РОЛЬ ГЕНОВ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА (DGAT1, TG5) В

УДК 636. 082. 12
РОЛЬ ГЕНОВ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА (DGAT1, TG5) В
УЛУЧШЕНИИ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПОЛЕЗНЫХ ПРИЗНАКОВ
КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
*Зиннатова Ф.Ф. – к.б.н., н.с.; Зиннатов Ф.Ф. – к.б.н., доцент
*Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Россельхозакадемии, г.Казань
Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: генотип, полиморфизм, липидный обмен,
молочная продуктивность, коровы, первотелки.
Key words: genotype polymorphism, lipid metabolism, milk production,
cows, heifers.
Введение. В виду увеличения спроса на мясную и молочную
продукцию, на сегодняшний день актуальной проблемой является
изучение генетической информации о полиморфизме маркеров
являющихся генами-кандидатами липидного обмена у крупного рогатого
скота.
Одними из важных генов липидного обмена являются ген – DGAT1
и TG5. Локус количественного признака (QTL), влияющий на процентное
содержание жира в молоке, был картирован на хромосоме 14 в геноме Bos
aurus как маркер, влияющий на качество молока [3]. Анализ
последовательности
нуклеотидов
позволил
идентифицировать
последовательность как структурную геномную область гена DGAT1,
который кодирует ацилСоА-диацилглицерин-ацилтрансферазу1.
Известно, что неконсервативная замена К232А (лизина на аланин) в
последовательности этого гена снижает содержание жира в молоке коров.
Таким образом, аллель, содержащий лизин в 232 положении, является
наиболее желательным, поскольку коровы, несущие этот аллель гена (КК
и КА), производят более жирное молоко, чем гомозиготные коровы с
генотипом АА, содержащий аллель, где в 232 положении располагается
аланин.
Тиреоглобулин (TG5) – гликопротеин, предшественник тироидных
гормонов трийодтиронина (ТЗ) и тетрайодтиронина (Т4). Ген гормона
тиреоглобулина ранее рассматривался в качестве функционального и
позиционного гена-кандидата мраморности мяса [5]. На основании QTL
исследований, проведенных на молочных породах крупного рогатого
скота, а также из-за влияния этого гена на жировой метаболизм считают,
что ген гормона тиреоглобулина связан с молочной продуктивностью и
качественным составом молока. Наиболее желательным для введения
164
селекции на основе молекулярно-генетического анализа является генотип
ТТ.
Исходя из выше изложенного целью данного исследования явилось
молекулярно-генетическое тестирование полиморфизма генов липидного
обмена и их взаимосвязи с показателями молочной продуктивности.
Материалы и методы. Исследования проводились на 106 голов
коров и 57 голов первотелок отечественной селекции татарстанского типа
холмогорской породы СХПК имени Вахитова Кукморского района
Республики Татарстан. ДНК выделяли из лейкоцитов крови в количестве
100 мкл с использованием специального набора реагентов согласно
методике, представленной изготовителем. В предварительных опытах
была разработана программа проведения ПЦР с некоторыми изменениями
температурных и временных режимов реакции, что обеспечило
оптимальную апмлификацию.
После амплификации каждый полученный фрагмент ДНК
исследуемых нами генов был подвергнут расщеплению с помощью
эндонуклеаз рестрикций AcoI, BstXI2 соответственно. Гидролиз проводили
в соответствии с рекомендациями изготовителя.
Визуализация фрагментов осуществлялась электрофоретическим
разделением продуктов рестрикции в 2 % агарозном геле в присутствии 5
мкл 10% бромистого этидия, фиксировали и документировали с помощью
специальной видеосистемы.
Результат и обсуждения. При анализе 163 голов крупного рогатого
скота в СХПК им. Вахитова Кукморского района РТ установлено, что из
57 первотелок 75,4% несут гомозиготный генотип DGAT1АА, остальная
часть (24,6%) относилась к генотипу DGAT1AК (Рис.1). Первотелки,
несущие в своем геноме желательный генотип DGAT1КК, в данной
популяции крупного рогатого скота отсутствовали. Частота встречаемости
аллелей А и В составила 0,88 и 0,12 соответственно. Среди 106 коров
85,8% имели гомозиготный генотип – DGAT1АА, 14,2% – генотип DGAT1AК.
Животных, несущих желательный гомозиготный генотип DGAT1КК, среди
исследуемой популяции коров не выявили. Частота встречаемости аллеля
А – 0,93, и аллеля К – 0,07.
Рис. 1. Полиморфизм гена DGAT1 у коров татарстанского типа
холмогорской породы
165
В результате методом ПЦР-ПДРФ анализа по локусу гена
тиреоглобулин, среди 57 первотелок у 86,0% обнаружен гомозиготный
генотип TG5CC, у 14,0% гетерозиготный генотип TG5TC (Рис.2).
Гомозиготные животные по желательному аллелю Т среди первотелок
отсутствовали. Частота встречаемости аллеля С составила – 0,93 и аллелея
Т – 0,07. При тестировании 106 коров по гену TG5 68,9% коров имели
генотип TG5CC, 28,3% – гетерозиготный генотип TG5TC, и лишь 2,8%
животных оказались с желательным генотипом TG5TT. Частота
встречаемости аллеля C – 0,83 и аллеля T – 0,17.
15
14 13 12 11 10 9
8
7
6
5
4
3
2
1
Рис. 2. Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ анализа гена
тиреоглобулин
Примечание: 1- ДНК-маркер 1500-100 п.н. (СибЭнзим); 2 – цельный ПЦРфрагмент 548 п.н.; 3 - генотип ТТ (473/75 п.н.); 4,5,7,9,10,11,12,13,14,15 – генотип СС
(295/178/75 п.н.); 6,8 – генотип СТ (473/295/178/75 п.н).
Дальнейшим этапом нашего исследования явилось изучение
взаимосвязи полиморфизма генов DGAT1 и TG5 с показателями молочной
продуктивности.
Таблица – Ассоциация генотипов гена DGAT1 с молочной
продуктивностью коров и первотелок СХПК имени Вахитова
Гено
тип
Колво
гол
Молочная продуктивность
удой, кг
АА
АК
91
15
6149±90,0
5827±297,9
АА
АК
43
14
4921±92,0
4728±161,5
жир, %
белок, %
коровы
3,77±0,020 3,15±0,009
3,82±0,056 3,17±0,021
первотелки
3,62±0,040 3,03±0,017
3,79±0,066 3,06±0,018
выход жира,
кг
выход белка,
кг
232,0±3,77
223,1±12,22
193,8±2,80
184,6±9,10
177,6±3,43
179,4±7,03
149,2±12,85
144,7±5,19
Так, анализ ассоциации полиморфизма гена DGAT1 с молочной
166
продуктивностью у коров показало, что наибольшим удоем (6149 кг),
выходом жира (232,0 кг) и белка (193,8 кг) характеризовались животные,
несущие генотип DGAT1АА (таблица). Так, разница со сверстницами с
генотипом DGAT1АК составила 322 кг молока, 8,9 кг жира и 9,2 кг белка
соответственно.
А вот результаты сравнительного анализа у первотелок показали, что
наивысший удой и выход белка были у особей, несущих генотип
DGAT1АА, это на 183 кг молока и 4,5 кг белка больше, чем у первотелок
генотипа DGAT1АК. Однако они уступали по выходу жира животным
генотипа DGAT1АК на 1,8 кг соответственно.
Таким образом, обобщая полученные данные необходимо отметить, что
животные-носители желательного генотипа DGAT1КК, среди 163 коров и
первотелок СХПК им. Вахитова отсутствовали. Основным преимуществом
по показателям молочной продуктивности обладали животные-носители
гетерозиготного генотипа DGAT1АК.
Изучение ассоциации полиморфизма гена тиреоглобулина с
молочной продуктивностью показало, что коровы, несущие генотип
TG5CT, имели преимущество по всем показателям. Так, разница со
сверстницами, несущими генотипы TG5CС и TG5ТТ, составила по удою 1 кг
и 50 кг молока, по содержанию жира 0,02-0,01% и белка 0,01-0,02%, по
выходу жира 1,3-2,5 кг и белка 0,7-1,6 кг соответственно.
Анализ ассоциации полиморфизма гена TG5 с молочной
продуктивностью первотелок показал, что основное преимущество почти
по всем показателям было у животных-носителей генотипа TG5CС, за
исключением лишь содержания жира в молоке, но этот факт не повлиял на
общий выход жира. По отношению к сверстницам, несущим генотип
TG5CT, разница составила по удою 45 кг молока, по содержанию белка
0,06%, по выходу жира 1,4 кг и белка 4,3 кг соответственно. По
жирномолочности преимущество было у первотелок, несущих в своем
геноме гетерозиготный генотип TG5CT, разница со сверстницами составила
0,01%.
Таким образом, коровы СХПК им. Вахитова, несущие генотип TG5СТ,
обладают наилучшими показателями молочной продуктивности. Первотелки,
несущие генотип TG5СС, отличались белковомолочностью.
Заключение. Обобщая полученные результаты молекулярногенетического анализа коров и первотелок СХПК имени Вахитова, можно
констатировать, что особи, несущие в своем геноме аллель К по гену DGAT1 и
аллель Т по гену TG5, имеют наилучшие показатели молочной продуктивности.
В связи с этим необходимо включать в селекционно-племенные программы
тестирование животных по генам липидного обмена, а вновь выявленных
животных-носителей желательных аллель скрещивать с препотентными
быками-производителями для получения потомства с выдающимися
показателями молочной продуктивности.
167
ЛИТЕРАТУРА: 1. Ларионова П.В. Разработка систем анализа и
изучение полиморфизма некоторых ДНК-маркеров липидного обмена
крупного рогатого скота / П.В. Ларионова, М. Гутчер, Н.А. Зиновьева [и
др.]// Биотехнология в мире животных и растений. Бишкек. 2005. С. 174 177. 2. Максименко В.Ф. Новые системы молекулярно-генетического
маркирования генома ярославской породы скота // Селекционные и
технологические основы повышения продуктивности с.-х. животных.
Ярославль. 2005. Ч.2. С. 29 - 33. 3. Grisart B. Positional candidate cloning of
a QTL in dairy cattle: identification of a missense mutation in the bovine
DGAT1 gene with major effect on milk yield and composition / B. Grisart, W.
Coppieters, F. Farnir [et.al.] // Genome Research. 2002. V. 12(2). P. 222 - 231.
4. Pareek C.S. DGAT1 K232A quantitative trait nucleotide polymorphism in
Polish Black-and-White cattle /C.S. Pareek , U. Czarnik, T. Zabolewicz [et.al.] //
Journal of Applied Genetics. 2005. V. 46. P. 85 - 87. 5. Thaller G., Kramer
W.,Winter A., Effects of DGAT1 variants on milk production traits in German
cattle breeds / G. Thaller, W. Kramer, A. Winter // Journal of Animal Science.
2003. V. 81. P. 1911 -1918.
РОЛЬ ГЕНОВ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА (DGAT1, TG5) В УЛУЧШЕНИИ
ХОЗЯЙСТВЕННО-ПОЛЕЗНЫХ ПРИЗНАКОВ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
Зиннатова Ф.Ф., Зиннатов Ф.Ф.
Резюме
Проведено молекулярно-генетическое тестирование полиморфизма
генов DGAT1 и TG5 коров и первотелок, а также выявлены животные с
наилучшими показателями молочной продуктивности во взаимосвязи с
полиморфными вариантами генов липидного обмена.
ROLE OF LIPID METABOLISM GENES (DGAT1, TG5) IN IMPROVING
ECONOMICALLY VALUABLE TRAITS CATTLE
Zinnatova F.F., Zinnatov F.F.
Summary
A molecular genetic testing DGAT1 and TG5 gene polymorphism cows
and heifers, as well as identifying animals with the best milk production in
association with polymorphic variants of genes of lipid metabolism.
168