doi: 10.15389/agrobiology.2017.2.251rus
УДК 636.32/.38:575.113:577.2.08:51-76
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 14-36-00039.
ОЦЕНКА БИОРАЗНООБРАЗИЯ У МЕЖВИДОВЫХ ГИБРИДОВ РОДА
Ovis С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ STR- И SNP-МАРКЕРОВ
Т.Е. ДЕНИСКОВА1, А.В. ДОЦЕВ1, В.А. БАГИРОВ1,
К. ВИММЕРС2, Х. РЕЙЕР2, Г. БРЕМ3, Н.А. ЗИНОВЬЕВА1
Интрогрессия диких и домашних родственных видов рассматривается как перспективный способ повышения генетического разнообразия в популяциях сельскохозяйственных животных. Нашей целью стало изучение влияния интрогрессии дикого вида (архара) на генетическое разнообразие межвидовых гибридов с домашними овцами с использованием STR- и SNP-маркеров. Объектом исследованийбыли исходные родительские формы — овцы романовской породы Ovis aries (ROM, n = 35, материнская «домашняя» форма) и архары O. ammon polii (OAM, n = 10, отцовская «дикая» форма); гибридный самец F1 от скрещивания романовской овцы и архара (50 % крови архара); возвратные кроссы, полученные скрещиванием ярок романовской породы с гибридными самцами F1 (BC1, 25 % крови архара, n = 38) и BC1 (BC2, 12,5 % крови архара, n = 14). Полиморфизм 11 STR-локусов (BLT001B, CSRD247, FCB20, CSAP36, MAF65, McM147, OarCP49, D5S2, HSC, BMS2213 и INRA23) определяли на генетическом анализаторе ABI PRISM 3130xl («Applied Biosystems», США). Для генотипирования SNP использовали ДНК-чип Ovine SNP50K BeadChip («Illumina Inc.», США). После контроля качества для анализа были сформированы панели из 9 локусов STR и 8591 локусов SNP. Статистические расчеты проводили в программах GenAIEx 6.5, PLINK v1.07, HP-Rare 1.1, GENETIX 4.05 и STRUCTURE 2.3.4. Вне зависимости от используемого типа ДНК-маркеров у ROM по сравнению с OAM установлена более высокая степень генетического разнообразия, оцененного по показателям наблюдаемой гетерозиготности (Ho) и аллельного разнообразия (Ar). Гибридизация приводила к увеличению этого показателя у F1. В группах BC1 и BC2 значения Ho, рассчитанные по STR и SNP, превышали таковые у исходных родительских форм. Ar, рассчитанное по SNP, в группах BC1 и BC2 снижалось по сравнению с F1 и характеризовалось промежуточными значениями по сравнению с родительскими формами. При использовании STR четких изменений Ar в группах BC1 и BC2 не выявили. Результаты анализа главных компонент (PCA) более объективно описали распределение исследуемых животных в пространстве координат (согласно происхождению) при использовании SNP-маркеров. Уже PC1 позволяла четко дифференцировать группы OAM, ROM, F1 и BC1 + BC2. Суммарно первые две компоненты (PC1 и PC2) отвечали за 25,87 % изменчивости SNP-маркеров и лишь за 12,46 % изменчивости STR-маркеров. Компонента PC3, которая отвечала за 6,16 % изменчивости SNP-маркеров, позволяла дифференцировать группы BC1 и BC2, в то время как при использовании STR эти группы локализовались в виде общего массива. Результаты анализа в STRUCTURE показали, что объединение изучаемых особей в кластеры по STR-профилям не отражало реальной популяционной принадлежности животных, в то время как формирование кластеров на основании SNP-маркеров соответствовало фактическому происхождению индивидуумов. Таким образом, оба типа изучаемых ДНК-маркеров подходят для детектирования изменений генетического разнообразия в поколениях гибридов. Тем не менее, выявлено значительное преимущество множественных SNP-маркеров при дифференциации гибридных животных от родительских форм.
Ключевые слова: межвидовые гибриды, интрогрессия, генетическое разнообразие, молекулярные маркеры, SNP, STR, род Ovis.
BIODIVERSITY ASSESSMENT IN INTERSPECIES HYBRIDS
OF
THE GENUS Ovis USING STR AND SNP MARKERS
T.E. Deniskova1, A.V. Dotsev1, V.A. Bagirov1, K. Wimmers2, H. Reyer2,
G. Brem3, N.A. Zinovieva1
Introgression of wild and domestic species is regarded as a promising way to improve genetic diversity in populations of farm animals. The aim of our study was to investigate the influence of introgression of the wild species (argali) on genetic diversity of interspecific hybrids with domestic sheep using STR and SNP markers. Samples included original parental forms: Romanov sheep (ROM, n = 35), representing the «domestic» form (Ovis aries), and argali (OAM, n = 10), characterizing the «wild» form (O. ammon polii), male hybrid F1, obtained by surgical insemination of Romanov ewe by argali sperm (F1, n = 1), and back crosses obtained by crossing Romanov ewes with hybrid F1 ram (BC1, n = 38) and hybrid BC1 rams (BC2, n = 14). The analysis of 11 STR loci (BLT001B, CSRD247, FCB20, CSAP36, MAF65, McM147, OarCP49, D5S2, HSC, BMS2213 and INRA23) was carried out on the ABI PRISM 3130xl genetic analyzer. For SNP genotyping we used Ovine SNP50K BeadChip. After quality control, 9 STR loci and 8591 SNPs were left for the analysis. Statistical calculations were performed in GenAIEx 6.5, PLINK v1.07, HP-Rare 1.1, GENETIX 4.05 and STRUCTURE 2.3.4. Regardless the type of DNA marker, ROM, compared with OAM, was characterized by a higher level of genetic diversity, assessed by observed heterozygosity (Ho) and allelic richness (Ar). Hybridization resulted in an increase in this parameter in the F1 hybrid. In groups BC1 and BC2, the Ho values, calculated per STR and SNP, were higher than similar in the parental forms. In BC1 and BC2 groups the Ar values, estimated by SNP-markers, were reducing in comparison with F1 and were intermediate in comparison with the same in the parental forms. The changes in the Ar values, based on STR data, had the character of a trend in groups BC1 and BC2. Principal component analysis (PCA), performed by using SNP-markers, showed a more objective distribution pattern of the studied animals according to their origin in the coordinates space. In case of SNP data, PC1 was sufficient for clearly differentiation of groups OAM, ROM, F1 and BC1 + BC2. In summary, the first two components (PC1 and PC2) were responsible for 25.87 % of the SNP variability and for only 12.46 % of the STR variability. Principal component 3 (PC3), which was responsible for 6.16 % of SNP variability, made it possible to differentiate BC1 and BC2 groups, whereas at the application of STR these groups were localized as a common cluster. The results of STRUCTURE analysis showed that association of the investigated individuals into clusters, based on STR-profiles, did not match their origin, while the formation of clusters by SNP-markers was corresponded to the actual origin of animals. We found that both types of tested DNA markers were suitable for detecting changes in genetic diversity through hybrids generation. Nevertheless, a significant advantage of using multiple SNP-markers for the differentiation of hybrids from the parental forms was shown.
Keywords: interspecific hybrids, introgression, genetic diversity, SNP, STR, genus Ovis.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ животноводства |
Поступила в редакцию |
