Биология

К. с.-х. н. Седых Т.А., д.б.н. Долматова И.Ю., д. с.-х. н. Гизатуллин Р.С.

Башкирский государственный аграрный университет, Россия

Сравнительное исследование аллелофонда

крупного рогатого скота герефордской породы

с использованием микросателитов

Поддержание и сохранение биологического разнообразия видов сельскохозяйственных животных является одной из актуальных задач современной науки, решение которой направлено на повышение жизнеспособности и продуктивности существующих видов, пород, линий и кроссов, создание новых и п6ерспективных и, в конечном счете, на успешную реализацию программ по обеспечению населения страны высококачественными продуктами питания [4,7,9].

В целях реализации программы развития мясного скотоводства в Республику Башкортостан в 2009 г. был завезен из Австралии крупный рогаты скот герефордской породы, представленный популяциями, разводимыми в штатах Южная Австралия, Виктория, Новый южный Уэльс и на о. Тасмания [2.3]. Изучение генетического потенциала этих животных и сравнительная оценка аллелофонда родителей австралийской генерации с потомством первого и второго поколения российской генерации представляет значительный интерес для осуществления селекционно-племенной работы.

В настоящее время для объективной характеристики видов и пород сельскохозяйственных животных широко используются молекулярно-генетические маркеры и одним из высокоинформативных типов ДНК-маркеров, характеризующих генофонд, являются микросателиты [5,8].

Целью работы стало исследование аллелофонда крупного рогатого скота герефордской породы с использованием микросателитов.

Материалы и методы исследований. Исследования проводились на базе ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии. Материалом для исследований служили пробы ткани (ушной выщип) крупного рогатого скота герефордской породы трёх генетико-экологических генераций в количестве 66 голов, разводимых в МТС «Центральная» Республики Башкортостан, в т.ч. завезённые из Австралии, (ГРФ_АВСТР, n=30), первой российской генерации, (ГРФ_F1, n=26) и второй российской генерации (ГРФ_F2, n=10).

Выделение ДНК проводили с помощью набора реагентов для выделения ДНК DIAtomTM DNA Prep100 (ООО «Лаборатория Изоген», Россия). Анализ ДНК и постановку ПЦР проводили по методикам, разработанным ранее [6]. Набор маркеров для анализа включал 9 микросателлитных локусов - TGLA126, TGLA122, TGLA227, ILST005, ETH185, ETH10, ETH225, BM1818 и BM2113. Фрагменты амплификации идентифицировали на генетическом анализаторе ABI Prism 3130xl («Applied Biosystems», США). Статистическую обработку данных проводили по стандартным методикам [1] с использованием программного обеспечения GenAlEx v 6.4 [11] и PAST в соответствии с методическими подходами, разработанными в ГНУ ВИЖ РАСХН [10].

Результаты собственных исследований. Микросателлиты являются удобными генетическими маркерами в геноме сельскохозяйственных животных вследствие высокого уровня полиморфизма и стабильного аутосомного кододоминантного наследования.

Рис. 1 Аллельные частоты по локусам TGLA126, TGLA122

Аллельные частоты по микросателлитным маркерам TGLA126, TGLA122 в разрезе генераций герефордского скота приводятся на рисунке 1.

Анализ рисунка 1 позволяет утверждать, что по локусу TGLA122, частота аллелей 143 и 151 возрастает от 0,61 и 0,07 у завезённых герефордов (ГРФ_АВСТР) до 0,81 и 0,08 у ГРФ_F1 и 0,80 и 0,2 у ГРФ_РФ_F2, соответственно. По другим аллелям наблюдается снижение частот и их полное отсутствие во втором поколении. В локусе TGLA126 наблюдается возрастание частоты аллелей 115 и 119 с 0,4 и 0,03 до 0,42 и 0,08 у ГРФ_F1 и 0,3 и 0,1 у ГРФ_РФ_F2, соответственно. Частоты аллелей 121 и 125 в локусе TGLA126 увеличиваются во втором поколении с 0,12 и 0,18 до 0,2, у потомства наблюдается уменьшение частоты аллеля 117, которая не определена во втором поколении.

На рисунке 2 приводятся аллельные частоты по микросателлитным маркерам TGLA227, ILST005 в разрезе генераций герефордского скота.

Рис. 2 Аллельные частоты по локусам TGLA227, ILST005

Полученные данные свидетельствуют о том, что в локусе TGLA227 частоты аллелей 81 и 83 возрастают от 0,03 и 0,14 у завезённых герефордов (ГРФ_АВСТР) до 0,06 и 0,27 у ГРФ_F1 и снижаются до 0 и 0,10 у ГРФ_РФ_F2, соответственно. У потомков возрастает частота аллеля 91 - с 0,27 до 0,32 у ГРФ_F1 и до 0,3 ГРФ_РФ_F2. У потомков второго поколения в локусе TGLA227 отсутствуют аллели 81, 97, 99 и 101. В локусе ILST005 частота аллеля 181 у ГРФ_АВСТР составляет 0,35, увеличивается у потомков ГРФ_F1 до 0,46 и снижается до 0,25 у ГРФ_РФ_F2. Обратная тенденция наблюдается в этом локусе по частоте аллеля 183 (у ГРФ_АВСТР – 0,65), которая во втором поколении снижается до 0,54 и в третьем увеличивается до 0,75.

На рисунке 3 приводятся аллельные частоты по микросателлитным маркерам TGLA227, ILST005 в разрезе генераций герефордского скота.

Рис. 3 Аллельные частоты по локусам ENT10, ENT225

Анализ рисунков позволяет сказать, что в локусе ENT10 частоты аллелей 215 и 221 у ГРФ_АВСТР находятся на уровне 0,25 и 0,22, снижаются у ГРФ_F1 до 0,19 и 0,15 и возрастают у ГРФ_РФ_F2 до 0,60 и 0,30 соответственно. В локусе ENT10 ГРФ_РФ_F2 не определены аллели 209, 210, 211, 213, 217, 223. В локусе ENT225 наблюдается возрастание частоты аллеля 148 с 0,35 у ГРФ_АВСТР до 0,48 у ГРФ_F1, снижение у потомков первого поколения частот аллелей 140 и 150 с 0,18 и 0,2 до 0,15 и 0,17, а затем обратное увеличение показателей до 0,4 и 0,2 у ГРФ_РФ_F2, соответственно. У потомков второго поколения в локусе ENT225 не определен аллель 146.

На рисунке 4 приводятся аллельные частоты по микросателлитным маркерам ENT185 в разрезе генераций герефордского скота.

Рис.4 Аллельные частоты в локусе ENT185

В данном локусе у потомков наблюдается снижение частоты аллеля 230 с 0,07 у ГРФ_АВСТР до 0,04 у ГРФ_F1 и увеличение до 0,2 у ГРФ_РФ_F2; стойкое снижение частоты аллеля 236 с 0,35 у ГРФ_АВСТР до 0,29 у ГРФ_F1 и 0,2 у ГРФ_РФ_F2 и увеличение частоты аллеля 238 от 0,25 у ГРФ_АВСТР до 0,38 у ГРФ_F1 и 0,6 у ГРФ_РФ_F2. Во втором поколении в локусе ENT185 не определены аллели 224, 228, 232, 234, 240, 242.

Аллельные частоты по микросателлитным маркерам BM2113 и BM1818 в разрезе генераций герефордского скота приводятся на рисунке 5.

Рис. 5 Аллельные частоты по локусам BM2113 и BM1818

В локусе BM2113 у потомков наблюдается повышение частот аллелей 135 и 139 с 0,33 и 0,37 у ГРФ_АВСТР до 0,4 и 0,25 у ГРФ_F1 и 0,4 и 0,5 у ГРФ_РФ_F2 и изменение частоты аллеля 133 от 0,18 у ГРФ_АВСТР до 0,23 у ГРФ_F1 и 0,1 у ГРФ_РФ_F2. у потомков второго поколения в данном локусе не определены аллели 125, 127 и 131. В локусе BM1818 у потомков происходит повышение частоты аллеля 264 от 0,23 у ГРФ_АВСТР до 0,46 у ГРФ_F1 и 0,66 у ГРФ_РФ_F2. У потомков первого поколения определяется частота аллеля 260 – 0,14, у потомков второго поколения – 258 – 0,17, в локусе BM1818 не определяются аллели 260, 262, 266, 268, 270, 274.

Число аллелей в исследованных локусах варьирует от 2 в локусе ILST005 до 9 в локусах ETH185, TGLA227 и BM1818. Суммарно в изученной популяции животных выявлено 66 аллелей.

Анализ приватных аллелей, которые встречаются только в одной из исследованных генераций, показал их наличие во всех исследованных генерациях животных (рисунок 6).

Рис. 6 Частота встречаемости приватных аллелей в исследованных локусах микросателлитов различных эколого-генетических генерациях герефордов

Так, в исходной, завезённой генерации ГРФ_АВСТР в локусе TGLA122, хотя и с низкой частотой, выявлено наличие 3 приватных аллелей (141, 159 и 161). В генерации ГРФ_РФ_F1 приватные аллели выявлены в 5 локусах, а в генерации ГРФ_РФ_F2 – только в одном- BM1818.

Вывод. На основании проведенных исследований полиморфизма 9 микросателитных локусов популяции крупного рогатого скота герефордской породы австралийской генерации и их потомков первого (F1) и второго (F2) поколений показано, что в трёх последовательных генерациях животных происходит снижение числа аллелей во втором поколении. Для более полной характеристики популяций животных необходимо определить наличие информативных и эффективных аллелей, а также индекс Шеннона.

С чувством глубокой признательности благодарим Гладырь Е.А., канд. биол. наук, заведующую лабораторией молекулярной генетики животных и сотрудников ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ГНУ ВНИИЖ Россельхозакадемии за помощь, оказанную в проведении исследований.

Литература:

1. Вейр Б. Анализ генетических данных // М.: Мир, 1995. 319 с.

2. Гизатуллин Р.С. Ресурсосберегающая технология разведения мясного скота и производства говядины: рекомендации / Р.С. Гизатуллин, Ф.С. Хазиахметов, Т.А. Седых, Р.М. Мударисов. – Уфа: Издательство Башкирский ГАУ, 2013. – 64 с.

3. Гизатуллин Р.С. Резервы увеличения производства говядины в Башкортостане / Р.С. Гизатуллин, Т,А. Седых // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2011. - № 3. - С. 25-29.

4. Долматова И.Ю. Зиновьева Н.А., Горелов П.В., Ильясоа А.Г., Гладырь Е.А., Траспов А.А., Сельцов В.И. Особенности аллелофонда башкирской популяции симментальского скота по микросателлитам// Сельскохозяйственная биология. 2011. №6. С. 70-74.

5. Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А. Генетическая экспертиза сельскохозяйственных животных: применение тест-систем на основе микросателлитов // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 9. С. 46-48.

6. Зиновьева Н.А., Попов А.Н., Эрнст Л.К., Марзанов Н.С., Бочкарев В.В., Стрекозов Н.И., Брем Г. Методические рекомендации по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве // Дубровицы. ВИЖ, 1998. 47 с.

7. Зиновьева Н.А., Стрекозов Н.И., Молофеева Л.А. Оценка роли ДНК-микросателлитов в генетической характеристике популяции черно-пестрого скота // Зоотехния. 2009. № 1. С. 2-4.

8. Стрекозов Н.И., Зиновьева Н.А., Горелов П.В., Листратенкова В.И., Коновалова Е.Н., Чернушенко В.К., Эрнст Л.К. Генетическая характеристика созданных типов скота бурой швицкой и сычевской пород с использованием полиморфизма микросателлитных локусов// Сельскохозяйственная биология. 2009. № 2. С. 10-15.

9. Траспов А.А., Зиновьева Н.А., Долматова И.Ю., Гладырь Е.А. Аллелофонд башкирской популяции черно-пестрого скота по микросателлитам в связи с показателями молочной продуктивности коров // Проблемы биологии продуктивных животных. 2011. Т. 1. С. 65-68.

10. Nei, M. 1978. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals. Genetics 76: 379-390.

11. Peakall, R., Smouse P.E. GENALEX 6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. //. Molecular Ecology Notes, 2006, 6, 288-295. V. GENALEX 6.4 UTR: http://appliedpopulationgenetics2010.wikispaces.com/file/view/GENALEX6.4_documntation.pdf, (дата обращения 19.12.2010).