ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ БЕЛКОВ МОЛОКА У РАЗНЫХ ВИДОВ

НТП: ЖИВОТНОВОДСТВО И КОРМОПРОИЗВОДСТВО
недостоверна (t d=1,0; p>0,1). У коров с генотипом
PRL ВВ величина надоев была промежуточной
(3130±225,8 кг). Различия продуктивности у живот
ных с генотипами PRLАА и PRLВВ (td=1,75; p>0,1) также
были несущественными.
По массовой доле жира молоко коров бестужевской
породы всех трёх генотипов практически не отличалось.
Разница составляет 0,02 %.
У животных симментальской породы с генотипом PRLАВ
содержание жира в продукции было несколько выше (на
0,05 %), чем у особей с генотипами PRLАА и PRLВВ. Однако
и в этом случае различия оказались недостоверными.
Выводы. Таким образом, лучшими показателями
молочной продуктивности среди коров бестужевской
породы отличаются животные с генотипом PRLВВ и PRLАВ.
Между особями симментальской породы досто
верных различий не установлено. При этом лучшие
результаты по удою и выходу молочного жира отмече
ны у коров с генотипом PRLАА.
Поскольку молочная продуктивность – полигенный
признак, то использование полиморфных вариантов
гена пролактина в качестве ДНКмаркёров может слу
жить дополнительным критерием отбора при селек
ции коров бестужевской и симментальской пород.
Литература.
1. Генофонды сельскохозяйственных животных: генетические ресурсы животноводства России//отв. Ред. Захаров И.А..
М.: Наука, 2006. – C. 462
2. Введение в ДНКтехнологии / Глазко В.И., Дунин И.М., Глазко Г.В., Калашникова Л.А. //. М.:ФГНУ «Росинформагро
тех», 2001. – C. 436
3. Калашникова В.В., Багиров В.А. Основные направления научных исследований в области генетики и селекции в животно
водстве.//Мат. междунар. науч. конф. СПб.: ВНИИГРЖ, 2007. – С. 611.
4. Маниатис Р. Методы генной инженерии. Молекулярное клонирование. – М.: Мир, 1989. – C. 247
5. Прохоренко Н.П. Современные методы генетики и селекции в животноводстве.//Мат. междунар. науч. конф. СПб.:
ВНИИГРЖ2007. – С. 35.
6. Разведение с основами частной зоотехнии: Учебник для вузов/Под общ. ред. Н.П. Костомахина. СПб.: Лань, 2006. – C. 448
7. Удина И.Г., Туркова С.О. и др. Полиморфизм гена пролактина (микросателлиты, ПЦРПДРФ) у крупного рогатого скота //
Генетика, 2001. – №4. – Т.37. – С. 511516.
8. Хабибрахманова Я.А. Полиморфизм генов молочных белков и гормонов крупного рогатого скота.//Автореф. канд. дисс. –
Лесные Поляны Моск. обл.,2009. – C. 20
9. Хатами С.Р., Лазебный О.Е. и др. ДНКполиморфизм генов гормона роста и пролактина у ярославского и чёрнопёстрого
скота в связи с молочной продуктивностью //Генетика, 2005. – №2.Т.41. – С.229236.
10. Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А. Биологические проблемы животноводства в XXI веке. М.:РАСХН, 2008. – C. 508
11. Яковлев А.Ф., Терлецкий В.П., Тыщенко В.И. и др. Использование полиморфизма ДНК и генов в селекции сельскохозяй
ственных животных.//Мат. междунар. науч.конф. СПб.: ВНИИГРЖ, 2007.С.1823.
DNA TECHNOLOGIES IN CATTLE BREEDING
I.Y. Dolmatova, I.T. Gareeva, A.G. Ilyasov
Summary. Polymorphism of the prolactin (PRL) gene was studied in the Bestushevskya and Simmentalskya cattle breeds.
Polymorphism of the prolactin (PRL) gene was examined by PCR – RFLP analysis: the RsaI polymorphism of exon 3 (A/B
variants) in the 100 samples of each breed. The frequencies of alleles and genotypes were counted. It is shown, that in the
Bestushevskya breed the highest dairy efficiency was observed in the subsample of cows with genotype BB, but in the
Simmentalskya breed the highest dairy efficiency was observed in the subsample of cows with genotype AA.
Key words: DNApolymorphism, prolactin gene, dairy efficiency, cattle.
УДК 637.12.045:636.082.12
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ БЕЛКОВ МОЛОКА
У РАЗНЫХ ВИДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ЖИВОТНЫХ
М.П. АФАНАСЬЕВ, кандидат биологических наук,
региональный директор
Компания «Де Лаваль»
Р.А. ХАЕРТДИНОВ, доктор биологических наук,
проректор
Казанская ГАВМ
Email: [email protected]
Резюме. Изучена экспрессия генов белков моло
ка у крупного рогатого скота бестужевской, холмо
горской, айрширской пород и овец пород прекос,
романовская. Установлено, что точечные мутации
Достижения науки и техники АПК, №022010
в локусах белков молока оказывают большое влия
ние на количественное содержание соответствую
щих белковых фракций, выявлены аллели, обеспе
чивающие повышенное содержание белков в моло
ке, а также обнаружен эффект гетерозиса по коли
честву белка у гетерогенных генотипов. Получен
ные сведения позволяют разработать новые гене
тические методы селекции молочного скота и овец
на повышение белковости и улучшение сыродель
ческих свойств молока.
Ключевые слова: крупный рогатый скот, корова,
овца, порода, молоко, белки, казеины, bлактогло
булин, мутация, аллель, генотип, экспрессия.
43
НТП: ЖИВОТНОВОДСТВО И КОРМОПРОИЗВОДСТВО
Биологическое значение и пищевую ценность мо
лочного белка трудно переоценить. На сегодняшний
день в молоке известно более 20 белковых компонен
тов, главными из них считаются αs1, β, κказеины и
βлактоглобулин, на долю которых в общей сложно
сти приходится до 70 % общего белка в молоке [1].
Кроме того, у них, в отличие от остальных белков, хо
рошо выражен генетический полиморфизм, то есть
имеется несколько молекулярных форм, различающих
ся по одной или двум аминокислотам. Различные мо
лекулярные формы одного и того же белка возникли в
результате мутации и закрепились в процессе микро
эволюции животных [2]. Аминокислотная последова
тельность этих молекулярных форм молочных белков
уже определена и гены (к ДНК), ответственные за их
синтез, выделены [3]. Поэтому генотип животных по
белкам молока легко устанавливается методами элек
трофореза или ПЦР анализа биологических жидкостей
организма [4]. В последние годы в научной литературе
появились сообщения о влиянии точечных мутацион
ных замен в генах на количество синтезируемого бел
ка, его функциональную активность и другие свойства
[5, 6, 7]. В этой связи цель наших исследований заклю
чалась в изучении экспрессии генов белков молока у
разных видов животных (крупного рогатого скота и
овцы). Для ее достижения решали следующие задачи:
дать количественную оценку встречаемости раз
ных молекулярных форм молочных белков в гомо и
гетерогенных состояниях у наиболее распространен
ных пород крупного рогатого скота и овец;
определить ранговую зависимость массовой доли
полиморфных фракций молочного белка от генотипа;
установить наиболее желательные генотипы при
селекции животных на повышение содержания белка
в молоке.
Условия материалы и методы. Исследования
проводили в племенных хозяйствах Республики Татар
стан «КИМ», «Учхоз КГАВМ», «Восточный», им. Тими
рязева, где определяли генотип и содержание белко
вых фракций в молоке 586 коров бестужевской, холмо
горской, айрширской пород; 150 овец пород прекос и
романовская. Продуктивность коров соответствовала
требованиям, предъявляемым к племенным животным,
и составляла в среднем по породам соответственно
3888; 5125 и 5274 кг молока на 1 голову в год; живая
масса овец была равна – 55 и 51 кг, ягнят при рождении
– 3,84 и 3,61 кг. Рационы кормления животных были
полноценными и удовлетворяли их потребности по
12и важнейшим питательным веществам.
Генотип животных и количество белка по фракциям
определяли методом электрофореза белков молока в
полиакриламидном геле и денситометрирования по
лученных фореграмм на микрофотометре ИФО451 [8].
Биометрическую обработку экспериментальных
данных с вычислением общепринятых величин про
водили на персональном компьютере с использова
нием статографического пакета программ.
Результаты и обсуждение. При электрофорезе
белков мы выявили следующие генетические типы:
коровьго молока по αs1казеина – ВВ и ВС; βказеину
– А1А1, А2А2, А1А2, ВВ, А1В, А2В; κказеину – АА, ВВ, АВ;
βлактоглобулину – АА, ВВ, АВ; в овечьем молоке по
βказеину – В1В2, АВ1В2; βлактоглобулину – АА, ВВ,
АВ. Исследования показали, мутационные замены в
локусах этих белков оказывают существенное влия
ние на количественное содержание соответствующих
белковых вариантов, то есть аллели одного и того же
гена обладают разной экспрессией. Например, алле
ли В и С αs1казеина отличаются мутационной заме
ной ГАА→ГГА в 192м кодоне и их белковые продукты
характеризуются измененным аминокислотным со
ставом Глу на Гли в соответствующей позиции. При
этом аллель В обеспечивает большее содержание в
молоке соответствующего ему генетического вариан
та белка, чем аллель С. Это отчетливо выражено у
гетерогенного типа ВС, в молоке которого на вариант
Таблица 1. Содержание генетических типов и вариантов белков в молоке коров
Белок и его генетические
типы и варианты
αs1-казеин:
ВВ
ВС
из них В
С
β-казеин:
А1 А1
А2А2
ВВ
А1А2
из них А1
А2
А1В
из них А1
В
А2В
из них А2
В
κ-казеин:
АА
ВВ
АВ
из них А
В
β-лактоглобулин: АА
ВВ
АВ
из них А
В
44
n
255
35
71
16
12
70
28
21
158
14
118
59
66
165
Бестужевская
г/100 мл
0,902±0,006
0,978±0,018
0,575±0,014
0,403±0,014
0,819±0,012
0,733±0,024
0,819±0,020
0,792±0,012
0,440±0,008
0,352±0,008
0,880±0,022
0,503±0,015
0,377±0,015
0,847±0,020
0,378±0,011
0,469±0,011
0,230±0,004
0,259±0,013
0,248±0,004
0,150±0,002
0,098±0,002
0,360±0,008
0,273±0,006
0,326±0,004
0,180±0,002
0,146±0,002
%
100
108
59
41
112
100
112
108
56
44
120
57
43
116
45
55
100
113
108
60
40
132
100
119
55
45
n
147
16
29
51
16
22
80
1
66
9
82
56
Холмогорская
г/100 мл
%
0,876±0,008 100
0,833±0,024 116
0,716±0,019 100
0,821±0,015 115
0,430±0,010 52
0,391±0,010 48
0,891±0,030 124
0,473±0,014 53
0,418±0,014 47
0,863±0,023 121
0,408±0,012 47
0,455±0,012 53
0,247±0,005 100
0,210±0,050 85
0,253±0,005 102
0,147±0,003 58
0,106±0,003 42
0,372±0,020 137
0,271±0,005 100
0,295±0,007 109
0,167±0,004 57
0,128±0,004 43
n
149
21
23
41
2
1
20
11
68
70
Айрширская
г/100 мл
0,905±0,009
0,826±0,022
0,699±0,021
0,790±0,010
0,415±0,009
0,375±00,009
0,895±0,082
0,460±0,079
0,435±0,079
1,020±0,103
0,400±0,094
0,620±0,094
0,222±0,004
0,244±0,010
0,158±0,006
0,086±0,006
0,420±0,018
0,323±0,006
0,376±0,007
0,205±0,004
0,171±0,004
%
100
118
100
113
53
47
112
51
49
146
39
61
100
110
65
35
130
100
116
55
45
Достижения науки и техники АПК, №022010
НТП: ЖИВОТНОВОДСТВО И КОРМОПРОИЗВОДСТВО
проявляется как у гомогенного типа В1В2, так и у гете$
рогенного АВ1В2.
Возможный гомогенный тип АА у овец вероятно
очень редок и в исследованных популяциях пород пре$
кос и романовская он не выявлен. По содержанию бел$
ка варианта А в молоке гетерозиготных овец АВ1В2,
можно предположить, что экспрессия аллеля А зна$
чительно ниже, чем аллеля В (В1В2), поскольку на β$
казеин варианта А приходилось лишь 21,4…24,7 %
белка, а варианта В1В2 – 75,3…78,6 %. Следователь$
но, экспрессия аллеля В выражена более чем в 3 раза
лучше, нежели аллеля А.
У овец с гетерогенным типом АВ1В2 β$казеина, так$
же как у коров, наблюдался гетерозис по содержанию
этого белка в молоке. У животных с таким типом у обе$
их пород оно было выше, чем у гомозигот В1В2, на
10…11 %. Таким образом, гетерозис по белкам моло$
ка у гетерозиготных особей характерен не только для
крупного рогатого скота, но и для животных других
видов.
Преимущество гетерогенного типа АВ, в сравне$
нии с гомогенным типом АА, выявлено также у друго$
го белка молока коров – κ$казеина. Но это не обус$
ловлено эффектом гетерозиса, поскольку в молоке
коров бестужевской породы наибольшим было содер$
жание белка генетического типа ВВ (0,259 г/100 мл).
Поэтому можно предположить, что его концентрация
находится в следующей зависимости от генотипа ко$
ров: ВВ>АВ>АА и экспрессия аллеля В выше, чем ал$
леля А. Однако такая гипотеза не получила подтверж$
дения у генетического типа АВ, у которого из общего
количества κ$казеина на варианте А приходилось зна$
чительно больше белка (58…65 %), нежели на вариант
В (35…42 %). Следовательно, вопрос о экспрессии
аллелей к$казеина остается открытым. Тем не менее
можно заключить, что генетические различия между
вариантами А и В κ$казеина, характеризующиеся дву$
мя мутационными заменами в 136$й и 148$й позициях
макропептида, оказывают существенное влияние на
количество синтезируемого белка, как у гомо$, так и
гетерогенных коров.
Наибольшее количество основного белка молоч$
ной сыворотки – β$лактоглобулина соответствовало
генетическому типу АА, наименьшее – ВВ, промежу$
точное – АВ. Аллель А, имеющий мутационные заме$
ны 64 ГГТ→ГАТ и 118 ГЦЦ→ГТЦ, в сравнении с алле$
лем В, обеспечивал повышенное содержание β$лак$
тоглобулина в молоке и в гетерогенном состоянии.
Так, при генотипе АВ из общего количества β$лактог$
лобулина на вариант А приходилось 55…57 %, а на
вариант В – 43…45 %. Сле$
Таблица 2. Содержание генетических типов и вариантов белков в молоке довательно, степень эксп$
овец
рессии аллеля А, как в
гомо$, так и в гетерогенном
Белок и его генетические
Прекос
Романовская
состоянии значительно
типы и варианты
n
г/100 мл
%
n
г/100 мл
%
β-казеин:
В1В2
115 1,484±0,023 100 25 1,555±0,017 100 выше, чем аллеля В.
Это заключение подтвер$
0,645±0,013 43,5
0,714±0,025 45,9
из них В1
0,839±0,016 56,5
0,841±0,061 54,1 ждается данными, получен$
В2
5 1,650±0,056 111 5 1,712±0,046 110 ными при исследовании овец.
АВ1В2
из них А
0,353±0,026 21,4
0,423±0,028 24,7 У них количество генетичес$
0,620±0,052 37,6
0,597±0,066 34,9 ких вариантов А и В β$лактог$
В1
0,677±0,53 41,0
0,692±0,080 40,4 лобулина в молоке гетерози$
В2
β-лактоглобулин: АА
46 0,645±0,017 103 10 0,687±0,049 110 гот АВ составляло соответ$
ВВ
20 0,629±0,042 100 4 0,623±0,045 100 ственно
52,3…56,9
и
АВ
54 0,830±0,020 132 16 0,736±0,036 118 43,1…47,7 % (табл. 2). Высо$
из них А
0,434±0,019 52,3
0,419±0,025 56,9 кая экспрессия аллеля А, в
В
0,396±0,009 47,7
0,317±0,019 43,1 сравнении с аллелем В, со$
Достижения науки и техники АПК, №022010
45
В приходилось 59 % белка, а на вариант С – лишь 41 %
(табл. 1). Кроме того, наличие мутации в кодоне 192,
приводило к эффекту гетерозиса у гетерогенного типа
ВС, у которого содержание в молоке, по сравнению с
гомогенным типом ВВ, было выше на 8 %
Аналогичные различия обнаружены у генетических
вариантов β$, κ$казеинов и β$лактоглобулина. Так, по
β$казеину варианту А1, имеющему мутационную замену
67 Про→Гис, соответствовало наибольшее, В – с за$
менами 67 Про→Гис и 122 Сер→Арг – среднее, а пер$
воначальному варианту А2 – наименьшее содержание
белка в продукции. В молоке коров с гетерогенными
типами А1А2 и А1В из общего количества β$казеина на
вариант А1 приходилось 51…57 %, а на варианты В и А2
– 43…49 %. У коров с типом А2В содержание белка
варианта В было на 10…22 % выше, чем варианта А2.
Такие же количественные соотношения между вари$
антами А1, А2, В сохранились и в их гомогенном состо$
янии, то есть у типов А1А1, А2А2 и ВВ. Содержание β$
казеина в молоке коров с генотипом А1А1 и ВВ было на
12…18% выше, чем у животных с генотипом А2А2. Сле$
довательно, аллель А1 обеспечивает повышенное со$
держание соответствующего ему варианта β$казеина
в сравнении с аллелями В, А2.
У гетерогенных типов А1В и А2В, как и по αs1$казеину,
обнаружен эффект гетерозиса. Они превосходили жи$
вотных гомогенных типов А1А1, А2А2 и ВВ по количеству
белка на 3…46 %. При этом в молоке коров с геноти$
пом А1А1 содержание β$казеина оказалось достаточно
высоким и почти равным с его количеством у животных
гетерогенных типов А1В и А2В. У гетерогенного типа А1А2
такого явления не обнаружено, концентрация белка в
продукции коров с таким генотипом было промежуточ$
ным между гомогенными типами А1А1 и А2А2.
Таким образом, содержание β$казеина в молоке
коров во многом определяется их генотипом по этому
белку. Такая зависимость имеет следующую законо$
мерность: А1В, А2В> А1А1, ВВ, А1А2 > А2А2.
Аналогичные различия между генетическими ти$
пами и вариантами β$казеина обнаружены у овец. У
них в молоке выявлены два типа этого белка, обозна$
ченные, как и у коров, буквами А и В. Однако в отличие
от коров гомогенный тип ВВ у овец состоит из двух
самостоятельных белковых единиц, обозначенных
символами В1 и В2. В гомогенном типе β$казеина со$
держание белковой молекулы В2 значительно выше,
чем В1, и составляет 54,1…56,5 %, против 43,5…45,9
% (табл. 2). Следовательно, аллель В отвечает за син$
тез двух молекул белка, из которых В2 имеет количе$
ственное превосходство. Эта зависимость хорошо
НТП: ЖИВОТНОВОДСТВО И КОРМОПРОИЗВОДСТВО
хранилась и в гомогенном состоянии. В молоке овец типа
АА его содержание составляло 0,645…0,687 г/100 мл, что
на 0,016…0,064 г/100 мл (3…10 %) больше, чем у типа ВВ.
Причем у овец, в отличие от коров, в молоке живот
ных гетерогенного типа АВ наблюдался аналогичный с
βказеином гетерозис. В продукции овец с таким типом
количество белка оказалось выше, чем у гомозиготных
особей АА и ВВ, на 8…32 %. Следовательно, у овец со
держание βлактоглобулина в молоке характеризуется
следующей зависимостью от генотипа: АВ>АА>ВВ.
Обнаруженные различия имеют важное селекци
онное значение, поскольку путем целенаправленного
отбора и подбора животных можно добиться накопле
ния в их генотипе желательных аллелей, обеспечива
ющих высокую белковость молока.
Выводы. Таким образом, точечные мутации в ло
кусах белков молока, приводящие к замене одной или
двух аминокислот в молекуле, оказывают существен
ное влияние на количественное содержание белко
вых фракций. При этом у коров превосходство имеют В
аллели αs1 и кказеина; А1, Валлели βказеина; Аал
лель βлактоглобулина, у овец – В1В2аллель βказеина;
Ааллель βлактоглобулина. Полученные данные позво
ляют разработать принципиально новые методы се
лекции молочного скота и овец на повышение белко
вости и улучшение сыродельческих свойства молока,
основанные на отборе и подборе животных по геноти
пу на молекулярном уровне.
Литература.
1. Тепел А. Химия и физика молока. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 623 с.
2. Машуров А.М. Генетические маркеры в селекции животных. – М.: Наука.1980. – 315 с.
3. Горбатова К.К. Физико(химические и биохимические основы производства молочных продуктов. – С.(Пб.:
ГИОРД, 2004. – 352 с.
4. Калашникова Л.В., Дунин И.М., Глазко В.И. Селекция ХХІ века: использование ДНК(технологий. – М.: ВНИИп(
лем, 2001. – 34 с.
5. Глазко В.И., Дунин И.М., Глазко Г.В. и др. Введение в ДНК – технологии. – М.: Изд. Росинформагротех, 2001. – 436 с.
6. Эрнст Л.К. Роль биологии в развитии животноводства в XXI веке.//Достижения науки и техники АПК. – 2008. –
№10. – С. 7(8
7. Зиновьева Н.А. Молекулярно(генетические методы и их использование в свиноводстве.//Достижения науки и тех(
ники АПК. – 2008. ( №10. – С. 34(3
8. Хаертдинов Р.А. Методические рекомендации по проведению качественного и количественного анализа белков
молока методом электрофореза в полиакриламидном геле. – М.: ВАСХНИЛ, 1989. – 31 с.
GENES’ EXPRESSION OF MILK PROTEINS IN DIFFERENT TYPES OF FARM ANIMALS
M.P.Afanasyev, R.A.Khaertdinov
Summary. Genes‘ expression of milk proteins in the following cattle breeds as Bestutizhev, Kholmogor, Irshire and
sheep breeds as Precoce, Romanov‘s was studied. It was established, that point mutations in protein loci of milk
influence on qualitative content of corresponding protein fractions and the alleles were found out which secure the
increased protein content in milk, and also the effect of heterosis on protein quantity in heterogenous genotypes was
revealed. The data obtained help to work out principally new genetic methods of dairy cattle and sheep selection to
increase protein and improve cheesemaking qualities of milk.
Key words: cattle, cow, sheep, breed, milk, proteins, caseins, вlactoglobulin, mutation, allele, genotype, expression.
УДК 619:616
ДИНАМИКА РОСТА И РАЗВИТИЯ НОВОРОЖДЕННЫХ
ТЕЛЯТ ПРИ ДЕФИЦИТЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ЕГО
КОРРЕКЦИИ
А. В. АНДРЕЕВА, доктор биологических наук, про(
фессор
О. Н. НИКОЛАЕВА, кандидат биологических наук,
ассистент
Р. Г. НАСРЕТДИНОВ, аспирант
Башкирский ГАУ
E(mail: [email protected]
Резюме. Рассматриваются основные показатели
роста и развития новорожденных телят при дефиците
меди, цинка, селена и после применения солей этих
микроэлементов в комплексе с фитопробиотиками, а
также селеносодержащих препаратов. Показано, что
дефицит микроэлементов вызывает нарушения рос(
46
та и развития животных, а комплексное использова(
ние солей микроэлементов, фитопробиотиков и вита(
минов оказывает ростостимулирующий эффект. Наи(
лучшие результаты при дефиците меди и цинка обес(
печивает использование их сернокислых солей в ком(
плексе с фитопробиотиками с люцерной и барбари(
сом (среднесуточный прирост массы тела увеличи(
вается в 1,38 раза); а при нехватке селена – примене(
ние селенита натрия вместе с тривитом (среднесу(
точный прирост увеличивается в 2,23 раза).
Ключевые слова: телята, микроэлементозы, пока(
затели роста и развития, соли микроэлементов, се(
ленсодержащие препараты, фитопробиотики.
Получение и выращивание здорового молодняка –
Достижения науки и техники АПК, №022010