doi: 10.15389/agrobiology.2025.6.rus
УДК 636.39:636.082:577.21
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-46-02012, https://rscf.ru/project/24-46-02012/.
ГЕНОМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВУХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД КОЗ (Capra hircus) В СРАВНЕНИИ С ИНОСТРАННЫМИ ПОРОДАМИ
Т.Е. ДЕНИСКОВА✉, А.В. ДОЦЕВ, О.А. КОШКИНА,
Н.А. ЧУРБАКОВА, О.С. ЯКОВЛЕВА, М.А. ВЛАДИМИРОВ,
А.Д. СОЛОВЬЕВА, Н.А. ЗИНОВЬЕВА
Исследование геномной архитектуры, лежащей в основе экономически значимых и адаптационных признаков коз, важно при выявлении генов-кандидатов для включения в маркер-ориентированную селекцию. В связи с этим весьма перспективен поиск следов селекции у отечественных пород коз в сравнении с иностранными. В представленной работе впервые выявлены гены, находящиеся под давлением отбора у оренбургской и карачаевской пород при сравнении с иностранными породами. Выявлено, что оренбургская и карачаевская породы характеризуются высокими значениями аллельного и генетического разнообразия. Установлено, что оренбургская и карачаевская породы формировали свои независимые ветви в кластере пуховых пород, что указывает на их генетическое своеобразие. Цель работы — провести оценку генетического разнообразия и идентифицировать гены-кандидаты, находящиеся под давлением отбора, связанные с адаптационными и экономически значимыми признаками у оренбургской и карачаевской пород коз в сравнении с иностранными породами. Работу проводили в ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста в 2024-2025 годах. В качестве объектов исследования использовали образцы коз (Capra hircus) оренбургской и карачаевской пород. Использовали полногеномные данные коз оренбургской (n = 81, из них 19 извлечены из полных геномов) и карачаевской пород (n = 34, из них 20 извлечены из полных геномов). В качестве групп сравнения были использованы полногеномные SNP-профили 15 пород иностранного происхождения (n = 550), разделенных по направлению продуктивности на молочные (альпийская, зааненская, мурсиано гранадина, нубиан, тоггенбургская), мясные (барбари, бурская, джалонке, канинде, чаппар), пуховые (ангорская, анкара, кашемировая, кил, килис). Поиск локусов, находящихся под давлением селекции, проводился с помощью расчета попарных значений FST на основе анализа 48155 SNP. Несмещенная ожидаемая (HE) и наблюдаемая (HO) гетерозиготность, несмещенный коэффициент инбридинга (UFIS), аллельное разнообразие, скорректированное на размер выборки (AR), попарные значения индекса фиксации (FST) были рассчитаны с использованием R пакета diveRsity. Генетическая сеть, построенная по принципу ближайшего соседа (Neighbor Net) на основе матрицы попарных значений FST, была визуализирована в программе SplitsTree 4.14.5. Значения генетического и аллельного разнообразия у отечественных пород были сопоставимы с иностранными: HO = 0,401 и 0,385 и AR = 1,971 и 1,953 у оренбургской и карачаевской против HO = 0,31-0,401 и AR = 1,902 -1,972. При сравнении оренбургской и иностранных пород были выявлены известные гены-кандидаты, находящиеся под давлением отбора, регулирующие репродуктивные качества (SPATA16,GSE1) и метаболические процессы (PCSK1, HOXC8). Идентифицированы гены, влияющие на формирование адаптации к температурному стрессу (C16orf74, GSG1L, SBK1,HOXC4, HOXC6 и HOXC9). При сравнении карачаевской и иностранных пород были идентифицированы известные гены-кандидаты, регулирующие воспроизводительные функции (CCDC14, SNORA70, ROPN1, SLC8A3, E2F1, TEX14, RAD51C), рост и развитие (TEX14, RAD51, MYLK), иммунитет (IL26, IL22 и IL26) и окрас шерсти (RALY).Среди общих генов у обеих отечественных пород коз при сравнении с иностранными выявлены гены-кандидаты, связанные с иммунитетом (C1QA, C1QC, HTR4, HSPA8), адаптацией к климату (HTR4, HSPA8), ростом и развитием (HTR4, GREB1). На основании полученных результатов рекомендуется более детальное изучение полиморфизма идентифицированных генов.
Ключевые слова: Capra hircus, локальные породы, гены-кандидаты, следы отбора, генетическое разнообразие.
GENOMIC ASSESSMENT OF TWO LOCAL GOAT (Capra hircus) BREEDS IN COMPARISON WITH FOREIGN BREEDS
Т.Е. Deniskova ✉, A.V. Dotsev, O.A. Koshkina, N.A. Churbakova,
O.S. Yakovleva, M.A. Vladimirov, A.D. Solovyeva, N.A. Zinovieva
The study of the genomic architecture underlying economically significant and adaptive traits of goats is important for identifying candidates for using in marker-assisted selection. In this regard, search for signatures of selection in local goat breeds in comparison with foreign breeds is very promising. In this work, for the first time we identified the genes that underlie pressure of selection in the Orenburg and Karachay breeds in a comparison with foreign breeds. We found that the Orenburg and Karachay breeds are characterized by high allelic and genetic diversity. It was established that the Orenburg and Karachay breeds formed their own independent branches within the cluster formed by down breeds that may indicate on their genetic uniqueness. The goal of this work is to assess the genetic diversity and identify candidate genes that underly pressure of selection and are associated with adaptive and economically significant traits of the Orenburg and Karachay goat breeds in comparison with foreign breeds. The study was conducted at the Ernst Federal Research Center for Animal Husbandry in 2024-2025. Samples of Orenburg and Karachay goat breeds (Capra hircus) were used as materials for this study. We used whole-genome data of Orenburg (n = 81, of which 19 were extracted from complete genomes) and Karachay (n = 34, of which 20 were extracted from complete genomes) goats. As comparison groups, we used whole-genome SNP genotypes of 15 foreign breeds (n = 550) that included dairy (Alpine, Saanen, Murciano Granadina, Nubian, Toggenburg) and meat (Barbari, Boer, Djallonke, Caninde, Chappar), down (Angora, Ankara, Cashmere, Kil, Kilis) breeds. The search for loci that underlie selection pressure was carried out by calculating pairwise FSTvalues based on the analysis of 48155 SNP. Unbiased expected (HE) and observed (HO) heterozygosity, unbiased coefficient of inbreeding (UFIS), rarefied allelic diversity (AR), pairwise fixation index (FST) values were calculated using the R package “diveRsity”. The Neighbor Net graph based on matrix of pairwise FST values was visualized in the SplitsTree 4.14.5 program. The values of genetic and allelic diversity in local breeds were comparable with those estimated in foreign ones: HO = 0.401 and 0.385 and AR = 1.971 and 1.953 in Orenburg and Karachay versus HO = 0.31-0.401 and AR = 1.902 -1.972. Based on comparative analysis of the Orenburg breed and foreign breeds we identified candidate genes that underly the pressure of selection and regulate reproduction (SPATA16, GSE1) and metabolic processes (PCSK1, HOXC8). The genes that contribute to adaptation to temperature stress (C16orf74, GSG1L, SBK1, HOXC4, HOXC6, and HOXC9) were found. Comparing the Karachay breed with foreign breeds, we identified genes that regulate reproductive functions (CCDC14, SNORA70, ROPN1, SLC8A3, E2F1, TEX14, RAD51C), growth and development (TEX14, RAD51, MYLK), immunity (IL26, IL22, and IL26) and coat color (RALY). The genes associated with immunity (C1QA, C1QC, HTR4, and HSPA8), climate adaptation (HTR4, HSPA8), growth and development (HTR4, GREB1), were shared by both local goat breeds in comparison with foreign breeds. Based on the obtained results, a more detailed study of the polymorphism of the identified genes is recommended.
Keywords: Capra hircus, local breeds, candidate genes, signatures of selection, genetic diversity.
ФГБНУ Федеральный исследовательский центр |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
