AGRIS - 

2023

Koshkina, O.A. | Kharzinova, V.R. | Zinov'eva, N.A.

The Nenets reindeer breed is the most numerous in the Russian Federation, has unique adaptive abilities and plays a key role in the life of numerous peoples of the Far North. It is relevant to search for and implement various approaches that will expand and clarify the available data on the state of genetic diversity and phylogenetic relationships of regional populations of the Nenets breed. The aim of the work is to validate the developed a test system for the isolation of complete mitochondrial genomes of reindeer and to conduct a phylogenetic analysis of domestic populations of the Nenets breed in comparison with the wild tundra population of reindeer. The test system is based on the amplification of six overlapping mtDNA fragments, which, after purification and quality control of the libraries, were sequenced using NGS technology and performed on a miSeq device (Illumina, USA). Approbation of the test system for the isolation of complete mitochondrial genomes of the reindeer was carried out on representatives of six regional populations of the Nenets breed (n=63), as well as the wild reindeer (n=62). The length of the complete mitogenome was 16367 base pairs, with the following distribution of nucleotide frequencies: A - 33.70%, T - 30.04%, G - 13.16%, C - 23.10%. All studied individuals of the Nenets breed were characterized by high haplotype and nucleotide diversity (Hd = 0.993±0.005; pi = 0.00391±0.00068). No clear population clustering of the studied reindeer samples was observed. Phylogenetic analysis revealed the presence of four main clusters with a mixed composition according to the distribution of haplotypes on the median network. As a result of the study, a test system was developed and tested for the isolation of complete reindeer mitochondrial genomes, new data were obtained on the phylogenetic relationships not only of groups of the Nenets reindeer of various geographical origins, but also of domestic and wild populations of this animal species. | Ненецкая порода северного оленя – самая многочисленная в Российской Федерации, обладает уникальными адаптационными способностями и играет ключевую роль в жизни многочисленных народов Крайнего Севера. Актуален поиск и внедрение различных подходов, которые позволят расширить и уточнить имеющиеся данные о состоянии генетического разнообразия и филогенетических взаимоотношениях региональных популяций ненецкой породы. Цель исследований – выполнить апробацию разработанной тест-системы для выделения полных митохондриальных геномов северных оленей и провести филогенетический анализ домашних популяций ненецкой породы, в сравнении с дикой тундровой популяцией северных оленей. Разработанная тест-система основана на амплификации шести перекрывающихся фрагментов мтДНК, которые после очистки и проверки качества библиотек секвенировали с использованием технологии NGS на приборе miSeq (Illumina, США). Апробацию тест-системы выделения полных митохондриальных геномов северного оленя проводили на представителях шести региональных популяций ненецкой породы (n=63) и диких северных оленей (n=62). Длина полного митогенома составила 16367 пар оснований со следующим распределением частот нуклеотидов: А – 33,70%, Т – 30,04%, G – 13,16%, C – 23,10%. Все исследуемые особи ненецкой породы характеризовались высоким гаплотипическим и нуклеотидным разнообразием (Hd = 0,993±0,005; пи = 0,00391±0,00068). Четкой популяционной кластеризации исследуемых выборок северных оленей не наблюдали. Филогенетический анализ выявил наличие четырех основных кластеров со смешанным составом согласно распределению гаплотипов на медианной сети. Разработана и апробирована тест-система для выделения полных митохондриальных геномов северного оленя, получены новые данные о филогенетических связях группировок ненецкой породы северного оленя различного географического происхождения, а также домашних и диких популяций этого вида животных.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2019

Makarova, E.G. | Kozlova, N.V. | Baregamyan, M.A. | Vojnova, T.V., All-Russia Reseach and Development Inst. of Fishery and Oceanography. Volga-Caspian Branch, Astrakhan

For the first time, a study of genetic variability of Caspian anadromous herring was carried out using molecular genetic methods. Sequencing of the cytochrome B site of mitochondrial DNA allowed to identify 7 haplotypes. The most massive haplotype was Hap_Alosa1 noted in 29 herring individuals. 5 minor haplotypes were detected in few fish individuals. In the marine period of life in fish caught in the Northern Caspian there were noted rare haplotypes Hap_Alosa6 and Hap_Alosa7. In the river period of life in the Volga herring there was observed Hap_Alosa5. The revealed polymorphism of haplotypes was represented by single nucleotide substitutions. The genetic analysis of migratory herring does not give grounds for isolating the studied fish into separate groups. The marked low level of nucleotide diversity of cytochrome B gene of mitochondrial DNA of the anodromous herring indicates a significant genetic homogeneity of the species within the studied range. The results of analysis of nuclear DNA microsatellite loci showed that only three of the six sites of the studied gene were polymorphic. In individuals caught in the river period of life, only Af20 (out of the 6 loci studied) was polymorphic and was characterized by 4 alleles. In a sample of herring from the Northern Caspian, 3 polymorphic loci (Aa16, Af6 and Af20) were observed, in which 2 alleles were recorded. The observed heterozygosity varied from 0.313 to 0.667 exceeding the level of expected heterozygosity. In polymorphic loci a deficit of heterozygotes was not noted. The results obtained in this study indicate a low level of genetic variation of anadromous herring. | Впервые проведено исследование генетической изменчивости каспийской проходной сельди с использованием молекулярно-генетических методов. Секвенирование участка цитохрома B митохондриальной ДНК позволило выявить 7 гаплотипов. Наиболее массовым гаплотипом был Hap_Alosa1, отмеченный у 29 особей сельди. Выявлены 5 минорных гаплотипов, зафиксированных у одной или двух рыб. В морской период жизни у рыб, выловленных в Северном Каспии, были отмечены уникальные гаплотипы Hap_Alosa6 и Hap_Alosa7, в речной период жизни в р. Волге у сельди наблюдался Hap_Alosa5. Выявленный полиморфизм гаплотипов был представлен однонуклеотидными заменами. Проведенный генетический анализ проходной сельди не дает оснований для выделения исследованных рыб в отдельные группы. Отмеченный низкий уровень нуклеотидного разнообразия гена цитохрома B митохондриальной ДНК проходной сельди свидетельствует о значительной генетической однородности вида в пределах изученного ареала. Результаты анализа микросателлитных локусов ядерной ДНК показали, что только 3 участки гена из 6 изученных были полиморфными. У особей, выловленных в речной период жизни, из 6 изученных локусов только Af20 был полиморфным и характеризовался четырьмя аллелями. В выборке сельди с Северного Каспия наблюдалось 3 полиморфных локуса (Aa16, Af6 и Af20), в которых фиксировалось по 2 аллеля. Наблюдаемая гетерозиготность варьировала от 0,313 до 0,667, превышая уровень ожидаемой гетерозиготности. В полиморфных локусах дефицит гетерозигот не был отмечен. Полученные в данном исследовании результаты свидетельствуют о низком уровне генетической изменчивости проходной сельди.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Vasil'chenko, E.N. | Zhuzhzhalova, T.P. | Zemlyanukhina, O.A. | Karpechenko, N.A., The A.L. Mazlumov All-Russia Research and Development Inst. of Sugar Beet and Sugar, Voronezh Region

The haploidy method opens up new possibilities for breeding. Conditions of haploid sugar beet regenerants formation in vitro have been under study. In particular, consistence and composition of nutrient media for cultivation of isolated sugar beet ovules were optimized. It has been determined that re-cultivation of unfertilized ovules on a liquid nutrient medium activates proliferation of female gametophyte nuclei and cells, and, when transferred to agar medium, stimulates formation of regenerants up to 6,7% on average. The induced plants differ in morphological traits. Cytophotometry analysis of ploidy level enables identification of plants-regenerants in early stages, selection and formation of sugar beet lines with single (n=9) chromosome set under in vitro culture. Biochemical evaluation reveals differences in distribution of 1- and 2-esterase (alpha- and beta-esterase) enzyme isoforms that indicate differenceы in gene activity regulation during cell differentiation of haploid regenerants. Molecular-genetic studies using sequencing of sugar beet DNA amplified fragments makes possible genotyping of haploid regenerants according to sterile and fertile cytoplasm types. The conducted investigations enable to realize a purposeful selection of regenerants according to genotype traits at haploid level. Using methods of isolated organs, cells and tissue culture promotes genetically improved breeding material obtaining. Homozygous lines notable for most important valuable traits are a perspective starting material for breeding. | Метод гаплоидии открывает новые перспективы для селекции. Изучали условия формирования гаплоидных регенерантов сахарной свеклы in vitro в частности оптимизировали консистенцию и состав питательных сред для культивирования изолированных семязачатков. Установлено, что рекультивирование неоплодотворенных семязачатков на жидкой питательной среде активизирует процесс пролиферации ядер и клеток женского гаметофита, а при пересадке на агаризованную среду - стимулирует формирование растений-регенерантов в среднем до 6,7%. Индуцируемые растения различаются по морфологическим признакам. Цитофотометрический анализ уровня плоидности позволяет идентифицировать на ранних этапах гаплоидные растения-регенеранты, отбирать и формировать линии сахарной свеклы с одинарным (n=9) набором хромосом в культуре in vitro. Биохимическая оценка обнаруживает различия распределения изоформ фермента 1-ой и 2-ой эстеразы (альфа- и бета-эстераза), свидетельствующие о разной регуляции активности генов при клеточной дифференцировке гаплоидных регенерантов. Молекулярно-генетические исследования с использованием секвенирования амплифицированных фрагментов ДНК сахарной свеклы позволяют генотипировать гаплоидные регенеранты по стерильному и фертильному типам цитоплазмы. Исследования дают возможность осуществлять целенаправленный отбор регенерантов по генотипическим признакам на гаплоидном уровне. Применение методов культуры изолированных органов, клеток и тканей способствует получению генетически улучшенного селекционного материала. Гомозиготные линии, отличающиеся важнейшими ценными признаками, являются перспективным исходным материалом для селекции.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2016

Akopyan, N.A. | Kostyunina, O.V. | Zinov'eva, N.A., The L.K. Ehrnst All-Russia Research and Development Inst. of Animal Husbandry, Moscow Region

The aim of the study was to develop the test system to analyze the sequence of the mitochondrial DNA (mtDNA) displacement loop (D-loop) and to apply their to create a series of reference mtDNA haplotypes of the Large White and Landrace pig breeds, which are were mainly used in formation of the domestic pig gene pool. In total, 50 Large White and 20 Landrace pigs, which were bred in the different breeding farms, were selected for analysis. There were selected oligonucleotide primers, which were able to amplify 770 bp of D-loop fragment intended for sequencing. Sequence analysis revealed the presence of 26 different haplotypes, including 18 haplotypes in Large White pigs and 8 ones in Landrace. Eighty-six variable sites were detected in total for two breeds. The most mutations were represented as transitions. The ratio of transitions to transversions according Hasegawa-Kishino-Yano test, model (+I), were R = 3.84. The average haplotype variability (h) in the total sample amounted to 0.0213 ± 0.0127. The analysis of dendrogram, which was built on the base of the sequence of mtDNA D-loop fragment, indicated the absence of clear clustering by breed principal. Most probably, it was due to the presence of a common ancestor and the gene exchange between breeds. Thus, we suggested the test system that allows producing the 770 bp fragment of the mtDNA D-loop sequence. Applying the developed test system a basis of reference mtDNA haplotypes of Large White and Landrace breeds was created, which will be used in further research for reconstruction of the demographic history of the national pig breeding. | Цель исследования – разработка тест-системы анализа последовательности фрагмента D-петли митохондриальной ДНК (мтДНК) и создание на ее основе серии референтных гаплотипов мтДНК свиней пород крупная белая и ландрас, чаще всего принимавших участие в формировании отечественного генофонда. Исследована выборка из 50 гол. свиней крупной белой породы и 20 гол. породы ландрас различного происхождения. Подобранные олигонуклеотидные праймеры позволили амплифицировать фрагмент D-петли длиной 770 пар нуклеотидов, пригодный для секвенирования. Секвенирование и последующий анализ полученных последовательностей выявил наличие 26 различных гаплотипов свиней, в том числе 18 – у крупной белой породы и 8 – у породы ландрас. В суммарной выборке двух пород обнаружено 86 вариабельных сайтов. Большинство мутаций представлено транзициями. Соотношение транзиций к трансверсиям согласно тесту Hasegawa-Kishino-Yano, модель (+I), составило R=3,84, среднее гаплотипическое разнообразие – h=0,0213±0,0127. Анализ дендограммы, построенной на основании полиморфизма фрагмента D-петли мтДНК, показал отсутствие четкой кластеризации по породному принципу. Вероятно, это обусловлено наличием общих предков и имевшим место обменом генами между породами. Предложенная тест-система позволяет секвенировать фрагмент D-петли мтДНК свиней длиной 770 пар нуклеотидов. С применением разработанной системы создана база референтных гаплотипов мтДНК пород крупная белая и ландрас, которая будет использована в дальнейших исследованиях для реконструкции демографической истории свиней отечественной селекции.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation