Сельскохозяйственная биология, 2011, № 2, с. 41-45.

УДК 636.1:575.17:577.29

ПОЛИМОРФИЗМ МИКРОСАТЕЛЛИТНОЙ ДНК У ЛОШАДЕЙ ЗАВОДСКИХ И ЛОКАЛЬНЫХ ПОРОД

В.В. КАЛАШНИКОВ, Л.А. ХРАБРОВА, А.М. ЗАЙЦЕВ, М.А. ЗАЙЦЕВА, Л.В. КАЛИНКОВА А

Изучали молекулярно-генетические особенности у лошадей 15 заводских и местных пород, разводимых в нашей стране. Животных протестировали по 17 локусам микросателлитной ДНК. В аллелофонде большинства пород были выявлены приватные аллели. Рассчитаны генетические расстояния между популяциями. Показаны значительные генетические различия между местными и заводскими породами лошадей.

Ключевые слова: генетика популяций, породы лошадей, микросателлитная ДНК.

Использование молекулярно-генетических маркеров при изучении генофондов популяций и пород открывает новые возможности для решения многих теоретических и практических вопросов, связанных с эволюцией видов, процессом породообразования, оценкой генетического сходства животных на индивидуальном и популяционном уровнях. Исследования, проводимые с середины 1990-х годов, доказали эффективность применения микросателлитных маркеров (1-2). Благодаря высокой вариабельности, кодоминантному наследованию и известной локализации в геноме они идеально подходят для изучения генетических особенностей и происхождения пород (3-6).
По данным международной Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО — Food and Agriculture Organization, FAO), Россия обладает десятой частью мировых породных ресурсов коневодства.  Государственный реестр селекционных достижений включает 40 пород лошадей, среди которых половина представлена уникальными отечественными породами, такими как орловская рысистая, донская, буденновская, терская. Не меньший интерес у исследователей из разных стран вызывают местные породы — алтайская, башкирская, бурятская, вятская, забайкальская, калмыцкая, мезенская, печорская, тувинская, якутская и другие популяции, приспособленные к существованию в суровых условиях Крайнего Севера, Калмыкии и Сибири.
Изучение и рациональное использование отечественных заводских и локальных пород имеет важное значение в связи с их адаптированностью к местным природно-климатическим условиям, устойчивостью к заболеваниям. Как правило, они обладают уникальным генофондом, что подтверждают данные о генетической структуре этих пород (7-9). В условиях сокращения численности и критического статуса ряда отечественных пород все более актуальным становится использование генетических методов для их сохранения (10).
Целью нашей работы был сравнительный анализ молекулярно-ге-нетических особенностей у лошадей заводских и местных пород, разводимых в России.
Методика. Полиморфизм микросателлитной ДНК оценивали у 1169 лошадей 15 пород. К группе заводских пород относились арабская (n = 319), чистокровная верховая (n = 443), ахалтекинская (n = 109), тракененская (n = 27), орловская (n = 99), русская (n = 14), стандартбредная (n = 50), французская рысистая (n = 13); к группе местных — алтайская (n = 29), бурятская (n = 11), вятская (n = 10), забайкальская (n = 11), мезенская (n = 12), тувинская (n = 11) и хакасская (n = 11). Животные были протестированы по 17 локусам микросателлитной ДНК, включенным в набор праймеров StockMarks® («Applied Biosystems», США).
ДНК выделяли из проб крови и волосяных луковиц с использованием наборов DiatomТМ DNA Prep 200 и ExtraGeneТМ DNA Prep 200 (ООО «Лаборатория Изоген», Россия). Образцы амплифицировали на термоциклере 2720 Thermal Cycler («Applied Biosystems», США) согласно рекомендациям производителя. Электрофорез продуктов амплификации осуществляли на автоматическом 4-капиллярном генетическом анализаторе ABI 3130 («Applied Biosystems», США). Интерпретацию графических профилей, полученных при генотипировании проб, и определение генотипов лошадей проводили с учетом контрольной пробы набора праймеров StockMarks и результатов участия в Международных сравнительных испытаниях Horse Comparison Test (Эдинбург, 2010 год).
Генетико-популяционный анализ, включавший оценку степени полиморфности (A_e), наблюдаемой (H_o) и ожидаемой (H_e) гетерозиготности, подсчет частоты встречаемости аллелей микросателлитных локусов, индекса фиксации (Fis), а также кластерный анализ популяций проводили с использованием компьютерных программ Microsoft Exсel 2003 и Statistica 6.0.
Результаты. При тестировании лошадей в каждом из 17 изученных микросателлитных локусов было идентифицировано от 6 до 15 аллелей. При этом в трех локусах обнаружены ранее не описанные аллели: AHT4^F встречался исключительно у ахалтекинских, ASB17^W — у алтайских, ASB23^G и ASB23^Н — у тувинских лошадей. Наиболее широкий спектр аллелей микросателлитных локусов (140 аллелей по 17 локусам), а также максимальное число приватных аллелей — 15 было выявлено у лошадей одной из древнейшихв мире ахалтекинской породы. Несколько меньшее число аллелей зарегистрировано у местных алтайских лошадей: 129 аллелей, из которых три были локализованы в двух микросателлитных локусах (ASB17^W, V и AНТ5^Р) и не встречались у представителей других пород (табл. 1, 2).

Среди рысистых пород самая высокая степень полиморфности микросателлитной ДНК была отмечена у орловского рысака, имеющего 4 аллеля, которые не встречались у других лошадей. Стандартбредные рысаки, родоначальник которых Гамблетониан Х имел заметную примесь крови чистокровной верховой породы, характеризовались наличием более консолидированного аллелофонда и двух приватных аллелей. Лошади русской рысистой породы, созданной в середине прошлого века методом сложного воспроизводительного скрещивания орловского и американского рысаков, обладали суммарным набором аллелей микросателлитных локусов обеих исходных пород. В ДНК французских рысаков, в прошлом имевших прилитие крови стандартбредной породы, обнаружен аллель HTG7L. Отметим, что рысаки разных пород отличались от верховых лошадей наличием аллелей  ASB17^F и HМS2^P, что может свидетельствовать о влиянии генов 10-й и 15-й хромосом на генетическую детерминацию резвого рысистого аллюра.

Практически для всех местных пород даже при небольшой численности протестированного поголовья была характерна высокая степень полиморфности микросателлитных локусов. При этом в генетической структуре шести пород выявлены приватные аллели, не встречавшиеся у завод-ских лошадей. По два приватных аллеля обнаружили у хакасских (ASB17^T, CA425^P), мезенских (HMS1^Н, LEX3^R) и забайкальских (HMS2^F, HMS6^Q), по одному — у бурятских (HMS7^Р) и тувинских (ASB23^G) лошадей (см. табл. 1). Для забайкальских, тувинских и хакасских лошадей была характерна высокая частота встречаемости аллеля HTG4^L (рис. 1), что также наблюдалось у лошадей ахалтекинской породы. В аллелофонде вятских лошадей не выявлено уникальных аллелей, однако и эта локальная порода имела отличающийся от других генетический профиль.
Средняя степень полиморфности обследованных пород варьировала в интервале 3,2-4,5, при этом культурные породы по сравнению с местными лошадьми обладали меньшей генетической изменчивостью вследствие влияния искусственного отбора (табл. 3). Наиболее низкая степень полиморфности микросателлитных локусов, как и структурных генов, была отмечена у лошадей чистокровной арабской породы.
Степень гетерозиготности обследованных популяций (Не) в среднем по локусам варьировала от 0,656 (арабская порода) до 0,748 (тувинская порода). В целом у лошадей заводских и местных пород этот показатель был достаточно высоким практически по всем изучаемым микросателлитным локусам, что позволяет использовать полиморфизм сателлитной ДНК для оценки гетерозиготности как отдельных животных, так и популяций.
Высокие значения среднего числа аллелей, приходящихся на один локус (NV), были зарегистрированы у лошадей ахалтекинской (8,2) и алтайской (7,5) пород. В семи популяциях отмечен недостаток гетерозиготных генотипов, о чем свидетельствует положительное значение коэффициента инбридинга (Fis). Избыток гетерозиготных генотипов наблюдался у орловских, русских и французских рысаков, тракененских и чистокровных верховых лошадей, а также у трех местных пород — алтайской, мезенской и хакасской.

Рис. 1. Распределение частоты аллелей микросателлитной ДНК у лошадей изученных местных пород, разводимых в России: А — тувинская, Б — хакасская, В — бурятская, Г — забайкальская.

Результаты кластерного анализа генетического сходства изученных пород лошадей представлены на дендрограмме (рис. 2), подтверждающей выраженную генетическую ди-вергенцию двух эволюционных ветвей, образованных заводскими и местными породами лошадей. Ис-ключение составляет только присутствие орловского рысака в группе местных пород, что объясняется не столько происхождением, сколько его систематическим использованием в качестве основного улучшателя местных лошадей в большинстве регионов страны.
Наибольший коэффициент генетического сходства по локусам микросателлитной ДНК (0,887) отмечали у русской рысистой и стандартбредной пород, что наглядно отражает процесс повышения кровности русского рысака. К этим двум генетически близким породам примыкает французский рысак, имевший прилитие крови стандартбредной породы. В подгруппе местных пород отдельной ветвью отстоит тувинская лошадь, популяция которой исторически формировалась в географической изоляции и поэтому в наименьшей степени подвергалась метизации с другими породами.
Таким образом, каждая из 15 изученных заводских и местных пород обладает характерной генетической структурой при наличии нескольких приватных аллелей. Наибольшая степень генетического разнообразия отмечена у лошадей древнейшей культурной породы — ахалтекинской, наименьшая — у животных арабской породы. Установлена высокая степень генетического сходства отечественных местных пород лошадей, которые имеют широкий спектр аллелей и образуют единый кластер, что свидетельствует об общности их происхождения. Выявленные генетические особенности разных пород дают дополнительную информацию для изучения их происхождения и могут быть использованы в программах по сохранению генофондов малочисленных популяций.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. M a r k l u n d  S.,  E l l e g r e n  H.,  E r i k s s o n  S.,  S a n d b e r g  K.,  A n d e r s-
s o n  L. Parentage testing and linkage analysis iun the horse using a set of highly polymorphic microsatellites. Animal Genetics, 1994, 25: 19-23.
2. B i n n s  M.M.,  H o l m e s  N.G.,  H o l i m a n  A.,  S c o t t  A.M. The identification of polymorphic microsatellite loci in the horse and their use in thoroughbred parentage testing. British Vet. J., 1995, 151: 9-16.
3. B o w l i n g  A.T.,  R u y i n s k y  A. The genetics of the horse. Wallington, UK, 2000.
4. B j o r n s t a d  G.,  R o e d  K.H. Breed demarcation and potential for bred allocation of horses assessed by microsatellites marker. Animal Genetics, 2001, 32: 59-65.
5. A b e r l e  K.S.,  H a m a n n  H.,  D r o g e m u l l e r  C.,  D i s t l  O. Genetic diversity in German draught horse breed compared with a group of primitive, riding and wild horses by means of microsatellite DNA markers. Animal Genetics, 2004, 35: 270-277.
6. L u i s  C.,  J u r a s  R.,  O o m  M.M.,  C o t h r a n  E.G. Genetic diversity and relationships of Portuguese and other horse breeds based on protein and microsatellite loci variation. Animal Genetics, 2007, 38: 20-27.
7. Д у б р о в с к а я  Р.М.,  С т а р о д у м о в  И.М. Аллелофонд локусов трансферрина, альбумина, эстеразы и групп крови лошадей 10 пород, разводимых в СССР. В сб. науч. тр. ВНИИ коневодства: Резервы повышения эффективности коневодства и коневодства и коннозаводства. Дивово, 1987: 55-69.
8. Х р а б р о в а  Л.А. Влияние селекции на генетическую структуру пород лошадей. В сб. науч. тр. ВНИИ коневодства: Научное обеспечение конкурентоспособности племенного, спортивного и продуктивного коневодства в России и странах СНГ. Дивово, 2007, ч. 2: 7-12.
9. Х р а б р о в а  Л.А.,  К а л и н к о в а  Л.В.,  З а й ц е в а  М.А. Генетическая дифференциация чистокровных пород лошадей по микросателлитным локусам. С.-х. биол., 2008, 2: 31-34.
10. Х р а б р о в а  Л.А.,  З а й ц е в  А.М. Методические рекомендации по ведению генетического мониторинга местных пород лошадей. Дивово, 2005.

POLYMORPHISM OF MICROSATELLITE DNA IN HORSES OF STUD AND LOCAL BREEDS

V.V. Kalashnikov, L.A. Khrabrova, A.M. Zaitsev, M.A. Zaitseva, L.V. Kalinkova

Molecular-genetic peculiarities were studied in horses of the fifteen stud and local breeds multiplied in our country. The animals were evaluated using 17 microsatellite DNA loci. The private alleles were revealed in allelofond of majority breeds. The genetic distances were calculated between populations. The significant genetic differences were showed between local and stud horse breeds.

Keywords: genetic diversity, horse breeds, microsatellite DNA.

Оформление электронного оттиска