doi: 10.15389/agrobiology.2019.4.631rus
УДК 636.2:636.082.12
Исследования выполнены при поддержке РНФ, проект № 19-76-20012.
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ЖИВОТНЫХ: РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ АЛЛЕЛОФОНДА РОССИЙСКИХ ПОРОД КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА — МИНИОБЗОР
Н.А. ЗИНОВЬЕВА1, А.А. СЕРМЯГИН1, А.В. ДОЦЕВ1,
О.И. БОРОНЕЦКАЯ2, Л.В. ПЕТРИКЕЕВА2, А.С. АБДЕЛЬМАНОВА2,
G. BREM1, 3
В современной биологической науке изучение и сохранение биоразнообразия рассматривается как одна из важных и актуальных задач (L.F. Groeneveld с соавт., 2010). В ХХ столетии во всем мире в животноводстве использовалось ограниченное число пород, что привело к существенному снижению численности локальных пород, которые до недавнего времени активно вовлекались в сельскохозяйственное производство (B. Rischkowsky с соавт., 2007). Настоящий обзор описывает современное состояние знаний о генофонде крупного рогатого скота (КРС), при этом особое внимание уделено российским генетическим ресурсам. Дано краткое описание эволюции методов, применяемых при изучении генетического разнообразия. Обобщены результаты исследований аллелофонда пород крупного рогатого скота на основе анализа полиморфизма митохондриальной ДНК и микросателлитов (M.-H. Li с соавт., 2009; J. Kantanen с соавт., 2009; P.V. Gorelov с соавт., 2011; T.Yu. Kiseleva с соавт., 2014; A.A. Traspov с соавт., 2011; R. Sharma 2015). Дискутируются преимущества использования полиморфизмов единичных нуклеотидов (single nucleotide polymorphism, SNP) в режиме полногеномного сканирования для изучения популяционной структуры и генетических связей между породами (R. Fries с соавт., 2001; R. Martinez-Arias с соавт., 2001; C. Xing с соавт., 2005). Приведены данные о дивергенции пород на основании анализа их полногеномных SNP профилей (J.E. Decker с соавт., 2009; L.A. Kuehn с соавт., 2011; E.J. McTavish с соавт., 2013; J.E. Decker с соавт., 2014; J.E. Decker с соавт., 2016; T. Iso-Touru с соавт., 2016). Охарактеризован современный аллелофонд отечественных пород скота (N.A. Zinovieva с соавт., 2016; A. Yurchenko с соавт., 2018; A.A. Sermyagin с соавт., 2018). В сравнительных исследованиях пород Bos taurus Евразии установлена высокая генетическая специфичность якутского скота. Показано сохранение существенной доли аутентичных генетических компонентов в ряде российских пород (холмогорской, ярославской, красной горбатовской), что позволяет рассматривать их в качестве наиболее значимых национальных генетических ресурсов и обосновывает необходимость более глубокого изучения и сохранения этих пород. Отмечается, что использование даже такого мощного инструмента, как анализ множественных SNPs, не всегда позволяет однозначно интерпретировать полученные результаты с точки зрения демографической истории отечественных пород. Это обусловлено существенными изменениями в аллелофонде современных популяций как российских пород, так и пород, предположительно принимавших участие в их формировании. Информационная значимость результатов, полученных молекулярно-генетическими методами при изучении эволюции пород, может быть существенно повышена за счет вовлечения в исследования исторических образцов ДНК, например костного материала из краниологических и остеологических коллекций (О.И. Боронецкая с соавт., 2017). В настоящее время разработаны методы, позволяющие получать препараты, которые пригодны для широкого спектра молекулярно-генетических исследований как митохондриальной, так и ядерной ДНК, включая анализ на уровне индивидуальных генов и полных геномов (D.E. McHugh с соавт., 2000; A. Beja-Pereira с соавт., 2006; M. Gargani с соавт., 2015). Вовлечение в исследования исторических образцов позволит получить новые данные об эволюции отечественного аллелофонда пород и уточнить происхождение современных популяций. Результаты таких исследований найдут применение при разработке программ сохранения пород, а также в селекции при создании органических систем производства, основанных на использовании отечественных генетических ресурсов.
Ключевые слова: биоразнообразие, отечественные породы крупного рогатого скота, ДНК маркеры, исторические образцы ДНК.
N.A. Zinovieva1, A.A. Sermyagin1, A.V. Dotsev1,
O.I. Boronetslaya2, L.V. Petrikeeva2, A.S. Abdelmanova1, G. Brem1, 3
In modern biological science, the study and conservation of biodiversity is considered as one of the important field of research (L.F. Groeneveld et al., 2010). In the twentieth century, only a limited number of breeds was used in animal husbandry worldwide, which led to a significant decrease in the number of local breeds, which until recently were actively involved in agricultural production (B. Rischkowsky et al., 2007). This review describes the current state of knowledge in research of the gene pool of cattle, with special attention paid to Russian genetic resources. The evolution of methods used for the studies of genetic diversity is briefly described. The results of studies of allele pool of cattle breeds based on analysis of polymorphism of mitochondrial DNA and microsatellites are summarized (M.-H. Li et al., 2009; J. Kantanen et al., 2009; P.V. Gorelov et al., 2011; T.Yu. Kiseleva et al., 2014; A.A. Traspov et al., 2011; R. Sharma 2015). The advantages of using single nucleotides polymorphisms (SNP) at genome-wide level to study the population structure and genetic relationships between breeds are discussed (R. Fries et al., 2001; R. Martinez-Arias et al., 2001; C. Xing et al., 2005). Data on the divergence of breeds based on the analysis of their whole-genome SNP genotypes are presented (J.E. Decker et al., 2009; L.A. Kuehn et al., 2011; E.J. Mctavish et al., 2013; J.E. Decker et al., 2014; J.E. Decker et al., 2016; T. Iso-Touru et al., 2016). The allele pool of modern populations of the Russian cattle breeds is characterized (N.A. Zinovieva et al., 2016; A. Yurchenko et al., 2018; A.A. Sermyagin et al., 2018). In comparative studies of Eurasian taurine breeds, the high genetic divergence of Yakut cattle was detected. The review shows the maintenance of the significant part of authentic genetic components in the several Russian breeds (Kholmogor, Yaroslavl, Red Gorbatov), which allows us to consider them as the most valuable national genetic resources and confirms the need for a more in-depth studies and preservation of these breeds. It is noted that the use of even such a powerful tool as the analysis of multiple SNPs does not always allow unambiguous interpretation of the results from the point of view of the demographic history of Russian breeds. This is due to significant changes in the allele pool of modern populations of both Russian breeds and breeds that presumably took part in their formation. The informative power of results obtained in the study of the evolution of breeds using molecular genetic methods can be substantially enhanced by involvement in research of the historical DNA samples, such as bone material from the cranial and osteological collections (O.I. Boronetska et al., 2017). Currently, methods have been developed to obtain DNA, which are suitable for a wide range of molecular genetic studies of both mitochondrial and nuclear DNA, including analysis at the level of individual genes, and complete genomes (D.E. McHugh et al., 2000; A. Beja-Pereira et al., 2006; M. Gargani et al., 2015). Involvement the historical samples in the studies will provide new data on the evolution of allele pool of the Russian breeds and clarify the origin of modern populations. The results of such studies will be used in the developing the programs for the conservation of breeds, as well as in establishing the organic production systems based on the use of local genetic resources.
Keywords: biodiversity, Russian cattle breeds, DNA markers, historical DNA samples.
1ФГБНУ Федеральный научный центр |
Поступила в редакцию |
