Биология

К. с.-х. н. Седых Т.А.¹, к.б.н. Волкова В.В.²

¹ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет», Россия

²ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства

Россельхозакадемии, Россия

Оценка генетического разнообразия по ДНК-маркерам

герефордов различных эколого-генетических генераций

Введение. Для постоянного повышения количественных и качественных показателей, обеспечивающих рентабельность отрасли, необходимы новые разработки и внедрение современных технологий селекционно-племенной работы, повышение эффективности использования существующих видов, пород, линий и кроссов, создание новых и перспективных, что, в конечном счете, обеспечит успешную реализацию программ по обеспечению населения страны высококачественными продуктами питания отечественного производства [9].

Республика Башкортостан имеет значительные ресурсы для развития мясного скотоводства и в 2009 г. в ряд хозяйств, которые в настоящее время имеют статус племенных, был завезен из Австралии крупный рогаты скот герефордской породы, представленный популяциями, разводимыми в штатах Южная Австралия, Виктория, Новый южный Уэльс и на о. Тасмания. В хозяйстве используется стойлово-пастбищная технология содержания мясного скота, практикуются туровые отелы в зимне-стойловый период. Первые 6-8 дней новорожденных телят содержат в индивидуальных боксах совместно с матерями, затем коров переводят на выгульные площадки и используют режимный подсос. Раздельное содержание коров и молодняка обеспечивает лучшие зоогигиенические условия для телят и сокращает затраты. В летний период коровы и телята содержатся на естественных пастбищах, осенью в конце пастбищного периода молодняк переводится на доращивание и на откормочные площадки, где находятся, как правило, до 18-20-месячного возраста. Коровы и быки содержатся зимой на кардах [2,8].

Изучение генетического разнообразия по ДНК-маркерам родителей австралийской генерации и потомства первого и второго поколения российской генерации представляет значительный интерес для осуществления селекционно-племенной работы. Микросателлиты являются удобными генетическими маркерами в геноме сельскохозяйственных животных вследствие высокого уровня полиморфизма и стабильного аутосомного кододоминантного наследования [3,4,6,7].

В ранее проведенных исследованиях авторами статьи установлено, что в разрезе изучаемых генераций установлено в локусах TGLA126, TGLA122, TGLA227, ILST005, ETH185, ETH10, ETH225, BM1818 и BM2113 у потомков первого (F1) и второго (F2), снижение числа эффективных аллелей с 3,79 (ГРФ_АВСТР) до 2,59 (ГРФ_РФ_F2) аллеля в генерации и индекса Шеннона с 1,44±0,12 (ГРФ_АВСТР) до 0,99±0,12 (ГРФ_РФ_F2).

На основании полученных результатов была поставлена цель: оценить генетическую изменчивость в изучаемых генерациях герефордского скота, с использованием ДНК-маркеров – микросателитов, путем определения фактической и ожидаемой степени гетерозиготности.

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 [5]. 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. Для оценки генетической изменчивости в изучаемых генерациях герефордского скота нами был выполнен расчет наблюдаемой (Но) и ожидаемой (Не) степеней гетерозиготности и рассчитан индекс фиксации Райта (Fis), который позволяет оценить уровень снижения гетерозиготности индивидуума вследствие неслучайного спаривания внутри каждой группы.

Результаты анализа степени гетерозиготности в изученных микросателлитных локусах представлены в таблице 1.

Таблица 1. Фактическая и ожидаемая степени гетерозиготности

в изученных микросателлитных локусах

Генерация	Показатель	Локусы
		TGLA126	ILST005	ETH185	TGLA122	ETH 10	ETH 225	TGLA 227	BM 1818	BM 2113
ГРФ_АВСТР	Ho	0,967	0,500	0,267	0,533	0,300	0,500	0,552	0,455	0,700
	He	0,736	0,455	0,776	0,576	0,766	0,768	0,738	0,826	0,714
	UHe	0,749	0,479	0,789	0,585	0,779	0,781	0,751	0,866	0,726
	Fis	-0,313	-0,099	0,656	0,073	0,608	0,349	0,253	0,450	0,019
ГРФ_РФ_F1	Ho	0,962	0,923	0,615	0,346	0,500	0,731	0,654	0,500	0,577
	He	0,712	0,497	0,742	0,332	0,779	0,696	0,751	0,732	0,716
	UHe	0,726	0,517	0,756	0,339	0,794	0,710	0,765	0,759	0,730
	Fis	-0,350	-0,857	0,170	-0,042	0,358	-0,050	0,129	0,317	0,194
ГРФ_РФ_F2	Ho	1,000	0,500	0,400	0,400	0,400	1,000	0,800	0,667	1,000
	He	0,780	0,375	0,560	0,320	0,540	0,700	0,720	0,500	0,580
	UHe	0,867	0,500	0,622	0,356	0,600	0,778	0,800	0,600	0,644
	Fis	-0,282	-0,333	0,286	-0,250	0,259	-0,429	-0,111	-0,333	-0,724

Примечание: Не – ожидаемая степень гетерозиготности, Ho – фактическая степень гетерозиготности, UHe – объективно ожидаемая степень гетерозиготности Fis – индекс фиксации Райта.

Изменение гетерозиготности отдельных локусов (таблицa 1), определена только по двум локусам (ETH185 и ETH10) из девяти исследованных, наблюдаемое количество гетерозигот остаётся меньше ожидаемого во всех трёх эколого-генетических генерациях. Фактическая гетерозиготность остальных локусов, бывшая равной или меньше ожидаемой в завезённой исходной генерации (TGLA227, ILST005, ETH225, BM1818 и BM2113), в генерации ГРФ_РФ_F2 становится больше ожидаемой. Постепенное повышение уровня гетерозиготности в генерациях ГРФ_РФ_F1 и ГРФ_РФ_F2, рождённых в России, по-видимому, объясняется привлечением для воспроизводства стада быков-производителей из других популяций герефордов.

Фактическая и ожидаемая степени гетерозиготности в трёх последовательных эколого-генетических генерациях приводится в таблице 2.

Таблица 2. Фактическая и ожидаемая степени гетерозиготности в трёх последовательных эколого-генетических генерациях

Генерация	Ho	He	F	Fis
ГРФ_АВСТР	0,530±0,070	0,706±0,039	-0,176	0,222±0,109
ГРФ_РФ_F1	0,645±0,067	0,662±0,049	0,017	-0,014±0,128
ГРФ_РФ_F2	0,685±0,90	0,564±0,051	0,121	-0,213±0,107

Примечание: Не – ожидаемая степень гетерозиготности, Ho – фактическая степень гетерозиготности, F - разница Ho-He. «+/-» - избыток/дефицит гетерозигот, Fis – индекс фиксации Райта.

Как следует из данных таблицы 2, изучаемые генерации характеризуются различным уровнем генетического разнообразия. В целом, несмотря на отмеченную ранее тенденцию снижения генетического разнообразия, фактически наблюдаемая гетерозиготность в трёх последовательных поколениях несколько возрастает от 0,530 в генерации ГРФ_АВСТР до 0,685 в генерации ГРФ_РФ_F2.

Существенный дефицит гетерозигот (17,6%) наблюдался в популяции животных, рожденных в Австралии. На дефицит гетерозигот указывает также положительное значение индекса фиксации Fis (0,222). Некоторый избыток гетерозиготных генотипов выявлен в генерациях, рожденных в России, а именно -1,7% и 12,1% в F1 и F2, соответственно.

Вывод. На основании проведенных исследований установлено, что в локусах TGLA126, TGLA122, TGLA227, ILST005, ETH185, ETH10, ETH225, BM1818 и BM2113 у потомков первого (F1) и второго (F2), на фоне некоторого снижения числа эффективных аллелей и индекса Шеннона у местных потомков герефордов австралийской генерации, наблюдается одновременное повышение фактической гетерозиготности с 0,530 до 0,685.

Для более полной характеристики изучаемой популяции животных необходимо произвести оценку общности происхождения герефордского скота различных эколого-генетических генераций по полиморфизму микросателитных локусов.

Литература:

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

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

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

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Салихов А.Р., Седых Т.А. Хозяйственно-биологические особенности герефордской породы австралийской селекции при чистопородном разведении в условиях Южного Урала // Фундаментальные исследования. 2013. № 4-5. С. 1161-1163.

9. Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А. Биологические проблемы животноводства: монография. – М.:РАСХН, 2008. – 508 с.

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).