К возрасту 18 мес. живая масса коров-первотелок SCD1TT достигла 426,2 кг, что на 7,1 кг (1,67%) (P<0,001) больше живой массы коров-первотелок SCD1CT и на 13,8 кг (3,24%) (Р<0,001)больше живой массы коров-первотелок SCD1cc.
Хотелось бы отметить, что полиморфизм гена SCD1 мало освещен отечественными исследователями. В основном к его изучению подходят в разрезе оказываемого влияния на качественный состав молочного жира и мраморности (нежности) мяса. В гене SCD описана замена Т на С, приводящая к замене аминокислоты валин (Val.) на аланин (Ala.) [5]. Однако информация, опубликованная J. Ntambi, об экспрессии гена SCD1 и существующей в связи с этим ассоциацией с ожирением и худобой [8], дает нам возмож-
среднесуточном и относительном приросте изучаемого поголовья (рис. 3).
ность предположить о возможной взаимосвязи этого гена с энергией роста, физическим развитием и хозяйственно-полезной скороспелостью крупного рогатого скота.
Заключение. Исследование гена Стеа-рил-КоА Десатуразы в популяции коров-первотелок голштинской породы показало, что ген полиморфен в изучаемом поголовье и вероятно оказывает воздействие на энергию роста. Эти результаты указывают на возможное использование SCD1 как гена-кандидата в программах селекции, но требуют дополнительного исследования и детального рассмотрения на больших популяциях крупного рогатого скота.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Меркурьева, Е.К. Генетика с основами биометрии / Е.К. Меркурьева, Г.Н. Шан-гин-Березовский - М.: Колос, 1983. - 400 с.
2. Сулимова, Г.Е. Оценка генетического потенциала отечественного скота по признакам высокого качества мяса на основе ДНК-маркерных систем / Г.Е. Сулимова, А.А. Федюнин, Е.А. Климов, Ю.А. Столпов-скийц // Проблемы биологии продуктивных животных. - 2011 .- № 1. - С. 62-64.
3. Associations between DGAT1, FABP4,
Возрастные периоды, мес.
- Среднесуточный и относительный прирост коров-первотелок с различными генотипами SCD1
LEP, RORC, and SCD1 gene polymorphisms and fat deposition in Spanish commercial beef// C. Avilés, O. Polvillo, F. Peña, M. Juárez, A. L. Martínez, and A. Molina / Journal Dairy Science. 2013. Vol. 91. PP.4571-4577.
4. Horecky C., Knoll A. Association of single nucleotide polymorphism in TG, LEP and SCD1 genes with carcass traits in highland and galloway cattle / Mendel University, Faculty of Agronomy. 2013. PP. 732-736.
5. Kelsey, J.A., Corl, B.A., Collier, R.J., Bauman, D.E. The effect of breed, parity and stage of lactation on conjugated linoleic acid (CLA) in milk fat from dairy cows. Journal Dairy Science. 2003. Vol. 86. PP. 2588-2597.
6. MilanesiE., Nicoloso L., Crepaldi P.Stearoyl CoA desaturase gene polymorphism in Italian cattle breeds/ Italian Journal of Animal Science. 2007. Vol.6 (1).PP.167-167.
7. Moioli B, Contarini G, Avalli A, Catillo G, Orru L, et al. Effect of stearoyl-coenzyme Adesaturase polymorphism on fatty
acid composition of milk. Journal Dairy Science. 2007.Vol. 90. PP. 3553-3558.
8. Ntambi, J. M. Stearoyl-CoA Desaturase Genes in Lipid Metabolism/New York: Springer Science Business Media, 2013. p. 27-36. ISBN 978-1-4614-7969-7.
9. Signorelli F. et al. Exploring polymorphisms and effects on milk traits of the DGAT1, SCD1 and GHR genes in four cattle breeds// Federica Signorellia, Luigi Orrùb, Francesco Napolitanoa, Giovanna De Matteisa, Maria Carmela Scatàa, GennaroCatilloa, CinziaMarchitellic, Bianca Moiolia/ Livestock Science. 2009. № 125. PP. 74-79.
10. The association of CAPN1, CAST, SCD, and FASN polymorphisms with beef quality traits in commercial crossbred cattle in the Czech Republic// K. Kaplanovâ, A. Dufek, E. Drackovâ, J. Simeonovovâ, J. Subrt, I. Vrtkovâ, J. Dvorâk/ Czech Journal Animal Science. 2013. Vol. 58(11): 489-496.
ВЛИЯНИЕ ГЕНОТИПОВ ГЕНА СТЕАРИЛ-КОА-ДЕСАТУРАЗЫ НА ЭНЕРГИЮ РОСТА КОРОВ-
ПЕРВОТЕЛОК ГОЛШТИНСКОЙ ПОРОДЫ
Сафина Н.Ю., Юльметьева Ю.Р., Ахметов Т.М., Шакиров Ш.К., Зиннатова Ф.Ф.
Резюме
Представленное исследование посвящено влиянию полиморфизма гена Стеарил-КоА Деса-туразы на энергию роста коров-первотелок голштинской породы. Тестирование ДНК проб крови показало, что ген SCD1 полиморфен для исследуемой популяции. В группе коров-первотелок (258 гол.) методом ПЦР-ПДРФ были идентифицированы все возможные генотипы. Частота встречаемости аллелей и генотипов составила: C - 0,61 и T - 0,39; СС - 38,4% (99 гол.), CT - 45,7% (118 гол.) и TT - 15,9% (41 гол.). Животные с генотипом SCD1TT выгодно отличались по живой массе от животных с генотипами SCD1C^ SCD1cc, что подтверждает вероятность использования гена Стеарил-КоА Десатуразы в качестве гена-кандидата для селекционного отбора молодняка крупного рогатого скота.
THE INFLUENCE OF GENOTYPES OF THESTEAROYL-COA DESATURASE GENEON THE
GROWTH POWER OF HOLSTEIN HEIFERS
Summary
The presented study is dedicated to the influence of the Stearoyl-CoA Desaturase gene polymorphism on the growth power of Holstein cow-heifers. Blood sample DNA testing showed that theSCD1gene is polymorphic for the population under the study. All possible genotypes were identified by PCR-RFLP method in the group of cow-heifers (258 animals).Frequency of alleles and genotypes was as follows: C - 0.61 and T - 0.39; СС - 38.4% (99 animals), CT - 45.7% (118 animals) and TT - 15.9% (41 animal). Animals with the SCD1TT genotype favourably differed in body weight from animals with SCD1CT and SCD1CC genotypes, which confirms the possibility of using the Stearoyl-CoA Desaturase gene as a candidate gene for the selection of young cattle.
