GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ Черта Красноватой ГОРБАТОВСКОЙ И СУКСУНСКОЙ ПОРОД Большого РОГАТОГО СКОТА ПО МИКРОСАТЕЛЛИТНЫМ МАРКЕРАМ

Волкова В.В., Денискова Т.Е., Костюнина О.В., Зиновьева Н.А.

1Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства имени академика Л.К. Эрнста, Столичная обл., пос. Дубровицы 142132;

Инструкция

Оценка генетического состояния немногочисленных либо находящихся под опасностью исчезновения локальных пород большого рогатого GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS является принципиальным шагом предотвращения утраты их ценных аллелей, ассоциированных с завышенной устойчивостью к возбудителям ряда заразных болезней и приспособленностью к выживанию в регионе разведения. В нашей работе было проведено молекулярно-генетическое исследование красноватой горбатовской (RGBT, n=110) и суксунской (SUKS, n=92) пород большого рогатого скота. Вариабельность 10 микросателлитов (TGLA GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS227, BM2113, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA23, TGLA126, BM1818, ETH225, BM1824) изучали на генетическом анализаторе ABI3130xl (Applied Biosystems, США). Статистическая обработка приобретенных данных была осуществлена в программках GenAlEx 6.501 и Structure 2.3.4. По среднему числу аллелей на локус группа RGBT превосходила SUKS. Но наибольшее действенное число аллелей и число информативных аллелей было детектировано GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS в группе SUKS (Ne =4,03, Na≥5%=4,40 и Ne =3,57, Na≥5%=4,20 для SUKS и RGBT, соответственно). При исследовании генетического контраста пород было установлено, что обе изучаемые популяции характеризуются недостатком гетерозигот, более значимым в группе SUKS (4,4%), чем в группе RGBT (0,8%). Положительные значения коэффициента инбридинга подтверждали данную закономерность: FIS=0,063 и FIS=0,007 для SUKS и GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS RGBT, соответственно. Кластерный анализ, выполненный для более возможного числа кластеров k=2, подтвердил генетическую уникальность красноватой горбатовской и суксунской пород большого рогатого скота. Толика членства в своем кластере составила Q1/2=0,953±0,063 и Q2/2=0,937±0,100 для RGBT и SUKS, соответственно. Приобретенные нами данные указывают на уникальность аллелофонда красноватой горбатовской и суксунской пород скота, что GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS обуславливает необходимость научно-обоснованных программ их сохранения.

Ключевики: микросателлиты, породы большого рогатого скота красноватого корня, суксунская порода, красноватая горбатовская порода, аллелофонд

На большой местности Рф было сотворено огромное количество уникальных локальных пород большого рогатого скота, адаптированных к разведению в определенном природно-климатическом ландшафте. Большая часть пород являются синтетическими, в GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS разработке и следующем улучшении которых участвовали высокопродуктивные породы Северной и Центральной Европы. Одним из таких примеров являются суксунская и красноватая горбатовская породы красноватого генетического корня.

Красноватая горбатовская порода (Рис.1) была сотворена сначала XIX века в Горбатовском уезде Нижегородской губернии на основании поглотительного скрещивания местного приокского скота, разводившегося по поймам GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS рек Оки и Клязьмы (1) с тирольским скотом тукс-циллертальского отродья с следующим долгим разведением помесей «в себе» (2). Статус породы данная группа красноватого скота получила в 1926 году. В конце XX века для улучшения продуктивных свойств породы использовались производители англерской и красноватой датской пород. В 1993 по систематизации ФАО численность популяции была определена как GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS критичная (3,4). Численность племенного скота красноватой горбатовксой породы оценивается на уровне 1710 голов (5).

Набросок 1. Фото скотины красноватой горбатовской породы (Источник: Справочник пород и типов сельскохозяйственных животных, разводимых в Русской Федерации / Под ред. Дунин И.М., Данкверт А.Г. М., 2013).

Суксунская порода (Рис.2) является результатом скрещивания местного скота, всераспространенного в равнинах рек GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS Сылвы и Иргины, с животными красноватой датской породы (фюненский скот) в селении Суксун Пермской губернии во 2-ой половине XIX века (1-6). В предстоящем суксунских скотин скрещивали с быками красноватой датской, англерской, красноватой степной, бурой латвийской и красноватой эстонской пород. В текущее время генофонд породы сосредоточен в одном племенном хозяйстве ООО GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS «Суксунское» в Пермском крае (3). Численность племенного скота суксунской породы на 1 января 2015 года составляет 2330 голов (5).

Обе породы характеризуются высочайшим содержанием жира в молоке (в среднем 4%), устойчивостью к таким небезопасным заболевания как туберкулез и лейкоз (3, 7), а животные красноватой горбатовской породы также резистентны к бруцеллёзу. Масть красноватая, у суксунской породы у 20% индивидуумов GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS встречается темная масть.

Набросок 2. Фото скотины суксунской породы (Пермский край, с. Сабарка ООО «Суксунское»)

Одним из главных качеств исследования немногочисленных и исчезающих локальных пород сельскохозяйственных животных является оценка состояния их аллелофонда при помощи ДНК-маркеров различных типов (8,9). Микросателлиты (либо STR-маркеры) удачно зарекомендовали себя в качестве рутинного GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS инструмента для решения широкого диапазона молекулярно-генетических задач (10-13). Популярность микросателллитных маркеров разъясняется их равномерным рассредотачиванием в геноме, высочайшим полиморфизмом, кодоминантным наследованием по Менделевскому типу, высочайшей воспроизводимостью результатов (14,15).

Целью нашей работы явилось исследование состояния аллелофонда и генетического контраста популяций красноватой горбатовской и суксунской пород большого рогатого скота при помощи GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS микросателлитных маркеров.

Материалы и способы

В качестве генетического материала для нашего исследования были применены эталоны ткани (ушной выщип, кровь) от большого рогатого скота красноватой горбатовской (RGBT, n=110) и сукскунской (SUKS, n=92) пород. Геномная ДНК была выделена способом экстракции с применением перхлората натрия (16), также при помощи набора «ДНК-Экстран 2» (ЗАО «Синтол», Наша родина). Для GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS анализа были выбраны 10 микросателлитных локусов (TGLA227, BM2113, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA23, TGLA126, BM1818, ETH225, BM1824), рекомендованных Интернациональным обществом по генетике животных (ISAG) и объединенных в одну мультиплексную панель. ПЦР-амплификация проводилась на термоциклере SimpliAmp Thermal Cycler (Life Technologies, США). Исследования полиморфизма микросателлитных маркеров производили на капиллярном генетическом анализаторе ABI GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS3130xl (Applied Biosystems, США) при помощи программного обеспечения GeneMapper v.4 (Applied Biosystems, США). Главные характеристики, характеризующие состояние аллелофонда и уровень генетического контраста, включали: среднее число аллелей на локус (Na), действенное число аллелей (Ne), число информативных аллелей либо аллелей с частотой встречаемости более 5 % (Na≥5%), ожидаемая (He) и наблюдаемая GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS (Ho) гетерозиготность, коэффициент инбридинга (FIS). Все статистические характеристики были рассчитаны в программке GenAlEx 6.501 (17). Кластерный анализ был проведен в программке Structure 2.3.4 (18) с более возможным числом популяций (k), равным двум, и без введения подготовительной инфы о персональной принадлежности к породе. В качестве порогового значения избран 75%-й уровень аспекта Q, который охарактеризовывает GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS членство особи в соответственной популяции.

Результаты

По среднему числу аллелей на один микросателлитный локус красноватая горбатовская порода несколько превосходила суксунскую, но действенное количество аллелей, детектированное в популяции SUKS, превышало аналогичный показатель, рассчитанный для RGBT: 4,034 и 3,568 аллелей на локус, соответственно. Подобная картина наблюдалась и по количеству информативных аллелей: 4,400 и 4,200 аллелей для SUKS GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS и RGBT, соответственно (табл. 1).

Анализ уровней ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности выявил, что подборки обеих изучаемых пород характеризуются недостатком гетерозигот, что, не считая того, подтверждается положительными значениями коэффициента инбридинга. Для популяции красноватой горбатовской породы недочет гетерозигот был очень малозначительным (0,8%; FIS= 0,007), что в целом позволяет заключить, что что данная группа близка к GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS генетическому равновесию по Харди-Вайнбергу. Но для SUKS был зафиксирован более значимый недостаток гетерозигот, который составил 4,4% (FIS=0,063). Суксунская порода в текущее время является немногочисленной породой, в связи с чем увеличение уровня инбридинга представляется закономерным процессом.

Таблица 1. Черта аллелофонда и генетического контраста популяций красноватой горбатовской и суксунской пород большого GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS рогатого скота

Показатель Порода большого рогатого скота
Красноватая горбатовская Суксунская
n
Na 6,60±0,636 6,50±0,401
Ne 3,57±0,351 4,03±0,356
Na≥5% 4,20±0,442 4,40±0,427
Ho 0,690±0,036 0,690±0,047
He 0,698±0,028 0,734±0,024
FIS 0,007±0,040 0,063±0,050

Примечание: n-количество голов в изучаемой выборке; Na - среднее число аллелей на локус, Ne - действенное число аллелей, Na≥5 - число информативных аллелей (с частотой встречаемости более 5 %), Ho - наблюдаемая гетерозиготность, He - ожидаемая гетерозиготность GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS, FIS - коэффициент инбридинга.

Для исследования генетической дифференциации изучаемых пород большого рогатого скота красноватого генетического корня, нами был проведен анализ определения популяционной принадлежности на основании исследования микросателлитных профилей. Как показано на рисунке 3, индивиды исследованных пород сформировывали отлично консолидированные слабо перекрывающиеся кластеры. В целом, 99% индивидуумов каждой из пород были на генном уровне отнесены GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS к своей породе.

Примечание: RGBT – красноватая горбатовская порода, SUKS – суксунская порода

Набросок 3. Определение популяционной принадлежности особей

Кластерный анализ, выполненный для более возможного числа кластеров k=2, подтвердил генетическую уникальность красноватой горбатовской и суксунской пород большого рогатого скота (рис. 4). Индивиды каждой из изучаемых пород сформировывали верно различимые кластеры со средней толикой членства в своем GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS кластере Q1/2=0,953±0,063 и Q2/2=0,937±0,100 для RGBT и SUKS, соответственно.

Набросок 4. Результаты кластерного анализа в программке STRUCTURE

Выводы

Проведенные нами исследовании проявили, что суксунская и красноватая горбатовская породы большого рогатого скота представляют собой обособленные генофондные локальные породы, улучшение которых быками-производителями англерской и красноватой датской пород не привело к GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS потере уникальности их аллелофонда. С целью сохранения уникального аллелофонда пород скота Рф, колоритными представителями которого являются суксунская и красноватая горбатовская породы, нужна разработка программ, направленных на их сохранение.

Работа выполнена в рамках задания Федерального агентства научных организаций № ГЗ 14; 0600-2016-0005 в 2017 году.

Перечень ЛИТЕРАТУРЫ

1. Эрнст Л.К., Дмитриев Н.Г., Паронян И GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS.А. Генетические ресурсы сельскохозяйственных животных в Рф и сопредельных странах. СПб., 1994.

2. Дмитриев Н.И. Породы скота по странам мира. Л., 1978.

3. Справочник пород и типов сельскохозяйственных животных, разводимых в Русской Федерации / Под ред. Дунин И.М., Данкверт А.Г. М., 2013.

4. Амерханов Х.А. Состояние и развитие молочного скотоводства в Русской GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS Федерации / Х.А. Амерханов // Молочное и мясное скотоводство. –—2017. —№ 1. —с. 2—5.

5. Дунин И.М., Амерханов Х.А., Шичкин Г.И., Шаркаев В.И., Шаркаева Г.А., Пархоменко Б.Л., Мухин А.Е., Сафина Г.Ф. Ежегодник по племенной работе в молочном скотоводстве в хозяйствах русской федерации (2015 год). М., 2016.

6. Dmitriev N.G., Ernst L.K GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS. Animal genetic resources of the USSR. Rome: FAO and UNEP; 1989.

7. Смирнов Ю.П Генетическая расположенность и устойчивость к лейкозу зависимо от породной принадлежности большого рогатого скота /Ю. П. Смирнов // Земельная наука Евро-Северо-Востока. — 2005. — №26 — С. 132—135.

8. Столповский Ю.А. Концепция и принципы генетического мониторинга для сохранения in situ пород доместицированных GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS животных. / Ю.А. Столповский // Сельскохозяйственная биология. — 2010. — №6. —С. 3 — 8.

9. Crispim B. Application of microsatellite markers for breeding and genetic conservation of herds of Pantaneiro sheep/ B. Crispim, L. Seno, A. Egito, F. Vargas Jr., A. Grisolia // Electronic Journal of Biotechnology. —2014. — Vol.17. — Р. 317— 321.

10. Гладырь Е.А. Черта аллелофонда якутского скота GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS по микросателлитам/Е.А. Гладырь Е.А., Я.Л. Шадрина, П.В. Горелов, Н.А. Зиновьева // Сельскохозяйственная биология. — 2011. —№ 6. — с. 65 —69.

11. Горелов П.В. Сравнительный анализ групп крови и микросателлитов в характеристике новых типов скота бурой швицкой и сычевской пород / П.В. Горелов, Д. Н. Кольцов, Н. А. Зиновьева, Е GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS.А. Гладырь // Сельскохозяйственная биология. —2011. —№ 6. — с. 37 —40.

12. Гузеев Ю.В. Генетический мониторинг популяции сероватого украинского скота с внедрением ДНК-маркеров / Ю.В. Гузеев, Е.А. Гладырь, Н.А. Зиновьева, Л.К. Эрнст, Н.П. Дымчук, П.В. Горелов // Препядствия биологии продуктивных животных. — 2011. — № 1. — с. 15—17.

13. Зиновьева Н.А. Связь генетической гетерогенности с изменчивостью характеристик молочной продуктивности GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS скотин разных генеалогических линий /Н.А. Зиновьева, Н.И. Стрекозов, Е.А. Гладырь, О.В. Ларина // Молочное и мясное скотоводство. — 2013. — № 1. — с. 12 —13.

14. Tautz D. Simple sequences are ubiquitous repetitive components of eukaryotic genomes / D. Tautz, M. Renz // Nucleic Acids Research. — 1984. — Vol.12. — P. 4127 — 4138.

15. Putman A.I. Challenges in analysis and interpretation GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS of microsatellite data for population genetic studies / A.I. Putman, I. Carbone // Ecology Evolution. — 2014. — Vol. 4 (22). — P. 4399 — 4428.

16. Способы исследовательских работ в биотехнологии сельскохозяйственных животных: школа-практикум / под ред. д.б.н., проф. Зиновьевой Н.А. - М.: Изд-во ВНИИ животноводства, 2002. - 78 с.

17. Peakall R. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS software for teaching and research-an update. /Peakall R., Smouse P.E. // Bioinformatics. — 2012. — Vol. 28 —Р.2537 — 2539.

18. Pritchard J. K. Inference of population structure using multilocus genotype data / Pritchard J. K., Stephens M., Donnelly P. // Genetics. — 2000. — Vol. 155. — P. 945 — 959.


GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS MICROSATELLITE MARKERS

Volkova V.V., Deniskova T.E., Kostyunina O.V., Zinovieva N.A.

1 All-Russian Research Institute of Animal Husbandry named after Academy Member L.K. Ernst, Moscow Region., Dubrovitsy sett. 142132;

An evaluation of the current state of gene pool of small or endangered local cattle breeds is an important stage to GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS prevent the loss of the valuable alleles associated with high resistance to infectious diseases and an adaptability to survive in the specific region. In our work, we performed a molecular genetic study of the Red Gorbatov (RGBT, n = 110) and Suksun (SUKS, n = 92) cattle breeds. The variability of GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS 10 microsatellites (TGLA227, BM2113, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA23, TGLA126, BM1818, ETH225, BM1824) was carried out on genetic analyzer ABI3130xl (Applied Biosystems, USA). Statistical indicators were calculated in GenAlEx 6.501 and Structure 2.3.4 software. By the average number of alleles per locus, the RGBT group exceeded the SUKS. However, the maximum effective allele GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS number and the number of informative alleles were detected in the SUKS group (Ne = 4.03, Na≥5% = 4.40 and Ne = 3.57, Na≥5% = 4.20 for SUKS and RGBT, respectively). Assessing genetic diversity of the breeds, we found that both studied populations were characterized by a heterozygote deficiency which was more significant in the SUKS GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS (4.4%) than in the RGBT (0.8%). Positive values ​​of the inbreeding coefficient was in accordance with the mentioned above genetic pattern: FIS = 0.063 and FIS = 0.007 for the SUKS and the RGBT. Cluster analysis, performed for the assumed number of clusters k = 2, confirmed the genetic uniqueness of the Red Gorbatov and the GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS Suksun cattle breeds. The shares of membership in its own cluster were Q1/2=0.953±0.063 and Q2/2=0.937±0.100 for the RGBT and the SUKS. Our data indicate the uniqueness of the allele pool of the Red Gorbatov and the Suksun cattle breeds and emphasize the necessity to create scientifically based conservation programs.

Key words: microsatellites GENETIC CHARACTERISTICS OF RED GORBATOV AND SUKSUN CATTLE BREEDS USING MICROSATELLITE MARKERS, cattle breeds of the red genetic root, Suksun breed, Red Gorbatov breed, allele pool


generalnoe-soglashenie-po-torgovle-uslugami-gats.html
generalnoj-sovokupnosti-znachenij-sluchajnoj-velichini.html
generativnaya-lingvistika-referat.html