Полиморфизм микросателлитных локусов крупного рогатого скота герефордской породы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Полиморфизм микросателлитных локусов крупного рогатого скота герефордской породы

Шевелева О.М.

Часовщикова М.А.

Бахарев А.А.

Аннотация

Установлено, что в исследуемой популяции крупного рогатого скота число аллелей на локус составляет 6,93, при этом эффективных аллелей - 4,96, что составляет 71,6%. Увеличение числа аллелей в локусе сопровождается увеличением полиморфности. Наибольшим уровнем полиморфности характеризовался локус TGLA 53 (Ae=2,3). Средний уровень гетерозиготности составляет 0,77, ожидаемой - 0,692. Популяция имеет высокий уровень генетического разнообразия стада.

Ключевые слова: МИКРОСАТЕЛЛИТЫ, ПОЛИМОРФИЗМ, ЛОКУС, АЛЛЕЛЬ, ГЕТЕРОЗИГОТНОСТЬ, ГЕРЕФОРДСКАЯ ПОРОДА

Увеличение производства говядины возможно при рациональном использовании пород крупного рогатого скота. В Тюменской области разводится несколько пород мясного скота: это герефордская, лимузинская, шароле, салерс и обрак [1, 2]. Доля скота герефордской породы среди пород мясного направления продуктивности составляет 75% [3].

Герефордская порода крупного рогатого скота, обладая такими качествами, как скороспелость, крепость конституции, хорошее использование пастбищ, высокая мясная продуктивность, получила широкое распространение во многих странах мира [4].

Герефордская порода крупного рогатого скота в Тюменской области разводится с 1996 года. Популяция формировалась из племенных заводов Западной Сибири (Омская, Новосибирская области, Алтайский край, Республика Алтай). В октябре 2012 года для обновления имеющегося генофонда были завезены животные герефордской породы крупного рогатого скота из Швеции [5].

Отбор животных приводит к увеличению гомозиготности в стадах [6, 7]. Кроме того, в процессе адаптации к новым условиям среды порода претерпевает значительные генотипические изменения. Для того, чтобы охарактеризовать эти изменения, наиболее эффективно использовать анализ микросателлитного типирования, который не только характеризует генетическую структуру, но и позволяет оценить генетическое разнообразие сформировавшейся популяции [8, 9]. Микросателлиты являются ДНК-маркерами, которые используют для тестирования отцовства и верификации родословной скота, а также анализа связи с хозяйственно полезными признаками и генетическими заболеваниями [10, 11].

Цель исследований состояла в анализе полиморфизма микросателлитных локусов молодняка крупного рогатого скота герефордской породы.

Материалы и методы исследований

Исследования микросателлитных локусов проведены у молодняка крупного рогатого скота герефордской породы (n=35) ООО «Бизон» Тюменской области. Материалом для исследования являлись пробы ткани уха животных. Набор маркеров для анализа включал 15 микросателлитов: BM 1818, BM 1824, BM 2113, CSRM 60, CSSM 66, ETH 3, ETH 10, ETH 225, ILST 006, INRA 023, SPS 115, TGLA 53, TGLA 122, TGLA 126, TGLA 227. Выделение ДНК и идентификацию фрагментов амплификации проводили в Молекулярно-генетической лаборатории ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья» (г. Тюмень). В ходе проведения исследований рассчитаны следующие показатели: частота встречаемости аллелей (р) (1), число эффективных аллелей, или уровень полиморфности (Ае) (2), наблюдаемая гетерозиготность (Но) (3), ожидаемая гетерозиготность (Не) (4), индекс фиксации Райта (Fis) (5) по формулам, представленным ниже:

р=n/2N, (1)

где: n - число животных-носителей аллеля;

N - общее количество обследованных животных [12].

Ае=1/?рij2, (2)

где р - частота встречаемости j аллеля для локуса i, и суммирование распространяется на n аллелей [12].

Но=hj/n, (3)

где: hj - количество гетерозиготных генотипов в локусе;

n - общее количество генотипов в локусе [13].

Не=1 - ?рi2, (4)

где рi2 - квадраты частот аллелей локуса [13].

Fis= (Нe - Нo)/He, (5)

где: Не - ожидаемая гетерозиготность;

Но - наблюдаемая гетерозиготность [14].

Результаты и их обсуждение

По данным бонитировки 2017 года общее поголовье герефордского скота составляет 5000 голов, в том числе 3000 коров. Популяция отличается длительным сроком использования, средний возраст коров в стаде составляет 4,3 отёла. 30% коров в стаде - в возрасте старше 6 лет. Герефордская порода в области используется в качестве отцовской при промышленном скрещивании с коровами молочных и мясных пород. Животные в популяции характеризуются высокими продуктивными показателями, об этом свидетельствует классный состав стада: при бонитировке 2017 года 25% животных отнесены к классу элита-рекорд, 45% - к классу элита.

Суммарно в 15 локусах у животных герефордской породы обнаружено 104 аллеля. При этом в изучаемых локусах идентифицировано от 4,0 (ВМ 1824, INRA 023; TGLA 126) до 11 аллелей (CSSM 66). Среднее число аллелей на локус составляло 6,93. Для оценки генетического разнообразия, или уровня полиморфности, рассчитали число эффективных аллелей. Известно, что чем меньше число эффективных или активно действующих аллелей, тем ниже генетическое разнообразие в популяции. Расчеты показали, что число активно действующих аллелей колебалось от 2,3 в локусе TGLA 126 до 10,0 в локусе TGLA 53. Средний показатель уровня полиморфности исследуемых локусов составил 4,96 (табл. 1). Из общего числа идентифицированных локусов пять имели количество аллелей больше среднего уровня полиморфности и оставшиеся 10 - меньше: от 2,3 до 4,7 аллелей. В целом между общим числом аллелей в локусе и числом эффективных аллелей была установлена высокая положительная корреляционная зависимость: r=0,794 (р<0,001), из чего следует, что чем больше аллелей в локусе, тем выше уровень полиморфности и генетическое разнообразие популяции.

скот герефордская порода

Таблица 1. Характеристика полиморфизма локусных микросателлитов ДНК молодняка герефордской породы

Степень наблюдаемой гетерозиготности является показателем генетической изменчивости в популяции, это связано с тем, что гетерозиготы несут разные аллели. Гетерозиготность имеет положительное значение для адаптации животных к изменяющимся условиям среды. Наравне с наблюдаемой гетерозиготностью, оценивается показатель ожидаемой гетерозиготности, который точнее характеризует разнообразие исследуемой популяции.

Наибольшим уровнем наблюдаемой гетерозиготности характеризовался локус TGLA 53 - 0.906, наименьшим - локус TGLA 126 - 0,571. В свою очередь, наибольшей ожидаемой гетерозиготностью обладал локус CSSM 66 - 0,862, наименьшей - локус INRA 023 - 0,475. Средний показатель наблюдаемой гетерозиготности составлял 0,770, а ожидаемой был меньше и составлял 0,692. Для установления отклонения гетерозиготных генотипов от теоретически ожидаемой использовали значение индекса фиксации Райта (Fis), который может иметь положительные и отрицательные значения, в первом случае он показывает нехватку гетерозигот, во втором указывает на их избыток. Анализируя индекс фиксации, выяснили, что нехватка гетерозигот была по локусам BM 2113, CSSM 66, ETH 225, ILST 006, SPS 115, TGLA 126, при этом индекс фиксации был незначительным по величине и находился в диапазоне от 0,011 до 0,086. Избыток гетерозигот наблюдали по оставшимся девяти локусам, индекс фиксации колебался в диапазоне от минус 0,544 по локусу CSRM 60 до минус 0,038 по локусу TGLA 227. В среднем по 15 локусам индекс фиксации составлял минус 0,113, что свидетельствует об избытке гетерозигот. Таким образом, микросателлитный анализ показал высокий уровень генетического разнообразия в исследуемом стаде герефордского скота.

Выводы

1. В исследуемом стаде среднее число аллелей на локус составляло 6,93, из них эффективных аллелей - 4,96, или 71,6%. Увеличение числа аллелей в локусе сопровождалось увеличением уровня полиморфности. Наибольшим уровнем полиморфности характеризовался локус TGLA 53 (Ае=10,0), а наименьшим - TGLA 126 (Ае=2,3).

2. Средний уровень наблюдаемой гетерозиготности составлял 0,770, ожидаемой - 0,692, индекс фиксации Райта имел величину минус 0,113, что указывает на высокий уровень генетического разнообразия стада герефордского скота.

Список использованных источников

1. Шевелёва О.М., Логинов С.В Живая масса и показатели роста быков мясных пород в условиях Северного Зауралья // Агропродовольственная политика России. - 2016, № 8 (956). - С. 24-27.

2. Шевелёва О.М. Мясная продуктивность крупного рогатого скота французских мясных пород в условиях Северного Зауралья // АгроЭкоИнфо. - 2017, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/4/st_411.doc.

3. Шевелёва О.М., Бахарев А.А., Криницина Т.П. и др. Мясное скотоводство Тюменской области // Мир инноваций. - 2017, №1. - С. 65-69.

4. Гамарник Н.Г., Шевелёва О.М., Дуров А.С. Герефордский скот сибирской селекции. - Новосибирск. - 2017. - 309 с.

5. Бахарев А.А., Шевелёва О.М., Беседина Г.Н. Характеристика и история формирования мясного скотоводства Тюменской области // Мир Инноваций. - 2017, №1. - С. 65-69.

6. Часовщикова М.А., Свяженина М.А., Шевелёва О.М. Селекционные и биологические особенности черно-пестрого скота Тюменской области // Главный зоотехник. - 2015, №5-6. - С. 16-22.

7. Chasovshchikova M.A., Sheveleva O.M., Svjazhenina M.A. и others. Relationship between the genetic variants of kappa-casein and prolactin and the productive-biological characteristics of cows of the black-motley breed // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. Volume 9, Issue 7, July, 2017. - Р. 1038-1044.

8. Нурбаев С.Д., Омбаев А.М., Карымсаков Т.Н. и др. Характеристика генофонда крупного рогатого скота герефордской породы по микросателлитным ДНК // Современные проблемы сельскохозяйственных наук в мире: сборник научных трудов международной научно-практической конференции. - Казань. - 2016. - С. 33-36.

9. Седых Т.А., Гладырь Е.А., Долматова И.Ю. и др. Полиморфизм микросателлитных локусов крупного рогатого скота герефордской породы различных эколого-генетических генераций // Вестник АПК Ставрополья. - 2014, № 3. - С. 121-128.

10. Ashoory R., Amirinia C., Noshary A., Seydabadi H. Application of eighteen microsatellite markers in studies parentage testing and genetic diversity in Holstein cattles // International Journal of Biology, Pharmacy and Allied Sciences. - 2015, № 4(9). - P. 5823-5832.

11. Stevanovic J., Stanimirovic Z., Dimitrijevic V. [et al.]. Microsatellite DNA polymorphism and its usefulness for pedigree verification in Simmental cattle from Serbia // Acta Veterinaria (Beograd). - 2009, vol. 59, №. 5-6. - Р. 621-631.

12. Меркурьева Е.К. Генетические основы селекции в скотоводстве: учебное пособие. - М.: Колос. - 1977. - 174 с.

13. Айала Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. - М.: Мир. - 1988, т. 3. - 336 с.

14. Wright S. Variability within and among natural populations. - Chicago: Univ. press. - 1978, vol. 4.

Размещено на Allbest.ru