CC BY
40УДК: 636.2.082.32:575:612.018
Некрасов А. А.
К. с-х. н., ВИЖ им. Л.К. Эрнста
Попов А. Н.
К. б. н., ВИЖ им. Л.К. Эрнста
Попов Н. А.
Д. б. н., ВИЖ им. Л.К. Эрнста
Федотова Е. Г.
Научный сотрудник, ВИЖ им. Л.К. Эрнста
ВЛИЯНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ МОЛОЧНЫХ БЕЛКОВ И ГОРМОНОВ НА ЭНЕРГИЮ РОСТА ТЕЛОК ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ГОЛШТИНСКОЙ ПОРОДЫ
Исследован полиморфизм генов гормона роста, пролактина, каппа-казеина, PIT-1 у телок черно-пестрой голштинской породы, полученных после осеменения коров фермы «Дубровицы» быками-производителями канадской селекции. Оценено влияние генотипов на показатели энергии роста этих телок.
Ключевые слова: полиморфизм, ген, телка, корова, бык-производитель, среднесуточный прирост живой массы.
Agris subject categories: L 52
Nekrasov, A. A.
Candidate of Agricultural Sciences, Ernst All-Russia Research Institute for Animal Husbandry
Popov, A. N.
Candidate of Biological Sciences, Ernst All-Russia Research Institute for Animal Husbandry
Popov, N. A.
Doctor of Biological Sciences, Ernst All-Russia Research Institute for Animal Husbandry
Fedotova, E. G.
Research Scientist
Ernst All-Russia Research Institute for Animal Husbandry
IMPACTS OF MILK PROTEIN AND HORMONE GENE POLYMORPHISMS ON ENERGY FOR GROWTH OF HOLSTEIN BLACK-AND-WHITE HEIFERS
Polymorphisms in the genes of the growth hormone, prolactin, kappa-casein, and PIT-1, extracted after the insemination of the Holstein Black-and-White heifers on the Dubrovitsy farm with semen from the Canadian selection bull sires have been studied. The impacts of the genotypes on the patterns of energy for growth of these heifers have been estimated.
Keywords: polymorphism, gene, heifer, cow, bull sire, average daily liveweight gain.
Введение. Достижения молекулярной генетики предоставили возможность анализа генов, связанных с хозяйственно-полезными признаками крупного рогатого скота молочных
пород. Выявление предпочтительных вариантов форм генов позволяет наряду с существующими вариантами селекции животных иметь дополнительную характеристику их генотипов на уровне ДНК. В качестве потенциальных маркёров, определяющих развитие животных, подготовку к лактации и стимулирующих саму лактацию, можно рассматривать аллели генов молочных белков и гормонов [1], участвующих в регуляции лактации.
Аллель каппа-казеина k-CNb ассоциирован с более высоким содержанием белка в молоке и выходом белково-молочных продуктов. Установлено, что высококачественные твердые сыры можно изготовить преимущественно из молока от коров с генотипом k-CNbb [2, 6].
Гены гормона роста (bGH) и пролактина (bPRL) через свои рецепторы активируют транскрипцию генов-мишеней, среди которых есть гены белков молока. По гену bGH установлена положительная зависимость удоя от LL-генотипа по сравнению с VL-генотипом у коров черно-пестрой и голштинской пород [9]. Однако в наших исследованиях у коров -первотелок голштинской породы наиболее высокие надои получены от коров с VV-генотипами, а с LL-генотипами — самые низкие [4].
Установлена положительная связь генотипов АА и АВ гена bPRL с удоем и белковомолочностью у польской черно-пестрой голштинской и бурой швицкой пород [5]. В наших исследованиях получены аналогичные данные [4].
Особое место в детерминации молочной продуктивности занимает гипофизарный фактор транскрипции PIT-1. Он может рассматриваться как третья, наиболее высокая ступень в регуляции этого процесса. Полиморфизм PIT-1 может быть информативным маркером мясной и молочной продуктивности.
Дроздов В.Е. с соавт. [1] установили, что А аллель гена PIT-1 связан с повышенной молочной продуктивностью и относительно редко встречается у черно-пестрой породы. По данным других исследователей В аллель гена PIT-1 может способствовать увеличению морфологических показателей, однако Zhao Q. [13] и Dubus et al. [7] не выявили влияния аллелей PIT-1 на рост животных. Так, по данным Heidari M. с сотр. [8] предпочтительным для получения большего удоя является генотип АВ (P < 0,05). При рестрикции по Hinf I (PIT-1 — Hinf I) лучшими по удою являются коровы голштино-фризской породы с генотипом АА. Подобные данные у Renaville R. [11]: аллель А — наилучший при селекции по удою и белку, наихудший — при селекции на молочный жир. С ним согласен и Manga I. [10] — аллель А имеет сопряженность с удоем. Михайлова М.Е. с сотр. [4] также показала на черно-пестрой породе, что генотип АА коррелирует с большим удоем. У румынской пятнистой породы по PIT-1-Hinf I получены иные данные: не найдено достоверной связи аллелей этого гена с удоем и процентом белка и жира в молоке [12].
Исходя из приведенных данных, можно констатировать, что активное участие продуктов генов PIT-1, bGH, bPRL и к-CN, определяющих энергию роста и молочную продуктивность. Противоречие авторов является основанием для продолжения исследований и поиска более надежных ассоциаций полиморфных вариантов указанных генов с проявлением параметров продуктивности животных.
Цель исследований заключалась в анализе полиморфизма по генам, их сопряженности с развитием, энергией роста тёлок, выведенных на ферме «Дубровицы» от подбора к коровам быков голштинской породы канадской селекции.
В задачи исследований входило генотипирование животных по локусам генов PIT-1, bGH, bPRL и к-CN, определение частоты встречаемости аллельных вариантов и генотипов, а также характеристика показателей прироста живой массы у телок с различными генотипами.
Материалы и методы
Полиморфизм генов изучался у телок черно-пестрой голштинской породы. Прирост живой массы определяли по данным ежемесячного взвешивания тёлок. Для проведения ПЦР-ПЛ полиморфизма длин рестрикторных фрагментов (ПДРФ) исследовалась ДНК
образцов крови телок групп опыта. По журналам состояния здоровья регистрировались случаи заболеваемости молодняка.
Результаты и обсуждение
У исследованной группы телок выявлен полиморфизм по всем четырем генам. Согласно полученным результатам, большинство телок имеют гомозиготный генотип ЬЬ гена гормона роста (bGH) — 77,2%, а другой гомозиготный генотип VV установлен лишь у 5 телок — 8,8% (таблица 1).
В большинстве случаев по генам каппа-казеина (к-С!Ы), пролактина (ЬРЯЬ) и гипофизарного фактора транскрипции (РГГ-1) отмечается преобладание аллеля А или гетерозиготного генотипа АВ (табл. 1). Частота встречаемости аллела А по гену к-СК составила 0,789, а по генам bPRL и РГТ-1 — 0,825 и 0,728 соответственно.
Таблица 1 — Частота встречаемости аллелей и генотипов ЬОИ, ЬРКЬ,
к-СК и РГГ-1
Ген Генотип Частота встречаемости Аллель Частота
п % аллеля
1 2 3 4 5 6
ЬЬ 44 77,2 Ь 0,842
ЬОИ ЬУ 8 14,0 У 0,158
УУ 5 8,8
АА 38 66,7 А 0,825
ЬРЯЬ АВ 8 31,6 В 0,175
ВВ 1 1,75
АА 34 59,6 А 0,789
к-СК АВ 22 38,7 В 0,211
ВВ 1 1,75
АА 31 54,4 А 0,728
РГТ-1 АВ 21 36,8 В 0,272
ВВ 5 8,77
Комплексное маркирование одного признака по нескольким аллелям может считаеться при отборе более эффективным, чем по одному. Рассчитаны частоты встречаемости комплексных генотипов четырех генов bGH, bPRL, к-CN и Р1Т-1 (табл. 2). Всего выявлено 22 комплексных генотипа. Таким образом, генетическое разнообразие стада является находилось на уровне средних показателей.
Таблица 2 — Частота встречаемости комплексных генотипов (ЬОИ, ЬРКЬ, к-СК и РГТ-1) и среднесуточные приросты живой массы телок от рождения до 18-месячного возраста_
Комплексные генотипы Количество Среднесуточные приросты живой массы, г
ЬОИ ЬРЯЬ к-СК РГТ-1 п %
1 2 3 4 5 6 7
ЬЬ АА АА АА 14 24,5 726,5
ЬЬ АА АВ АВ 5 8,8 750,1
ЬЬ АВ АВ АВ 5 8,8 757,6
ЬЬ АВ АА АВ 4 7,01 784,6
ЬЬ АВ АА АА 4 7,01 670,5
ЬЬ АА АА АВ 3 5,26 742,1
ЬЬ АА АВ АА 3 5,26 766,8
ЬЬ АА АА ВВ 2 3,5 786,2
Комплексные генотипы Количество Среднесуточные приросты живой массы, г
bGH bPRL к-CN Р1Т-1 п %
LL AA AA AБ 2 3,5 756,8
VL AA AA AA 2 3,5 648,4
УУ AB AB AA 2 3,5 702,2
УУ AA AA AA 1 1,75 684,0
VL AA AB AA 1 1,75 724,2
УУ AA AB ББ 1 1,75 763,5
VL AA AB ББ 1 1,75 766,3
LL AB AB AA 1 1,75 796,1
VL AA AB AB 1 1,75 747,5
VL AA ББ AA 1 1,75 792,1
LL BB AB AA 1 1,75 607,5
VL AB AБ AB 1 1,75 760,3
VL AB AA AA 1 1,75 720,1
УУ AA AA ББ 1 1,75 731,3
Итого: 57 100,0 735,6682
Наиболее распространенными были следующие генотипы: bGHLL — bPRLAA — к-CNAA — PIT-1AA с частотой встречаемости 24,5%. Значительно реже встречались генотипы bGHLL — bPRLAA — к-С^0 — PIT-1AB и bGHLL — bPRLAB — к-С^Б — PIT-1AB — по 8,8%. Еще реже встречались генотипы bGHLL — bPRLAB — к-С^Л — PIT-1AA, чуть более чем в 5% встречались генотипы bGHLL — bPRLAA — к-CNAA — PIT-1AB и bGHLL — bPRLAA — к-CNAB — PIT-1AA. Остальные 15 генотипов встречались менее чем в 4% случаев.
Анализ результатов выращивания показал, что у телок в различные возрастные периоды от рождения до 18-месячного возраста установлена средняя энергия роста 736,8 г/сут. У телок с наиболее часто встречающимся комплексным генотипом приросты живой массы оказались ниже средней по группе на 1,4%. Выше средней по группе на 6,5 — 8,0%, т. е. на 50,0 — 60,0 г оказались приросты живой массы у телок с четырьмя комплексными генотипами, из них наибольшее число телок (4 головы) оказались с генотипом bGHLL — bPRLAA — к-С^А — PIT-1AВ.
Самые низкие среднесуточные приросты живой массы оказались, в основном, у телок, переболевших в раннем возрасте желудочно-кишечными и респираторными заболеваниями. Их среднесуточный прирост живой массы оказался ниже средних значений по группе на 9,1 — 17,5% независимо от генотипов рассматриваемых локусов.
Выводы
1. При изучении полиморфизма по генам bGH, bPRL, к-CN и Р1Т-1 установили преобладание генотипа АА по гену Р1Т-1 — 54,4%, к-CN — 59,6%, bPRL — 66,7% и генотипа ЬЬ по гену bGH — 77,2%.
2. При определении частоты встречаемости комплексных генотипов у телок установили, что у телок самым распространенным оказался генотип bGHLL — bPRLAA — к-CNAA — PIT-1AA с частотой встречаемости 24,5%.
3. При одинаковых условиях кормления и содержания опытных телок в период от рождения до 18-месячного возраста получена средняя энергия роста 736,8 г/сут.
Литература
1. Дроздов В. Е. Аллельный полиморфизм гена Р1Т-1 в стадах крупного рогатого скота Брянской области и его связь с молочной продуктивностью / В. Е. Дроздов, В. В. Заякин, И. Я. Нам // Известия Самарского научного центра РАН. — 2011.
— Т. 13. — №5. — С. 235-239.
2. Марзанов Н.С. Характеристика быков-производителей различных пород по генам каппа-казеина, BLAD и CVM / Н. С. Марзанов, З. П. Дохова, А. Н. Попов, М. Х. Тохов, Н. А. Попов, А. З. Утижев // Научные основы ведения животноводства. Труды ВИЖа. — Дубровицы: ВИЖ, 2009. — Вып.65. — С. 37-39.
3. Михайлова М. Е. Генотипирование полиморфных вариантов генов гормона роста (GH) и гена рилизинг-фактора (PIT-1), ассоциированных с молочной продуктивностью крупного рогатого скота / М. Е. Михайлова, Е. В. Белая, Н. М. Волчок, Н. А. Камыш // Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных: роль нанотехнологий в реализации приоритетных задач биотехнологии. — Дубровицы: ВИЖ, 2008. — С. 185-189.
4. Некрасов А. А. Ассоциация молочной продуктивности коров-первотелок черно-пестрой голштинской породы с генами bGH, bPRL и к-CN / А. А. Некрасов, Н. А. Попов, А. Н. Попов, Е. Г. Федотова // Сб. статей конференции, посвященной 85-летию со дня рождения Л.К. Эрнста. — Киров, 2015. — С. 246-251.
5. Попов А.Н. Исследование полиморфизма генов bGH, к-CN и bPRL в стадах черно-пестрой породы / А.Н. Попов, Н.А. Попов, Ч.М. Хомушку // Проблемы биологии продуктивных животных. — 2011. — Спецвыпуск № 4. — С. 107-110.
6. Chrenek P. Genotypes of bGH and bPRL genes in relation ships to milk production / P. Chrenek, J. Huba, M. Oracova // Proc. EAAP 50th. Annual Meeting Book of Abstrakts.- Zürich, 1999. — P.40.
7. Dybas A. Associations between polymorphism of growth hormone realizing hormone (GHBH) and pituitary transcription factor 1 (PIT-1) genes and production traits limousine cattle / A. Dybas, M. Kmiec, Z. Sobek // Arch. Tierz., Dummersdorf, 2003. — V.46.- P.527-534.
8. Heidari M. Effect of polymorphic variants of GH, PIT-1 and LG genes on milk production of Holstein // M. Heidari, M.A. Azari, S. Hasani, A. Khanahmadi, S. Zerehdaran // Генетика. — 2012. — Т.48. — № 4. — С. 503-507.
9. Lucy M.C. Variants of somatotrophin in cattle gene frequencies in major dairy breeds and associated milk production / M.C. Lucy, S.D. Hauser, P.J. Eppard // Domes. Anim. Endocrinol., 1993. — V.10. — P.325-335.
10. Manga I. Polymorphism of CSN3, Pit-1, LGB and its impact on milk perfomance traits at the Czech Fleckvieh and Holstein breed / I. Manga, J. Riha // Acta Univ. Agr. Silvicult. Mendelianae Brunensis. — 2008. — Vol.56.- №1. — P. 131-136.
11. Renaville R. Pit-1 gene polymorphism, milk yield, and conformation traits for Italian Holstein-Friesian bulls / R. Renaville, N. Gengler, E. Vrech, A. Prandi, S. Massart, C. Corradini, C. Bertozzi, F. Mortiaux, A. Burny, D. Portetelle // J. Dairy Sci., 1997. — V.80. — N 12. — P. 34313438.
12. Vargas L. Polimorfismo del gen PiT-1 en vacas lecheras de Chile Central / L. Vargas, e. Gana, F. Escudero // Arch. Zootecn., 2004. — V.53. — N 202. — P. 217-220.
13. Zhao O. Associations of polymorphism in the PIT-1 gene with growth and carcass traits in Angus beef cattle / O. Zhao, M.E. Davis, H.C. Hines // J. Anim. Sci. — 2004. — V.82. — P. 2229-2233.
14. Селекционно-генетическая и эколого-технологическая валентность молочных коров к длительному продуктивному использованию: Монография // Коллектив авторов. Под общей редакцией профессора Е. Я. Лебедько. — Брянск: Издательство Брянской ГСХА, 2012. — 268 с.
15. Лебедько Е. Я. Факторы повышения долголетнего продуктивного использования молочных коров: Учебное пособие. — Брянск: Издательство Брянской ГСХА, 2003. — 184 с.
16. Лебедько Е. Я. Использование жирномолочных коров в селекционно-племенной работе // Достижения науки и техники АПК. — 1995. — №2. — С. 26.
