CC BY
27
Tatyana A. Sedykh, Doctor of Biology, Associate Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5401-3197
Larisa V. Sycheva, Doctor of Agriculture, Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-7818-7501 Olga A. Bykova, Doctor of Agriculture, Associate Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5401-3179
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests. Статья поступила в редакцию 22.12.2021; одобрена после рецензирования 18.01.2022; принята к публикации 18.01.2022.
The article was submitted 22.12.2021; approved after reviewing 18.01.2022; accepted for publication 18.01.2022. -♦-
Научная статья
УДК 575.174.015.3
doi: 10.37670/2073-0853-2022-93-1-260-264
Влияние полиморфизма гена лептина на хозяйственно полезные признаки крупного рогатого скота*
Андрей Александрович Ярышкин1, Ольга Сергеевна Шаталина1,
Оксана Ивановна Лешонок1, Наталья Викторовна Ковалюк2
1 Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр УрО РАН, Екатеринбург, Россия
2 Краснодарский научный центр по зоотехнии и ветеринарии, Краснодар, Россия
Аннотация. В настоящее время использование генетических маркеров для ведения селекции по хозяйственно ценным признакам - одно из наиболее перспективных путей развития молочного животноводства. Ген лептина отвечает за формирование жировой ткани животных, течение энергетического обмена, может оказывать влияние на рост, развитие, достижение определённой живой массы и другие показатели продуктивности животных. Цель исследования - установить зависимость хозяйственных показателей чёрно-пёстрого скота от полиморфных вариантов гена лептина. Исследование проведено в 2017 -2021 гг Объектом исследования служили животные чёрно-пёстрой голштинизированной породы. Выявлено, что генотип CR является основным генотипом гена лептина чёрно-пёстрой голштинизированной породы (47,3 %) в Уральском регионе. Доля генотипов CC и RR в популяции составляет 31,2 и 21,5 % соответственно. Установлено, что коровы - носительницы генотипа RR показывают наивысшие удои по первой, третьей лактации и по пожизненной продуктивности. Разница удоя коров-носительниц со сверстницами составляет 109 - 1841 кг. Установлено, что коровы - носительницы генотипа CR имеют наибольшую продолжительность хозяйственного использования - 4,8 лактации. Разница со сверстницами составляет 1,3 - 1,5 лактации.
Ключевые слова: генотип, крупный рогатый скот, ген лептина, полиморфизм, молочная продуктивность, продолжительность продуктивного долголетия.
Для цитирования: Влияние полиморфизма гена лептина на хозяйственно полезные признаки крупного рогатого скота / А.А. Ярышкин, О.С. Шаталина, О.И. Лешонок и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 1 (93). С. 260 - 264. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-93-1-260-264.
Original article
Influence of leptin gene polymorphism on economically useful signs of cattle
Andrey A. Yaryshkin1, Olga S. Shatalina1, Oksana I. Leshonok1, Natalia V. Kovalyuk2
1 Ural Federal Agrarian Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Yekaterinburg, Russia
2 Krasnodar Scientific Center for Animal Science and Veterinary Medicine, Krasnodar, Russia
Abstract. Currently, the use of genetic markers for breeding on economically valuable traits is one of the most promising ways to develop dairy farming. The leptin gene is responsible for the formation of animal adipose tissue, the course of energy metabolism, and can also influence the growth, development, achievement of a certain live weight and many other indicators of animal productivity. The purpose of the research is the dependence of economic indicators of black-and-white cattle on polymorphic variants of the leptin gene. The
* Источником финансирования являлось выполнение государственного задания по теме: 0773-2018-0017 «Изучение селекционно-генетические характеристики крупного рогатого скота Уральского региона с использованием биотехнологических методов в целях создания новых селекционных форм животных, обладающих высоким генетическим потенциалом молочной продуктивности, качества молока и продолжительности хозяйственного использования», 2021 г.
study was conducted in 2017-2021. The object of the study was animals of a black-and-white Holstein breed. DNA was isolated from 93 studied heads of cattle. The R25C polymorphism of the leptin gene was studied, the relationship with the indicators for 305 days of lactation - live weight, milk yield, protein and fat content in milk, duration of economic use was studied. The results are statistically calculated using IBM SPSS Statis-tics 23 software, the Student's reliability criterion is also calculated. It was revealed that the CR genotype is the main genotype of the leptin gene of the black-mottled Holstein breed (47.3 %) in the Ural region. The proportion of CC and RR genotypes in the population is 31.2 and 21.5 %, respectively. It was found that cows carrying the RR genotype show the highest milk yields for the first, third lactation and lifetime productivity. The difference in milk yield of carrier cows with their peers is 109-1841 kg. It was found that cows carrying the CR genotype have the longest duration of economic use - 4.8 lactation. The difference with peers is 1.3-1.5 lactation.
Keywords: genotype, cattle, leptin gene, polymorphism, milk productivity, duration of productive longevity.
For citation: Influence of leptin gene polymorphism on economically useful signs of cattle / A.A. Yaryshkin, O.S. Shatalina, O.I. Leshonok et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 93(1): 260-264. (In Russ.). https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-93-1-260-264.
Ген лептина является одним из генов-маркеров [1, 2]. Данный ген кодируется белком, длина гена составляет 167 аминокислот, и образуется он в белой жировой ткани. Ген лептина, известный как ген, связанный с ожирением, впервые был описан у мышей с помощью клонирования, в результате чего было выявлено, что он имеется у позвоночных животных, в том числе у коров. Ген лептина крупного рогатого скота находится в четвёртой хромосоме. Он состоит из трёх экзонов и двух интронов. Из них два экзона кодируют правильную последовательность аминокислот лептина. Второй и третий экзоны составляют кодирующую область гена лептина, данные экзоны разделены интроном, длина которого занимает 2 тыс. п.н. Область промоутера составляет около 3 тыс. п.н. [3 - 5].
Для гена лептина было установлено несколько полиморфизмов R25C, A80V, Y7F. Полиморфизм SNP R25C находится во втором экзоне и обуславливается нуклеотидной заменой: тимин/цитозин (T/C). Учёными выявлено, что R25C - полиморфизм лептина имеет влияние на массовую долю жира и белка молока, а также на осложнения после отёла. Ф.Ф. Зиннатова и Ф.Ф. Зиннатов с соавт. [6] при изучении генотипов лептина CC, CT и TT, выявили, что генотип CT связан с наиболее высоким выходом молочного жира, а генотип CC - с повышенным удоем - на 500 кг превышающим сверстниц. В исследованиях Н.Ю. Сафиной [7], наоборот, высокие показатели молочной продуктивности отмечены у коров -носительниц генотипа ТТ.
R25C и Y7F полиморфизмы лептина влияют на процессы образования молока. Только полиморфизм Y7F, в отличие от полиморфизма R25C, способствует накоплению энергии. В.С. Грачевым, А.С. Шуклиной [8] выявлена взаимосвязь между генотипами лептина и продолжительностью продуктивного долголетия коров. Аналогичные исследования проведены А.Ф. Яковлевым с соавт. [9]. Кроме влияния LEP-генотипа на продуктивное долголетие от данного гена зависит пищевое поведение и энергетический обмен. По данным некоторых исследователей, он влияет на иммунный ответ,
воспроизводство, экстерьер, конституцию и рост животных [10, 11].
Цель исследования - изучение зависимости хозяйственно полезных признаков чёрно-пёстрого скота от полиморфизма гена лептина.
Материал и методы. Исследование проведено в молекулярно-генетической лаборатории с 2017 по 2021 г. Объектом исследования являлись коровы с тремя и более отёлами голштинизиро-ванной чёрно-пёстрой породы.
Выделение ДНК из цельной крови проведено согласно протоколу фирмы «Синтол» (Россия). Полимеразную цепную реакцию выполняли с использованием амплификатора Bio Rad PTC-225 (США). Программа амплификации включала 32 основных цикла: плавление ДНК при t 95 °С 20 с, отжиг праймеров при t 67 °С 30 с, элонгация при t 72 °С 30 с, а также 1 цикл плавления при t 95 °С 20 с и 1 цикл элонгации при t 72 °С 180 с. Для амплификации использовались праймеры F: CCAGGGAG-TGCCTTTCATTA, R: GGTGTCATCCTGGAC-CTTCC, синтезированные фирмой «Синтол» (Россия), буфер, dNTP. MgCl, Taq ДНК полимераза (Сибэнзим (Россия)).
Добавляли рестриктазу к ПЦР-продукту и помещали в термостат на три часа при температуре 50 °С. В дальнейшем вносили продукты рестрикции с красителем в 3%-ный агарозный гель и помещали в камеру горизонтального электрофореза на 1 час с напряжением 100 V (рис. 1). Результаты оценивали при помощи трансиллюминатора Gel Doc.
Выборку хозяйственно ценных признаков крупного рогатого скота и формирование групп по наибольшей лактации осуществляли по данным программы ИАС «Селэкс» - Молочный скот. Проведено генотипирование коров старше третьей - четвёртой лактаций по локусам леп-тина, и определена связь локусов с молочными показателями (удой, содержание жира и белка в молоке) за первую, третью лактации и пожизненно. В группах животных, отличающихся по генотипам лептина, рассчитаны средние параметры обильномолочности, жирномолочности, белковомолочности. Рассчитан критерий достоверности Стьюдента. Рассчитаны показатели про-
Рис. 1 - Фореграмма SNP R25C гена лептина
дуктивного долголетия животных с различными генотипами К25С-полиморфизма гена лептина. Рассчитаны средние показатели живой массы животных с различными генотипами по R25C-полиморфизму гена лептина по трём лактациям.
Результаты исследований статистически обработаны с использованием пакета программ IBM SPSS Statistics 23. Рассчитаны параметры изучаемых признаков (удой за 305 дней лактации, массовая доля жира за 305 дней лактации, массовая доля белка за 305 дней лактации), показатели среднего арифметического и его ошибки (X ± Sx) по методикам Е.К. Меркурьевой [12] и Н.А. Плохинского [13].
Результаты и обсуждение. Для исследования генотипировано 93 образца крови от голштинизи-рованного чёрно-пёстрого скота, принадлежащего племенному заводу Свердловской области. На рисунке 2 представлена частота встречаемости различных генотипов лептина.
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
47,3
44
29
31,2
20
21,5
ш
RR
Генотип
В таблице 1 представлено влияние различных генотипов лептина Я25С на молочную продуктивность скота за 305 дней первой лактации.
1. Молочная продуктивность за первую лактацию в зависимости от различных генотипов лептина (Я25С) (п = 93; X ± Sx)
Генотип лептина (R25C) Удой, кг МДЖ, % МДБ, %
CC 6514±143 3,94 ± 0,02 3,14 ± 0,02
CR 6456±150 3,97 ± 0,02 3,16 ± 0,01
RR 6791±194 4,02 ± 0,03 3,13 ± 0,03
RR-CC 277 0,08 -0,01
RR-CR 335 0,05 -0,03
CC-CR 58 -0,03 -0,02
По показателям за первую лактацию коровы с генотипом RR превосходили сверстниц по удою на 277 - 335 кг, а с генотипом CR имели повышенное содержание белка в молоке на 0,02 до 0,03 % по сравнению с носительницами генотипов СС и ЯЯ.
В таблице 2 представлено влияние различных генотипов лептина Я25С на молочную продуктивность коров за третью лактацию.
2. Молочная продуктивность за 305 дней третьей лактации в зависимости от различных генотипов лептина (Я25С) (п = 93; X ± Sx)
CC RC
|?П Количество голов
ЕЭ Частота встречаемости, % Рис. 2 - Встречаемость различных генотипов лептина (n = 93)
В популяции исследованных голштинизиро-ванных чёрно-пёстрых коров по SNP лептина R25C преобладает генотип CR - 47,3 %. Сходное распределение генотипов К25С-полиморфизма гена лептина установлено и Н.В. Ковалюк с соавторами в исследованиях айрширского скота в 2014 - 2015 гг. [5].
Генотип лептина (R25C) Удой, кг МДЖ, % МДБ, %
CC 7498±214 3,93 ± 0,01 3,17 ± 0,01
CR 7470 ±129 3,98 ± 0,03 3,17 ± 0,01
RR 7607±215 4,02 ± 0,02 3,14 ± 0,02
RR- CC 109 0,09** -0,03
RR- CR 137 0,04 -0,03
CC-CR 28 -0,05 -
Примечание (здесь и далее): *P < 0,05; ** P < 0,01; ***P < 0,001.
Удой коров с генотипом ЯЯ по показателям за третью лактацию был выше на 109 - 137 кг, чем у сверстниц.
Влияние полиморфизма гена лептина Я25С на молочную продуктивность за всю жизнь представлено в таблице 3.
3. Влияние различных генотипов лептина на показатели пожизненной молочной продуктивности коров (R25C) (n = 93; X ± Sx)
Генотип лептина (R25C) Удой, кг МДЖ, % МДБ, %
CC 30950±1015 3,98 ± 0,01 3,19 ± 0,01
CR 29244 ±1268 4,00 ± 0,02 3,18 ± 0,01
RR 31085±1879 4,01 ± 0,02 3,15 ± 0,01
RR-CC 135 0,03 -0,04
RR-CR 1841 0,01 -0,03
CC-CR 1706 -0,02 0,01
За счёт увеличенного пожизненного удоя коровы с генотипом RR давали больше молока на 135 - 1841 кг за весь срок хозяйственно полезного использования, в то время как коровы с генотипами СС и СЯ имели тенденцию к повышенной белковомолочности на 0,03 - 0,04 % по сравнению с носительницами генотипа ЯЯ.
Полиморфизм гена лептина оказывает влияние на продолжительность сроков хозяйственно полезного использования (рис. 3).
s 6 j
" г Ё 5 n
^ 4
4,8
3,3
3,5
RR Генотип лептина
Ш Срок хозяйственно полезного использования
Рис. 3 - Средняя продолжительность
хозяйственно полезного использования в зависимости от полиморфных вариантов гена лептина, лактация
Положительное влияние на срок хозяйственно полезного использования оказывает генотип СЯ полиморфизма Я25С гена лептина. Его носительницы в среднем лактировали на 1,3 - 1,5 лактации больше, чем носительницы генотипов ЯЯ и СС ^ < 0,05). Это свидетельствует о том, что гетерозиготные животные более устойчивы к болезням и неблагоприятным факторам, при этом уровень молочной продуктивности у них ниже, чем у гомозиготных коров.
Выводы
1. Ген лептина Я25С представлен тремя генотипами СС, ЯС и ЯЯ. Встречаемость генотипа СС составляет 31,2, ЯС - 47,3, а ЯЯ - 21,5 %.
2. Удой коров с генотипом ЯЯ по SNP Я25С за первую, третью лактации и пожизненно выше на 51 - 1287 кг, чем у носительниц СС и ЯС.
3. Носительницы СЯ полиморфизма Я25 С гена лептина лактируют в среднем на 1,1 - 1,5 лактации больше, чем носители гомозиготных генотипов.
Список источников
1. Зв'язок полiморфiзму за генами K-CN, TG5, LEP з молочною продуктившстю корiв украшських молочних порщ / О.В. Березовський, Ю.П. Полупан, С.Ю. Рубан и др. // Розведення i генетика тварин. 2015. № 49. С. 154 - 163.
2. Полиморфизм аллелей гена LEP у субпопуляции крупного рогатого скота айрширской породы / Н.В. Ко-валюк, В.Ф. Сацук, А.Е. Волченко и др. // Генетика. 2015. Т. 51. № 2. С. 266.
3. Ассоциация полиморфизма генов TG5 и LEP с динамикой лактации коров-первотёлок / Е.Н. Рачкова, Ф.Ф. Зиннатова, Ю.Р. Юльметьева и др. // Ветеринарный врач. 2016. № 6. С. 61 - 66.
4. Сычёва О.В., Кононова Л.В. Генетические маркеры в молочном скотоводстве // Аграрно-пищевые инновации. 2018. № 1 (1). С. 27 - 31.
5. Полиморфизм генов CSN3, LGB, PRL, GH, LEP у холмогорских коров / В.Л. Ялуга, В.П. Прожерин, Я.А. Хабибрахманова и др. // Молочное и мясное скотоводство. 2018. № 4. С. 5 - 8.
6. Взаимосвязь полиморфизма генов липидного обмена (LEP, TG5) с молочной продуктивностью крупного рогатого скота / Ф.Ф. Зиннатов, А.Р. Шамсова, Ф.Ф. Зиннатова и др. // Учёные записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2017. Т. 231. № 3. С. 72 - 75.
7. Сафина Н.Ю. Характеристика биологической эффективности и полноценности молочной продуктивности голштинских коров-первотёлок с разными генотипами лептина (LEP) // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. № 4. С. 131- 133.
8. Грачев В.С., Шуклина А.Ю. Повышение продолжительности хозяйственного использования молочного скота [Электронный ресурс]. URL: http://milknet.ru/info/ show?id=7. (Дата обращения 18.02.2014).
9. Яковлев А.Ф., Дементьева Н.В., Терлецкий В.П. Связь молекулярно-генетических маркеров с продолжительностью использования молочных коров // Генетика и разведение животных. 2014. № 4. С. 3 - 7.
10. Влияние полиморфизма гена лептина (LEP) на молочную и мясную продуктивность коров-первотёлок голштинской породы / Э.Р. Гайнутдинова, Н.Ю. Сафи-на, Ш.К. Шакиров и др. // Учёные записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2021. Т. 245. № 1. С. 24 - 28.
11. Шайдуллин Р.Р. Селекционно-генетические аспекты совершенствования молочного скота в Республике Татарстан: дис. ... д-ра с.-х. наук. Усть-Кинельский, 2017. 565 с.
12. Меркурьева Е.К. Шангин-Березовский Г.Н. Генетика с основами биометрии. М.: Колос, 1983. 400 с.
13. Плохинский Н.А. Руководство по биометрии для зоотехников. М.: Колос, 1969. 256 с.
References
1. The relationship of polymorphism in the genes K-CN, TG5, LEP with the milk productivity of cows of Ukrainian dairy breeds / O.V. Berezovsky, Yu.P. Polupan, S.Yu. Ruban et al. Breeding and genetics of animals. 2015; 49: 154-163.
2. Polymorphism of LEP gene alleles in a subpopulation of Ayrshire cattle / N.V. Kovalyuk, V.F. Satsuk, A.E. Vol-chenko et al. Genetics. 2015; 51(2): 266.
3. Association of TG5 and LEP gene polymorphisms with lactation dynamics in first-calf heifers / E.N. Rach-
kova, F.F. Zinnatova, Yu.R. Yulmeteva et al. Veterinary doctor. 2016; 6: 61-66.
4. Sycheva O.V., Kononova L.V. Genetic markers in dairy cattle breeding. Agricultural and food innovations. 2018; 1(1): 27-31.
5. Polymorphism of CSN3, LGB, PRL, GH, LEP genes in Kholmogory cows / V.L. Yaluga, V.P. Prozherin, Ya.A. Khabibrakhmanova et al. Journal of Dairy and Beef Cattle Farming. 2018; 4: 5-8.
6. Interrelation of polymorphism of lipid metabolism genes (LEP, TG5) with dairy productivity of cattle / F.F. Zin-natov, A.R. Shamsova, F.F. Zinnatova et al. Scientific notes Kazan Bauman State Academy of Veterinary Medicine. 2017; 231(3): 72-75.
7. Safina N.Yu. Characteristics of the biological efficiency and full value of milk productivity of Holstein cows-heifers with different leptin genotypes (LEP). Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. 2018; 4: 131-133.
8. Grachev V.S., Shuklina A. Yu. Increasing the duration of the economic use of dairy cattle [Electronic resource].
URL: http://milknetm/info/show?id=7. (Accessed on February 18, 2014).
9. Yakovlev A.F., Dement'eva N.V., Terletsky V.P. The relationship of molecular genetic markers with the duration of use of dairy cows. Genetics and breeding of animals 2014; 4: 3-7.
10. Influence of leptin gene polymorphism (LEP) on milk and meat productivity of Holstein cows / E.R. Gainut-dinova, N.Yu. Safina, Sh.K. Shakirov et al. Scientific notes Kazan Bauman State Academy of Veterinary Medicine. 2021; 245(1): 24-28.
11. Shaidullin R.R. Breeding and genetic aspects of improving dairy cattle in the Republic of Tatarstan: dis. ... Dr. of Agriculture. Ust-Kinelsky, 2017. 565 p.
12. Merkuryeva E.K. Shangin-Berezovsky G.N. Genetics with the basics of biometrics. M.: Kolos, 1983. 400 p.
13. Plokhinsky N.A. Guide to biometrics for zootechni-cians. M.: Kolos, 1969. 256 p.
Андрей Александрович Ярышкин, научный сотрудник, [email protected], https://orcid.org/ 0000-00029215-5952
Ольга Сергеевна Шаталина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-9796-7677
Оксана Ивановна Лешонок, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, [email protected], https://orcid.org/ 0000-0002-6606-298x
Наталья Викторовна Ковалюк, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-9890-2269
Andrey A. Yaryshkin, researcher, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-9215-5952
Olga S. Shatalina, Candidate of Biologу, Senior Researcher, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-9796-7677
Oksana I. Leshonok, Candidate of Agriculture, Leading Researcher, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-6606-298x
Natalia V. Kovalyuk, Doctor of Biologу, Leading Researcher, e-mail [email protected], https://orcid.org/0000-0002-9890-2269
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 14.12.2021; одобрена после рецензирования 11.01.2022; принята к публикации 11.01.2022.
The article was submitted 14.12.2021; approved after reviewing 11.01.2022; accepted for publication 11.01.2022. -♦-
Научная статья УДК 636.082/12
Рост и развитие молодняка романовской породы овец в молочный период
Вячеслав Вячеславович Полькин
Оренбургский государственный аграрный университет, Оренбург, Россия
Аннотация. В статье представлены показатели весового роста баранчиков, валушков и ярочек романовской породы в подсосный период от рождения до 4-месячного возраста. Установлено, что вследствие проявления полового диморфизма баранчики во всех случаях превосходили валушков по показателям весового роста. Показано, что при отъёме от матерей в 4-месячном возрасте баранчики достигли живой массы 22,23 ± 0,20 кг, валушки - 20,64 ± 0,21 кг, ярочки - 18,90 ± 0,25 кг; валовой прирост живой массы за период от рождения до 4 мес. у молодняка подопытных групп составлял соответственно 18,67 ± 0,20 кг, 17,09 ± 0,21 кг, 15,62 ± 0,25 кг, а среднесуточный прирост массы тела за анализируемый возрастной период -155,6 ± 1,66 г, 142,4 ± 1,76 г и 130,2 ± 2,05 г Относительная скорость роста за анализируемый возрастной период у баранчиков составляла 144,8 %, валушков - 141,3 %, ярочек - 140,8 %, а коэффициент увеличения живой массы к 4-месячному возрасту составил соответственно 6,24; 5,81 и 5,78 раза. Вследствие полового диморфизма баранчики отличались более крупными формами телосложения.
