УДК 636.082:57.087
ПРОГРАММА ДЛЯ РАСЧЕТА ИНДЕКСА СХОДСТВА ЖИВОТНЫХ ПО ДИСКРЕТНЫМ ПРИЗНАКАМ (НА ПРИМЕРЕ АНТИГЕНОВ ГРУПП КРОВИ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА)
В.В. МИРОНОВ1, В.С. МАТЮКОВ2
Разработана программа «Antigen» для расчета индекса антигенного сходства животных, которая представляет собой систему управления базами данных (БД) в формате MS Access 2003 и состоит из таблиц, запросов и отчетов. Исходные данные — регулярно пополняемые таблицы по группам крови самцов и самок, другим дискретным идентификационным и селекционным признакам (без разделения на родителей и потомков). БД программы связана с БД по количественным признакам программы «Селекция-Экономика-Система» (СЕЛЭКС) и другими системами (программа коррекции продуктивности коров НИИСХ Республики Коми РАСХН, БД по группам крови и другим признакам).
Ключевые слова: полиморфизм, группы крови, белки, микросателлиты, антигены.
Селективное преимущество гетерозигот в популяциях показано в широком диапазоне неблагоприятных и колеблющихся условий среды (1-8). Подбор родителей по моногенным признакам (полиморфным группам крови, белкам, фрагментам ДНК и др.) позволяет прогнозировать и регулировать гетерозиготность потомства и по сравнению с традиционным методом подбора по родословным дает возможность увеличить число гетерозисных сочетаний, в результате повысить адаптационные и хозяйственные качества животных (9-12). С.К. Охапкин с соавт. (11) установили, что при низком сходстве родителей по антигенным факторам крови (до 0,250) снижался индекс осеменения, сокращалась продолжительность сервис-периода, увеличивалась продолжительность хозяйственного использования коров, повышалась сохранность, интенсивность роста и развития молодняка. Отмечена положительная зависимость между индексом антигенного сходства и молочной продуктивностью за 1-ю лактацию.
Для оценки степени сходства или различия животных по набору антигенов или другим качественным признакам необходимо установить, сколько у них сходных и несходных признаков, определить их соотношение. На практике степень антигенного сходства/различия, как правило, оценивают субъективно.
Целью работы было создание программы для автоматизированного расчета индекса сходства по антигенам групп крови и обеспечение ее совместимости с соответствующими базами данных.
Описание методики. Алгоритм разработанной нами программы «Antigen» построен на формуле, предложенной Л.А. Животовским (13):
r = a/[(f + m) - a],
где a— число сходных антигенов (факторов); f— число факторов у отца; m — число факторов у матери. Сущность подбора пар по антигенам групп крови продемонстрируем на следующем примере. У быка Запаса 986 иммуногенетическими исследованиями выявлено 8 антигенных факторов по системам групп крови: ЕАА-А, EAB-QO'; EAC-CW; EAF-FV; EAJ-0; EAL-0; EAM-0; EAS-H'; EAZ-0 (в приведенном примере отсутствие антигенов обозначили как 0, подтипы не учитывали). У коровы Баллады 279 выявлены факторы соответственно 0; YOI'G''; WR; F; J; 0; 0; SH'; 0. Общее число антигенов — 10, сходных — 3, сумма антигенов у обоих животных — 18. Таким образом, число несходных аллелей равно разнице 18 - 3 = 15, индекс сходства — 3/15 = 0,2.
Кроме расчета индекса антигенного сходства, учета характеристики каждого животного по общему числу и числу сходных антигенов, программа функционирует как система управления базами данных (СУБД) в формате Microsoft Access 2003 и состоит из обычных для таких СУБД компонентов — таблиц, запросов, отчетов. Исходные данные для программы — таблицы по группам полиморфных (дискретных) признаков отцов, матерей и селекционных признаков коров. Особенность представления данных заключается в том, что нет раздельных таблиц для родителей и потомков и все сведения содержатся в общих таблицах по быкам и коровам. База данных (БД) программы «Antigen» связана с БД количественных признаков Общероссийской программы «Селекция Экономика Система» (СЕЛЭКС), импортированной в Microsoft Excel, с программой коррекции молочной продуктивности коров (14), разработанной в НИИ сельского хозяйства (НИИСХ) Республики Коми РАСХН, а также с БД по группам крови в Microsoft Excel.
Для управления работой программы предусмотрены две вкладки. Вкладка «Таблицы» содержит исходный массив данных по полиморфным признакам животных — родителей и потомков. При необходимости массив пополняется новыми данными. Вкладка «Запросы» генерирует таблицу «Темп» с разделением по родителям и антигенам с помощью выполнения запроса «in». Из таблицы «Темп» данные можно копировать в Microsoft Excel и другие совместимые программы для осуществления дальнейших расчетов по каждому животному, например определению «дозы» сходства. Вкладка «Отчеты» содержит результаты расчетов по опциям «заказ на выборку», «отчеты по отцам», «отчеты по матерям».
При вводе исходных данных в память компьютера наиболее частой причиной ошибки служит использование одинаковых по написанию букв кириллицы и латинского алфавита, а также одинарных и двойных индексов «‘, “». Корректировка данных в случае неправильного ввода для антигенов с двойным штрихом производится его заменой на знак $ с последовательным выполнением команд: «Правка»—«заменить»—«образец»: “—«за-менить на»: $—«совпадения с любой частью поля»—«заменить все».
Для запуска программы следует кликнуть курсором по значку «in» и последовательными командами «Да» получить таблицу «Темп», содержащую структуру и расчет индекса сходства.
Программа позволяет получать аналитические таблицы с указанием структуры всех фактических подборов родительских пар, осуществленных в выборке; формировать тройки «отец—мать—потомок» для проведения массовой генетической экспертизы родословных (происхождения); в автоматическом режиме рассчитывать индексы сходства между животными по факторам групп крови и генетическим вариантам белков, ферментов, микросателлитам ДНК и пр.; методом итерации выявлять наиболее благоприятные (желательные, плановые и пр.) сочетания родительских пар по величине и «дозе» сходства; постоянно пополнять базу данных по самцам и самкам; обрабатывать полученные данные в других программах, совместимых с Microsoft Office; использовать базы данных Microsoft Access.
Области применения программы — биология, генетика, медицина, ветеринария, селекция, зоотехния и др.
Рассмотрим применение программы расчета индекса антигенного сходства «Antigen» и работы с базой данных Microsoft Access по количественным признакам. В приведенном выше примере у пары потенциальных родителей общих факторов оказалось 3 (W, F, Н'), сумма всех антигенов — 18. Подставив в формулу значения, получим: r = 3/[(8 + 10) - 3] = 0,2, то есть индекс сходства оказался равным 0,2, соотношение 1/5 повторено трижды. С аналогичным по значению индексом антигенного сходства может быть осуществлен ряд подборов, например с 1 сходным антигеном и суммой антигенов у обоих партнеров, равной 6: 1/(6 - 1) = 0,2, или соответственно 2 и 12: 2/[(6 + 6) - 2] = 0,2 и т.д. (этот феномен назовем «дозой» сходства). Программа позволяет детализировать и группировать животных не только по индексу сходства, но и по «дозе» и соотношению числа антигенов у каждого из партнеров. В доступных нам источниках мы не нашли аналогов разработанной программы, которые позволяли бы автоматизировать операции распознавания сходных и несходных буквенно-цифровых выражений, одновременно рассчитывать обобщенные показатели сходства/различия и предоставлять информацию для анализа «дозы» сходства (различия) и соотношения антигенов.
Программа расчета индекса антигенного сходства по группам крови отца и матери «Antigen» (15) дает возможность проводить анализ взаимосвязей указанного индекса с количественными признаками (живая масса, удой, содержание жира и т.д.) у потомков. Она зарегистрирована в «Отраслевом фонде алгоритмов и программ» (ОФАП) и более 5 лет используется отделом животноводства НИИСХ Республики Коми РАСХН в научных исследованиях и практической работе.
Включение наследственных полиморфных систем белков (групп крови) и др. в селекционные схемы не требует дополнительных затрат, поскольку для анализа используются результаты обязательной для племенных хозяйств паспортизации поголовья по группам крови при проведении генетической экспертизы происхождения животных. База данных (БД) СЕЛЕКС по группам крови не приспособлена для обработки результатов тестирования животных, поэтому БД по полиморфным признакам целесообразно создавать в формате, совместимом с Microsoft Excel и(или) Microsoft Access, и обрабатывать с помощью программы расчета индекса антигенного сходства «Antigen».
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. А л т у х о в Ю.П., А л т у х о в Ю.П. Генетические процессы в популяциях. М., 1989.
2. А л т у х о в Ю.П. Генетические процессы в популяциях. М., 2003.
3. Д у б и н и н Н.П. Эволюция популяций и радиация. М., 1966.
4. Л е в о н т и н Р. Генетические основы эволюции. М., 1978.
5. М а й р А. Популяция, виды и эволюция. М., 1974.
6. Ш е п п а р д Ф.М. Естественный отбор и наследственность. М., 1970.
7. F o r d E.B. Ecological genetics. London, 1964: 410.
8. H a l d a n e J.B.S. On the biochemistry of heterosis and the stabilization of polymorphism. Proc. Roy. Soc. London B., 1955, 144: 143-221.
9. Т и х о н о в В.Н. Использование групп крови при селекции животных. М., 1967.
10. М а ш у р о в А.М. Генетические маркеры в селекции животных. М., 1980.
11. О х а п к и н С.К., З а х а р о в В.М., Х р у н о в а А.И., Ж у к о в а Н.М., Т е л е-
ш е в а Г.В., И е в л е в В.И. Методические рекомендации по использованию групп крови для индивидуального подбора крупного рогатого скота. М., 1996.
12. П р о с к у р и н а Н.В. Сравнительное исследование роли групп крови и ДНК-мик-росателлитов в генетической оценке свиней пород йоркшир, ландрас и дюрок. Автореф. канд. дис. Дубровицы, 2008: 26.
13. Ж и в о т о в с к и й Л.А. Интеграция полигенных систем в популяциях. М., 1984: 182.
14. М а т ю к о в В.С., М и р о н о в В.В., Я н о в а е в С.Н. Программа «Экспертизы происхождения». Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 11638, 05.11.2008. Федеральное агентство по образованию ФГНУ «Государственный координационный центр информационных технологий», Отраслевой фонд алгоритмов и программ. М., 2006: 2.
15. Программа «Расчета индекса антигенного сходства». Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 7251, 23.11.2006. Федеральное агентство по образованию ФГНУ «Государственный координационный центр информационных технологий», Отраслевой фонд алгоритмов и программ. М., 2006: 2.
PROGRAM FOR CALCULATION OF SIMILARITY INDEX IN ANIMALS ON DISCRETE DETERMINANTS (BY EXAMPLE OF ANTIGENES OF CATTLE BLOOD GROUPS)
V.V. Mironov1, V.S. Matyukov2
The «Antigen» program was developed for calculation of animals antigenic similarity index, which is the system of database (DB) control in MS Access 2003 format and consists of tables, request and reports. The raw data — regularly replenished tables by blood groups of males ans females, by others discrete identification and selection determinants (without division on parents and progenies). The program DB is associated on quantitative determinants with DB of «Selection-Economy-System» (SELECS) and others systems (the program of cows productivity correction of Komi Republic Scientific Research Institute of Agriculture, DB on blood groups and others determinants).
Key words: polymorfic, blood groups, proteins, mikrosatellites, antigens.
1ГОУ ВПО Сыктывкарский государственный е-mail: nipti@bk.ru, nipti38@mail.ru |
Поступила в редакцию 15 декабря 2008 года |
