doi: 10.15389/agrobiology.2025.6.rus
УДК 636.52/.58:577.2
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, тема № FGGN-2023-0002.
ГЕНОМНЫЕ АССОЦИАЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЯСНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ПЕТУШКОВ (Gallus gallus) НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ПОЛНОГЕНОМНОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ
А.Н. ВЕТОХ✉, Н.А. ВОЛКОВА, П.В. ЛАРИОНОВА,
А.С. АБДЕЛЬМАНОВА, Л.А. ВОЛКОВА, Н.А. ЗИНОВЬЕВА
Поиск и идентификация генетических маркеров, связанных с формированием перспективных фенотипов и оценкой продуктивного потенциала служит основой маркерной и геномной селекции сельскохозяйственной птицы, в том числе направленной на создание и совершенствование высокопродуктивных мясных пород и кроссов кур (Gallus gallus). В настоящем исследовании впервые идентифицированы новые достоверно значимые SNP (single nucleotide polymorphisms) и гены-кандидаты, ассоциированные с продуктивными качествами мясных кур. Детектированные SNPs могут быть в дальнейшем исследованы в качестве генетических маркеров для использования в селекции на улучшение мясной продуктивности у кур мясных пород и кроссов. Цель работы — поиск однонуклеотидных полиморфизмов и идентификация генов-кандидатов, ассоциированных с интенсивностью роста, убойным выходом и весовыми параметрами тушки и ее отдельных частей у кур. Работа была выполнена в 2023-2025 годах на базе ФГБНУ Федеральный исследовательский центр — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Объектом исследований служили петушки F2 ресурсной популяции кур (G. gallus), которая была создана посредством скрещивания двух контрастных по интенсивности роста пород: мясной породы корниш белый (материнская форма), характеризующейся высокой скоростью роста и используемой для получения высокопродуктивных мясных кроссов, и русской белой породы яичного направления продуктивности (отцовская форма) с умеренной скоростью роста. Цыплят поколения F2 выращивали в несколько этапов по типу содержания (брудерное и напольное). Для проведения полногеномного ассоциативного исследования из общей популяции F2 были отобраны 40 петушков с высокими (n = 20) и низкими (n = 20) показателями живой массы в возрасте 63 сут. Эти особи были охарактеризованы по показателям роста и мясной продуктивности: живой массе, среднесуточному приросту живой массы, убойному выходу, массе тушки, массе грудки, бедра, голени, крыльев. Для выделения ДНК и последующего поиска SNP и генов, ассоциированных с показателями роста, отбирали пульпу пера. Геномную ДНК экстрагировали с помощью набора ДНК-Экстран-2 (ООО «Синтол», Россия). Выполняли полногеномное генотипирование кур ресурсной популяции. GWAS-анализ проводили с использованием программного обеспечения PLINK 1.9 (https://www.cog-genomics.org/plink/) для поиска достоверно значимых ассоциаций SNP с изученными показателями роста и мясной продуктивности. С помощью ресурса https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/genome/ провели аннотацию генов, в которых были локализованы обнаруженные SNP. Анализ выявил 59 значимых SNP и 12 генов, локализованных в позициях этих SNP, в том числе 51 SNP и 10 генов, ассоциированных с живой массой и ее среднесуточным приростом, и 13 SNP и 4 гена, связанных с весовыми параметрами тушки и ее отдельных частей у петушков исследованной популяции. Выявленные SNP и гены были локализованы на 5 из 28 учтенных хромосом: GGA2 (1 SNP, 1 ген), GGA4 (55 SNP, 8 генов), GGA6 (2 SNP, 2 гена), GGA9 (19 SNP, 1 ген), GGA23 (2 SNP). При этом было установлено 12 SNP (rs16451696, rs734169095, rs734922454, rs739717793, rs733453394, rs317394303, rs733563521, rs312391845, rs314257889, rs318214875, rs312310372, rs318006749), общих для группы изученных признаков, и 5 генов (ATRN, CTN2, DAF9, GFRA4, DLG1), в области которых локализовались от 2 до 7 выявленных SNP. Максимальное число значимых ассоциаций изученных признаков (n = 5) было установлено для SNP rs318006749, локализованного в гене DLG1. Анализ аллельных вариантов гена DLG1 в указанном локусе выявил связь генотипа СС с высокой живой массой, среднесуточным приростом живой массы, массой тушки, грудки, бедра, голени и крыльев у петушков исследованной популяции (р < 0,001). Эти результаты могут быть востребованы в маркерной и геномной селекции кур мясных пород и кроссов, направленной на повышение скорости роста и улучшение показателей мясной продуктивности.
Ключевые слова: Gallus gallus, GWAS, SNP, гены-кандидаты, мясная продуктивность.
A.N. Vetokh✉, N.A. Volkova, P.V. Larionova,
A.S. Abdelmanova, L.A. Volkova, N.A. Zinovieva
The search and identification of genetic markers associated with formation of promising phenotypes and the assessment of productive potential form the basis for marker-assisted and genomic selection in poultry breeding. This includes efforts aimed at creating and improving high-yielding meat breeds and crosses of chickens. In this study the first identification of novel significant SNPs and candidate genes linked to productivity traits in meat-type cockerels. The detected SNPs can be further investigated as genetic markers to enhance meat productivity in meat-type chicken breeds and crosses through breeding. The aim of this study was to identify single nucleotide polymorphisms (SNPs), and candidate genes associated with growth intensity, slaughter yield, and the weight parameters of the carcass and its individual parts in cockerels. The research was carried out in 2023-2025 at the L.K. Ernst Federal Research Center for Animal Husbandry. The study subjects were F2 generation cockerels from a resource chicken population (Gallus gallus), created by crossing two breeds contrasting in growth intensity: the White Cornish meat breed, characterized by a high growth rate and used to produce high-performance meat crosses, and the Russian White breed of egg-laying direction (paternal line), distinguished by a moderate growth rate. The F2 generation chicks were reared in several stages under different housing systems: brooding and floor rearing. For the genome-wide association study (GWAS), 40 cockerels with high (n = 20) and low (n = 20) live body weight at 63 days of age were selected from the general F2 population. These individuals were characterized by growth and meat productivity indicators: live body weight, average daily gain, slaughter yield, carcass weight, and weights of breast, thigh, drumstick, and wings. For DNA extraction and subsequent identification of SNPs and genes associated with growth traits, feather pulp samples were collected. Genomic DNA was extracted using the DNA-Extran-2 kit (LLC "Syntol", Moscow, Russia). Genotyping of the resource population chickens was performed using whole-genome sequencing. A GWAS was performed using PLINK 1.9 software (https://www.cog-genomics.org/plink/) to identify statistically significant associations between SNPs and the studied growth and meat productivity traits. Gene annotation for the identified SNPs was conducted using the resource https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/genome/. The analysis revealed 59 significant SNPs, and 12 genes located at these SNP positions, including 51 SNPs and 10 genes associated with live body weight and average daily gain, and 13 SNPs and 4 genes linked to weight parameters of the carcass and its parts in the studied cockerel population. The identified SNPs and genes were localized to 5 out of the 28 assessed chromosomes: GGA2 (1 SNP, 1 gene), GGA4 (55 SNPs, 8 genes), GGA6 (2 SNPs, 2 genes), GGA9 (19 SNPs, 1 gene), and GGA23 (2 SNPs). Furthermore, 12 SNPs (rs16451696, rs734169095, rs734922454, rs739717793, rs733453394, rs317394303, rs733563521, rs312391845, rs314257889, rs318214875, rs312310372, rs318006749) were common to the group of studied traits, and 5 genes (ATRN, CTN2, DAF9, GFRA4, DLG1) were identified in the regions containing from 2 to 7 of the significant SNPs. The maximum number of significant associations with the studied traits (n = 5) was found for SNP rs318006749, located in the DLG1 gene. Analysis of allelic variants of the DLG1 gene at this locus revealed a significant association (p < 0.001) of the CC genotype with high live body weight, average daily gain, and weights of carcass, breast, thigh, drumstick, and wings in the studied cockerel population. These results can be valuable for marker-assisted and genomic selection programs in meat-type chicken breeds and crosses, aimed at enhancing growth rate and improving meat productivity traits.
Keywords: Gallus gallus, GWAS, SNP, candidate genes, meat productivity traits.
ФГБНУФедеральный исследовательский центр |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
