Изучение изменчивости микросателлитов при создании нового

НТП: животноводство и кормопроизводство
22. Georges M., Coppieters W., Charlier C., Agerholm J., Fredholm M.. A genetic marker test for brachyspina and fertility in cattle
// Мировой патент на изобретение № WO/2010/012690 приоритет от 27.07.2010.
23. Букаров Н.Г. Генетический код ВY-брахиспина в сертификатах голштинской породы // Молочное и мясное скотоводство. – 2010. – № 5. – С. 21-22.
24. Зиновьева Н.А., Попов А.Н., Эрнст Л.К., Морзанов 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.
25. Правила определения видов организаций по племенному животноводству // Утверждены Приказом Минсельхоза
России от 19 октября 2006 г. Приказ МСХ России № 402. – 2006.
26. Меркурьева Е.А., Абрамова З.В., Бакай А.В. и др. Генетика. – М., 1979.
27. Bendixen, C., Svendsen, S., Jensen, H., Panitz, F., Aasberg, A., Holm, L-E., Horn, P., Hоj, A., Thomsen, B., Nielsen, H., Jonker, M.Genetic
test for the identification of carriers of complex vertebral malformations in cattle // Патент мировой US 7104544, действует с 22 августа 2006 года.
28. Thomsen, B., Horn P., Panitz F., Bendixen E., Petersen A.H., Holm L. A missense mutation in the bovine SLC35A3 gene,
encoding a UDP-N-acetylglucosamine transporter, causes complex vertebral malformation. Genome Res. – 2006. – 16. – P. 97-105.
29. Meydan H., Yildiz M. A., Agerholm J.S. Screening for bovine leukocyte adhesion deficiency, deficiency of uridine monophosphate
synthase, complex vertebral malformation, bovine citrullinaemia, and factor XI deficiency in Holstein cows reared in Turkey//Acta
Veterinaria Scandinavica 2010. – V. 52. – P. 56-63. doi:10.1186/1751-0147-52-56.
30. Kanae, Y., Endoh, D., Nagahata, H., Hayashi, M.A. Method for detecting complex vertebral malformation in Holstein calves
using polymerase chain reactionprimer introduced restriction analysis. J Vet. Diagn Invest, 2005, 17: 258–262.
31. Kehrli, Jr., Marcus E., Shuster, Dale E. Diagnostic assays for genetic mutations associated with bovine leukocyte adhesion
deficiency// Патент США US 5234810, действует с 10 августа 1993.
32. Свидетельство о регистрации в Государственном племенном регистре лаборатории молекулярно-генетической экспертизы // Серия ПЖ77 № 000149, Приказ МСХ России № 595 от 29.11.2007 г.
THE CHARACTERISTICS OF REGIONAL POPULATIONS OF BREEDING BULLS FOR GENES
OF HEREDITY DISEASE
L.K. Ernst, E.A. Gladyr, P.V. Gorelov, E.A. Demidova, R.R. Shajdullin, T.H. Faizov, G.S. Sharafutdinov, F.S.
Sigabatullin, N.A. Zinovieva
Summary. Based on results of DNA testing performed in laboratory of molecular genetics expertise of the All-Russian state research
institute of animal breeding of the Russian academy of agricultural science the characteristic of the frequency of animals carrying the
heredity defect CVM (complex vertebral malformation) and BLAD (bovine leukocyte adhesion deficiency) in breeding and young bulls
was done. The average frequency of mutant alleles caused CVM and BLAD was 2.77 and 2.17 per cent, respectively. The analysis of aria
distribution of bulls carrying the recessive CV allele showed that the maximal carriers’ number was in Central, North-west and Privolzhskij
territory. The efficiency of DNA diagnostic for decrease of the carriers’ frequency in Holstein cattle population in Russia was shown.
Key words: heredity defects, complex vertebral malformation (CVM), bovine leukocyte adhesion deficiency (BLAD), molecular methods,
DNA, test systems
УДК 575.174:631.523.5
ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ МИКРОСАТЕЛЛИТОВ
ПРИ СОЗДАНИИ НОВОГО ТИПА МЯСНОГО СКОТА СИБИРИ*
Е.А. ГЛАДЫРЬ, кандидат биологических наук, зав.
лабораторией
ВИЖ Россельхозакадемии
Г.М. ГОНЧАРЕНКО, доктор биологических наук, зав.
лабораторией
СибНИИЖ Россельхозакадемии
П.В. ГОРЕЛОВ, кандидат биологических наук, научный сотрудник
ВИЖ Россельхозакадемии
Т.С. ГОРЯЧЕВА младший научный сотрудник
В.А. СОЛОШЕНКО, академик Россельхозакадемии,
директор
И.А. ХРАМЦОВА, кандидат сельскохозяйственных
наук, научный сотрудник
СибНИИЖ Россельхозакадемии
Н.А. ЗИНОВЬЕВА, член-корреспондент РАСХН, зам.
директора
ВИЖ Россельхозакадемии
E-mail: [email protected]
Резюме. Показан полиморфизм 13 микросателлитов у крупного рогатого скота симментальской, герефордской пород и
их помесей F1. Анализ аллелофонда изученных групп скота
*Исследования выполнены при финансовой поддержке
Минобрнауки РФ, проекты № 16.512.11.2212 и 14.740.12.0821.
30
показал высокое генетическое разнообразие. Среднее число
аллелей на локус составило 8,83±0,89, 6,92±0,71 и 7,17±0,78,
соответственно. У помесных животных F1 определены более
высокие уровни гетерозиготности и выявлен существенный
избыток гетерозигот, что, по всей видимости, связано с объединением аллелофонда исходных пород. Формирующийся
массив симментал-герефордских помесей характеризуется
высокой генетической консолидированностью (уровень
вероятности отнесения индивидуума к собственной популяции по микросателлитам составил 90,3 %), что обусловлено
жестким целевым отбором по показателям продуктивности и
типа. Вместе с тем он генетически близок к исходным породам.
У помесей F1 95,3 % всего разнообразия обусловлено внутрипопуляционными различиями и только 4,7 % приходится на
межпопуляционные различия. Предложенную систему анализа
на основе микросателлитов можно рассматривать в качестве
информативного инструмента для оценки интродукции исходных
пород при создании нового мясного типа скота Сибири.
Ключевые слова: микросателлиты, крупный рогатый скот,
изменчивость, создание новых типов.
Повышение генетического потенциала мясной
продуктивности разводимых пород скота и птицы на
основе использования лучших отечественных и зарубежных селекционных достижений – приоритетная
задача животноводства. Россия располагает племенными ресурсами, генетические возможности которых
на практике еще далеко не реализованы, и остается,
Достижения науки и техники АПК, №10-2011
НТП: животноводство и кормопроизводство
по данным ФАО, одной из немногих стран, обладающих разнообразием генофонда животных [1].
Несмотря на то, что метод микросателлитного анализа общепринят, как для индивидуальной, так и для
популяционной паспортизации животных, отечественные породы крупного рогатого скота практически не
идентифицированы по микросателлитным локусам [2].
На базе ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ВИЖ Россельхозакадемии
разработаны тест-системы микросателлитного анализа и
проведены исследования по молекулярно-генетической
характеристике пород и типов крупного рогатого скота
России, а также близкородственных им видов, используемых в системе межвидовой гибридизации [3...13].
Цель наших исследований – анализ процессов
изменчивости, протекающих в популяциях скота при
создании нового мясного типа.
Условия, материалы и методы. Исследования
выполняли на базе ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия
сельскохозяйственных животных» ВИЖ Россельхозакадемии с использованием коллекции биологического материала (ушные выщипы) мясного скота Сибири
в количестве 264 образцов, в том числе животных
мясного типа симментальской породы (n=156), герефордской породы (n=36) и симментал-герефордских
помесей F1 (n=72). Выделение ДНК и амплификацию
микросателлитов проводили с использованием макета
тест-системы для генетической экспертизы крупного
рогатого скота [4]. Анализ результатов осуществляли
методом капиллярного электрофореза с лазерной
детекцией фрагментов амплификации, используя
генетический анализатор ABI Prism 3130xl. Статистическую обработку данных выполняли с использованием
программного обеспечения GenAlEx, версия 6.4 [14].
Анализ принадлежности к собственной популяции проводили по Paetkau D. с соавторами [15].
Результаты и обсуждение. Анализ аллелофонда
симментальской и герефордской пород, а также их помесей показал высокое генетическое разнообразие изучаемых популяций. Среднее число аллелей на локус составило 8,83±0,89, 6,92±0,71 и 7,17±0,78 соответственно
(рис. 1), что сопоставимо с результатами, полученными
при исследовании других пород скота России, где величина этого показателя варьировала от 5,6 до 9,4 аллелей.
Число эффективных аллелей во всех трех популяциях
было примерно одинаковым и находилось в диапазоне
от 3,95±0,47 у помесей F1 до 4,06±0,43 у животных герефордской породы. Анализ уровня гетерозиготности
выявил несколько более высокие величины этого показателя у животных F1 – 75,7 % против 73,1 и 64,5 % у скота
симментальской и герефордской пород соответственно.
В популяциях симментальского скота и помесей F1 отмечен избыток гетерозигот (7,6 и 4,3 % соответственно),
в то время как в популяции герефордского скота, напротив,
выявлен их дефицит (12,5 %). Большой избыток гетерозигот
у помесей, по всей видимости, следствие объединения
аллелофонда исходных пород.
Исследование аллельных профилей помесной
популяции, в сравнении с исходными породами, позволяет проследить интродукцию исходных пород.
Как показано на примере маркера TGLA122 (рис. 2)
Рис. 2. Распределение частот аллелей локуса TGLA122 у
помесей F1 в сравнении с исходными породами: – симментальская порода; – герефордская порода; – помеси F1.
у помесей F1 наблюдается промежуточное значение
частот: аллеля 143 – 0,340, аллеля 151 – 0,188 и аллеля
153 – 0,049. В исходной симментальской породе скота
их частоты встречаемости равны 0,263 и 0,500, 0,381, у
герефордской – 0,107, 0,157 и
0,000. Таким образом, система анализа на основе микросателлитов информативна для
оценки интродукции исходных
пород при создании нового
мясного типа скота Сибири.
Анализ принадлежности
животных к собственной популяции показал, что полученные
помеси F1 представляет собой
консолидированный массив,
относительно обособленный
от исходных пород (рис. 3).
Вероятность отнесения индивидуума к собственной популяции по микросателлитам
для помесей F1 составила 90,3
%. Исходные породы также
формировали относительно
обособленные массивы, при
Рис. 1. Число аллелей (а) и уровень гетерозиготности (б) в исследуемых популяциях этом популяция симментальскота:
– среднее число аллелей (Na);
– среднее число аллелей с частотой более 5 % ского скота была более кон(Na≥ 5 %);
– число эффективных аллелей (Ne); – уровень наблюдаемой гетерозигот- солидированной, что, по всей
ности (Ho); – уровень ожидаемой гетерозиготности (He);
– индекс фиксации Fst (F).
видимости, отражает страте-
Достижения науки и техники АПК, №10-2011
31
НТП: животноводство и кормопроизводство
Рис. 3. Анализ принадлежности к собственной популяции
животных изучаемых популяций на основании анализа по
микросателлитам: – симментальская порода; – герефордская порода; – помеси F1.
гию селекционно-племенной работы, направленную на
поддержание типа конституции и совершенствование
продуктивных качеств.
Массив помесного скота, хотя и отличается высокой
консолидированностью и уникальностью генотипа,
вместе с тем генетически близок к исходным породам.
Мы установили, что 95,3 % всего разнообразия обусловлено внутрипопуляционными различиями и только
4,7 % приходится на межпопуляционные.
Анализируя генетические дистанции [16] и формирующуюся кластерную структуру генеалогического
Рис. 4. Дендрограмма генетических расстояний, построенная по Nei M. (1983).
дерева (рис. 4), следует отметить большую близость
созданного помесного массива скота к животным
симментальской породе.
Выводы. Таким образом, проведенные исследования показали, что массив симментал-герефордских
помесей F1, сформированный в рамках создания
нового типа мясного скота, характеризуется высоким
генетическим разнообразием, отличается высокой
консолидированностью и, хотя генетически и близок к
породам, используемым при его создании, имеет уникальный аллелофонд, который отражает интродукцию
аллелофонда исходных пород.
Литература.
1. Стратегия развития мясного животноводства в Российской Федерации на период до 2020 года // Приказ МСХ РФ, 10
августа 2011, UTR: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=EXP;n=308350.
2. Моисеева И.Г., Ушнов С.В., Столповский Ю.А., Сулимова Г.Е., Каштанов С.Н. Генофонды сельскохозяйственных животных:
генетические ресурсы животноводства России // отв. Ред. Захаров И.А. – М. Наука, 2006, 462 с.
3. Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А., Коновалова Е.Н., Гладырь Е.А., Бабаян О.В. Изучение влияния прилития крови голштинского
скота на изменение генофонда крупного рогатого скота отечественных пород с использованием ДНК-микросателлитов //
Зоотехния. – 2007. – № 12. – С. 2-4.
4. Гладырь Е.А., Горелов П.В., Маурчева В.Н., Шахин А.В., Чинаров Ю.И., Зиновьева Н.А. Оценка результативности тестсистемы на основе микросателлитов в проведении ДНК-экспертизы крупного рогатого скота // Достижения науки и техники
АПК. – 2011. – № 8. – С. 51-54.
5. Коновалова Е.Н., Львина О.А., Сельцов В.И., Зиновьева Н.А. Гены белков молока и микросателлитные профили в популяциях симментальского скота различного происхождения // Сельскохозяйственная биология. Серия: Биология растений.
Серия: Биология животных. – 2007. – № 6. – С. 35-40.
6. Зиновьева Н.А., Стрекозов Н.И., Молофеева Л.А. Оценка роли днк-микросателлитов в генетической характеристике
популяции черно-пестрого скота // Зоотехния. – 2010. – № 1. – С. 2-4.
7. 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. Серия: Биология животных. – 2010. – № 2. – С. 10-15.
8. Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А., Аль-Кейси Т.В., Лущихина Е.М., Даваахуу Л., Горелов П.В., Жунушов А.Т. Сравнительный анализ пород крупного рогатого скота Bos Taurus и домашнего яка Bos (Poephagus) Grunniens по микросателлитам
// Зоотехния. – 2010. – № 8. – С. 5-7.
9. Багиров В.А., Насибов Ш.Н., Кленовицкий П.М., Лесин С.А., Воеводин В.А., Зиновьева Н.А., Эрнст Л.К., В.В. Калашников,
В.А. Солошенко Сохранение и рациональное использование генофонда животных // Доклады РАСХН. – 2010. – № 2. – с 37-40.
10. Багиров В.А., Гладырь Е.А., Эрнст Л.К., Кленовицкий П.М., Зиновьева Н.А., Насибов Ш.Н. Сохранение и рациональное использование генетических ресурсов яка (Bos Mutus) // Сельскохозяйственная биология. Серия: Биология животных. – 2010. – № 2. – С. 37-42.
11. Аль-Кейси Т.В., Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А., Даваахуу Л., Горелов П.В. Оценка интродукции генофонда исходных
видов у гибридов Bos Taurus и Poephagus Grunniens Монголии с использованием микросателлитов // Проблемы биологии
продуктивных животных. – 2011. – Т. 1. – С. 6-8.
12. Гузеев Ю.В., Гладырь Е.А., Зиновьева Н.А., Эрнст Л.К., Демчук Н.П., Горелов П.В. Генетический мониторинг популяции серого украинского скота с использованием ДНК-маркеров // Проблемы биологии продуктивных животных, 2011. – Т. 1. – С. 17-19.
13. 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.
14. 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).
15. Paetkau D, Slade R, Burden M, Estoup A. Direct, real-time estimation of migration rate using assignment methods: a simulationbased exploration of accuracy and power.// Molecular Ecology, 2004, 13:55-65.
16. Nei M., Tajima F., Tateno, Y. Accuracy of estimated phylogenetic trees from molecular data // J. Mol. Evol., 1983, 19, 153-170.
THE STUDY OF MICROSATELLITE VARIABILITY DURING CREATION OF NEW SYBERIAN TYPE OF BEEF CATTLE
E.A. Gladyr, G.M. Goncharenko, P.V. Gorelov, T.S. Goryacheva, V.A. Soloshenko, I.A. Khramtsova, N.A. Zinovieva
Summary. The polymorphism of 13 microsatellites in Simmental and Hereford cattle breeds and their F1 crosses was studied. The analysis
of allele pool of the cattle groups analyzed showed the high degree of genetic diversity. The average number of alleles per loci was 8.83±0.89,
6.92±0.71 and 7.17±0.78, respectively. In F1 animal population the higher heterozygous degree and significant heterozygous excess was
observed that appearingly due to integration of allele pools of two initial breeds. The detail analysis of allele profiles of F1 population comparing
to initial breeds make it possible to trace their effect on the forming of allele pool of crossbred animals. The high degree of genetic consolidation
of created massive of Simmental-Hereford crosses (the assignment degree of individual to own population based on microsatellites was 90.3
per cent) as result of target selection for productive traits and type was observed. From the other hand the created massive of crossbred
animals is genetically closed to the initials breeds. 95.3 per cent of the overall genetic diversity was due to within population differences and
only 4.7 per cent was due to differences among populations. Thus, the system based on microsatellite analysis can be used as informative
tool for evaluation of the allele introduction of initial breeds during creation of new beef type Siberian cattle.
Key words: microsatellites, cattle, variability, creation of new types
32
Достижения науки и техники АПК, №10-2011