doi: 10.15389/agrobiology.2025.2.271rus
УДК 636.2.034:636.082:575.174.015.3
Научно-исследовательская работа выполнена в рамках реализации плановых работ по заданию Минсельхоза РФ по разработке генетико-технологической модели стада крупного рогатого скота разных пород для оптимизации производства молока на Юге России и продления периода хозяйственного использования коров при высоком и среднем уровнях продуктивности животных.
ОЦЕНКА ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В СУБПОПУЛЯЦИИ СКОТА ДЖЕРСЕЙСКОЙ ПОРОДЫ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ STR-МАРКЕРОВ И ИХ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗВИТИЯ ЖИВОТНЫХ
С.А. ОЛЕЙНИК✉, А.В. ЛЕСНЯК
Изучение взаимосвязи генетических и фенотипических показателей крупного рогатого скота — важное направление селекции и генетики. Сопоставляя эти показатели, можно повысить эффективность разведения животных и обеспечить создание более высокопродуктивного стада. В настоящей работе с использованием STR-маркеров впервые получены данные по генетической структуре ремонтных телок джерсейской породы в условиях Северного Кавказа и показано влияние эффективных аллелей в исследуемых локусах на живую массу в период онтогенеза. Цель работы — изучить и охарактеризовать генетическое разнообразие и структуру субпопуляции коров джерсейской породы на Северном Кавказе по 16 микросателлитным локусам (BM1818, BM1824, BM2113, ETH3, ETH10, ETH225, INRA023, ILSTS006, SPS115, TGLA53, TGLA122, TGLA126, TGLA227, CSSM66, CSRM60, HAUT27) и идентифицировать аллельные варианты, имеющие потенциальное влияние на живую массу ремонтных телок при рождении и в возрасте 6 мес и среднесуточные приросты живой массы за период от рождения до 6 мес. Работу проводили в 2023 году. Объектом исследования были ремонтные телки (Bos taurus taurus) джерсейской породы линии Джестер 534585 (n = 1074), которых разводят в племенном репродукторе ООО «Агроальянс Инвест» (Ставропольский край). Динамику живой массы определяли при взвешивании молодняка при рождении и в 6 мес (ГОСТ Р 57784-2017. М., 2017). Для генетических исследований от животных получали образцы крови. Выделение и очистку нуклеиновых кислот осуществляли на магнитном сорбенте с использованием коммерческого набора М-Сорб-кровь (ООО «НПФ Синтол», Россия). Мультиплексную амплификацию проводили на термоциклере T100 Thermal cycler («Bio-Rad», США) c использованием коммерческого набора Gene Profile Cattle (ООО «НПФ Синтол», Россия). Ампликоны, полученные в результате полимеразной цепной реакции, разделяли методом капиллярного электрофореза на автоматическом генетическом анализаторе Нанофор 05 (ООО «НПФ Синтол», Россия). Полученные данные обрабатывали с использованием программного обеспечения Gene-Marker v.3.0.1 («SoftGenetics LLC», США). Параметры полиморфизма аллелей и генетического разнообразия, включая число средних (NA), эффективных (NE) аллелей на локус, наблюдаемую (HO) и ожидаемую (HE) гетерозиготность, информационный индекс Шеннона (I), индекс фиксации (FIS), анализ основных координат (PCoA), вероятность идентичности (PI) и вероятность случайного совпадения (PISIBS), c2 (ChiSq) для равновесия Харди-Вайнберга, степень свободы (DF), вероятность (Prob) и значимость (Sigif), вычисляли с помощью надстройки GenAlEx v.6.51b2 для Microsoft Excel. Наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготность в субпопуляции коров джерсейской породы, разводимых в условиях Северного Кавказа, по обозначенным выше локусам составляла соответственно 0,657±0,036 и 0,621±0,031, что свидетельствует о повышенной генетической адаптивности к изменениям климатических условий. FIS (-0,056±0,011) указывал на неродственное спаривание в субпопуляции. Самая высокая частота встречаемости в выборке была у аллеля 135 локуса ВМ2113 (83 %) и аллеля 117 локуса ETH3 (79 %). Среднее число аллелей на локус составило 6,875±0,446, из них среднее число эффективных аллелей — 2,846±0,171. Индекс Шеннона равнялся 1,183±0,061, что свидетельствует о высокой степени однородности стада. Обнаружено достоверно значимое влияние семи локусов (TGLA227, TGLA53, BM1824, CSSM66, TGLA122, BM1818, ILSTS006) на живую массу молодняка в возрасте 6 мес и среднесуточные приросты живой массы в период от 0 до 6 мес, а также двух локусов (ETH3, ETH10) на живую массу при рождении и в 6 мес. В результате в этих локусах были выделены аллельные варианты, при которых живая масса и ее среднесуточные приросты показывали свои пиковые значения. Профили, полученные в результате микросателлитного анализа, можно использовать в популяционных исследованиях, а также для планирования селекционно-племенной деятельности, поддержания уровня гетерозиготности в популяциях и генетического отслеживания селекционных процессов.
Ключевые слова: субпопуляция, джерсейская порода, селекция, генетика, генотипирование, онтогенез, фенотип, живая масса.
S.A. Oleinik✉, A.V. Lesnyak
The study of the relationship between genetic and phenotypic traits in cattle is a key area of breeding and genetics. Comparing these traits can enhance animal breeding efficiency and facilitate the development of more productive herds. Using STR markers, this study presents the first data on the genetic structure of Jersey replacement heifers in the North Caucasus region and demonstrates the influence of specific alleles at the studied loci on live weight during ontogenesis. The aim of the work was to study and characterize the genetic diversity and structure of a Jersey cow subpopulation in the North Caucasus using 16 microsatellite loci (BM1818, BM1824, BM2113, ETH3, ETH10, ETH225, INRA023, ILSTS006, SPS115, TGLA53, TGLA122, TGLA126, TGLA227, CSSM66, CSRM60, HAUT27), and also to identify allelic variants with potential influence on the live weight of replacement heifers at birth and at 6 months of age, and on average daily live weight gains from birth to 6 months. The work was conducted in 2023. The object of the study was replacement heifers (Bos taurus taurus) of the Jersey breed, Jester 534585 line (n = 1074), bred at the breeding farm Agroalliance Invest LLC in the Stavropol Territory. Live weight dynamics were studied by weighing young stock at birth and at 6 months (GOST R 57784-2017. M., 2017). Blood samples were collected from the animals for genetic studies. Nucleic acid isolation and purification were performed using magnetic sorbent with the commercial kit M-Sorb-blood (Syntol R&D and Production LLC, Russia). Multiplex amplification was carried out on a T100 Thermal Cycler (Bio-Rad, USA) using the commercial Gene Profile Cattle kit (Syntol R&D and Production LLC, Russia). Amplicons obtained from the polymerase chain reaction were separated by capillary electrophoresis on an automated genetic analyzer Nanofor 05 (Syntol R&D and Production LLC, Russia). The obtained data were processed using GeneMarker v.3.0.1 software (SoftGenetics LLC, USA). Parameters of allele polymorphism and genetic diversity, including mean number of alleles (NA), effective number of alleles (NE), observed (HO) and expected (HE) heterozygosity, Shannon's information index (I), fixation index (FIS), Principal Coordinates Analysis (PCoA), probability of identity (PI), probability of identity between siblings (PISIBS), c2 (ChiSq) for Hardy-Weinberg equilibrium, degrees of freedom (DF), probability (Prob), and significance (Sigif), were calculated using the GenAlEx v.6.51b2 add-in for Microsoft Excel. Observed (HO) and expected (HE) heterozygosity in the Jersey subpopulation bred in the North Caucasus conditions for the aforementioned loci were 0.657±0.036 and 0.621±0.031, respectively, suggesting enhanced genetic adaptability to changing environmental conditions. The fixation index (FIS) of -0.056±0.011 indicated outcrossing (non-relative mating) within the subpopulation. The highest allele frequencies in the sample were observed for allele 135 bp of the BM2113 locus (83%) and allele 117 bp of the ETH3 locus (79 %). The average number of alleles per locus (NA) was 6.875±0.446, and the average number of effective alleles (NE) was 2.846±0.171. Shannon's information index (I) was 1.183±0.061, indicating a high degree of herd uniformity. A statistically significant influence was found for 7 loci (TGLA227, TGLA53, BM1824, CSSM66, TGLA122, BM1818, ILSTS006) on the live weight of young stock at 6 months and on average daily gains from 0 to 6 months, as well as for 2 loci (ETH3, ETH10) on live weight at birth and at 6 months. Consequently, allelic variants within these loci were identified that were associated with peak values for live weight and average daily gains. The profiles obtained from the microsatellite analysis can be used in population studies, as well as for planning breeding activities, maintaining heterozygosity levels in populations, and genetically monitoring selection processes.
Keywords: subpopulation, Jersey breed, breeding, genetics, genotyping, ontogenesis, phenotype, live weight.
ФГБОУ ВО Ставропольский государственный |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
