Корреляция полиморфизма генов EPOR, MUC4 и IGF-2 с уровнем продуктивных качеств свиней белорусской селекции.

УДК 636.4.082

КОРРЕЛЯЦИЯ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНОВ EPOR,

MUC4 И IGF-2 С УРОВНЕМ ПРОДУКТИВНЫХ КАЧЕСТВ СВИНЕИ БЕЛОРУССКОЙ СЕЛЕКЦИИ

В.А. ДОЙЛИДОВ, Д.А. КАСПИРОВИЧ УО «Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия ветеринарной медицины» г. Витебск, Республика Беларусь, 210026

Введение. История интенсивного изучения и использования генетических маркеров в популяциях свиней насчитывает более 35 лет [1].

Долгое время вопрос раннего прогнозирования продуктивных качеств свиней решался проведением корреляционного анализа взаимосвязи показателей продуктивности со всевозможными интерьерными показателями и изучением влияния одного или нескольких факторов на результативный признак с помощью дисперсионного анализа. Однако селекционеры практически не имели надежных маркеров для ранней оценки продуктивности животных [5].

Все генетические маркеры, используемые в селекции свиней, принято разделять на 3 большие группы.

Генетические маркеры первого порядка - это группы крови, антигены главного комплекса гистосовместимости I класса - SLA класс I, антигены тромбоцитов, аллотипы белков сыворотки крови.

К генетическим маркерам второго порядка или анонимным генетическим маркерам относятся полиморфные системы ДНК - микросателлиты и антигены главного комплекса гистосовместимости II класса -SLA класс II.

К генетическим маркерам третьего порядка относится группа маркирующих систем, выявляющих отдельные гены, которые связаны с хозяйственно полезными признаками или наследственными заболеваниями [1].

MAS (marker assisted selection) - селекция с помощью маркеров -есть поиск и последующее использование особенных различий между ДНК, которые отличают породы и индивидуальных особей. Полученный образец ДНК размножается с помощью цепной реакции полиме-разы для получения количества, достаточного для обнаружения интересующего маркера [4,6].

На сегодняшний день значение ДНК-маркеров в селекции на повышение продуктивных качеств животных хорошо известно, и они успешно внедряются в практику племенной работы в лучших хозяйствах [3, 7].

В настоящее время в свиноводстве Республики Беларусь в качестве возможных ДНК-маркеров рассматриваются следующие гены-рецепторы:

- ген MUC4;

- ген EPOR (эритропоэтиновый рецептор);

- ген IGF-2 (инсулиноподобный фактор роста - 2).

С развитием промышленного свиноводства серьезную проблему для свиноводческих комплексов стал представлять колибактериоз поросят - остропротекающее инфекционное заболевание, сопровождающееся диареей и высокой летальностью. Заболевают поросята в первые недели жизни на фоне пониженной резистентности организма. В неблагополучных по колибактериозу хозяйствах может заболевать до 80% молодняка. Отход заболевших животных колеблется в пределах от 28 до 65 %, а привесы переболевших поросят снижаются до 30% [2].

В гене MUC4 выявлен полиморфизм, причиной которого является точковая мутация С —> G. Поросята, имеющие генотипы GG и CG, являются восприимчивыми к колибактериозу, СС - устойчивыми. Устойчивость животных обуславливается невозможностью микроорганизмов, несущих антигены адгезии К88 (F4), прикрепляется к слизистой оболочке кишечника.

В настоящее время в лаборатории генетики ВИЖа (Россия) освоена методика генетического анализа свиней на характер полиморфизма гена эритропоэтинового рецептора (EPOR), влияющего на многоплодие свиноматок. В данном гене выявлен полиморфизм, причиной которого является точковая мутация Т —» С, позволяющая проводить молекулярную генную диагностику. При этом свиноматки, имеющие генотип TT, отличаются большим размером гнезда при рождении по сравнению со свиноматками, имеющими генотипы CT и CC.

В последние десятилетия выраженной тенденцией в развитии современного свиноводства как зарубежных стран, России, так и Республики Беларусь является селекция на получение быстрорастущих животных с повышенным содержанием в тушах постного мяса и сниженным жироотложением. В комплексных индексах оценки свиней практически всех развитых стран большой экономический вес придан показателям, характеризующим их мясную продуктивность: толщина шпика, площадь «мышечного глазка», процент мяса в туше. Наряду с этим, все большее значение в оценке мясных качеств свиней приобретают ДНК-маркеры продуктивности. Один из ведущих производителей племенного материала - компания PIC в своих селекционных программах широко использует оценку генетического потенциала свиней с использованием в качестве дополнительного критерия ДНК-маркеров [8].

На сегодняшний день выявлен ряд генов - потенциальных маркеров мясных качеств свиней. Одним из наиболее перспективных является ген инсулиноподобного фактора роста 2 (IGF-2), который участвует в широком спектре метаболических и дифференцирующих процессов в организме. Аутокринная секреция IGF-2 играет главную роль в дифференцировке клеток скелетной мускулатуры. Мутация в данном гене q —> Q оказывает влияние на скорость роста свиней. Животные, несущие в своем генотипе желательное сочетание аллелей QQ данного гена, отличаются повышенными среднесуточными приростами живой массы и мясностью туш.

Было также установлено, что данный ген характеризуется патер-нальным действием на продуктивность. Это означает, что у потомства проявляется действие только того аллеля, который был получен от отца. Данная особенность позволяет значительно облегчить разработку селекционной стратегии, поскольку для достижения положительного

эффекта у потомства достаточно проведения тестирования и отбора одних только хряков-производителей.

В то же время результаты исследований, проводившихся зарубежными учеными, которые касались степени влияния вышеперечисленных генов на детерминируемые ими показатели продуктивных качеств свиней различных зарубежных пород, довольно противоречивы, а на породах, разводимых в Республике Беларусь, данные исследования пока не проводились.

Цель работы - выявить направленность и степень взаимосвязей между различными генотипами свиней белорусской крупной белой (БКБП)' и белорусской мясной (БМП) пород по генам EPOR, MUC4 и IGF-2 и показателями продуктивных качеств, детерминируемыми данными генами.

Материал и методика исследований. ДНК-тестирование хряков и свиноматок белорусской крупной белой и белорусской мясной пород на характер полиморфизма генов-рецепторов EPOR, MUC4 и IGF-2 проводилось в условиях лаборатории молекулярной генетики ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства Россельхозакадемии», где из выщипов ушных раковин была выделена ДНК для последующего ПЦР-ПДРФ-анализа.

В ранее проведенных нами исследованиях в условиях селекционно-гибридного центра «Заднепровский» Оршанского района и ГПЗ «Пор-плище» Докшицкого района Витебской области установлен характер полиморфизма генов EPOR, MUC4 и IGF-2 среди свиней белорусской крупной белой и белорусской мясной пород с последующим расчетом частот встречаемости аллелей и генотипов. По результатам анализа влияния аллельных проявлений генов на показатели продуктивности свиней: по гену EPOR - на многоплодие свиноматок, по гену MUC4 -на сохранность поросят-сосунов и по гену IGF-2 - на откормочные и мясные качества молодняка, были рекомендованы желательные генотипы с точки зрения селекции на повышение данных показателей.

В настоящих исследованиях мы изучили корреляцию между генотипами свиней по генам EPOR, MUC4 и IGF-2 и анализируемыми показателями продуктивности. Для установления коррелятивных связей между генотипами по исследуемым генам, с учетом концентрации аллелей в геноме подопытных животных, и детерминируемыми ими показателями продуктивности рассчитан бисериальный показатель (гь) по следующей формуле:

Ер+ х а х а

11 , 11

С С

где p - частоты вариационного ряда, распределенные по классам количественного признака; p+ - частоты вариационного ряда по одному из учетных состояний

альтернативного признака; п - число наблюдений в выборке;

п+ - число наблюдений в классе альтернативного признака; а - условное отклонение от класса условной средней для количественного признака;

1

п

п

С - дисперсия количественного признака, вычисляемая по формуле

„ „ 2 4?рх а

С = Лрха--

п

Результаты исследований и их обсуждение. Как и ожидалось, наличие в генотипе свиноматок аллеля ЕРОЙТ гена эритропоэтинового рецептора положительно связано с основным исследуемым показателем по данному гену - многоплодием (рис. 1).

В нашем случае сочетание аллелей ЕРОЙСТ имеет положительную связь с многоплодием: от +0,148 - свиноматки белорусской крупной белой породы, до +0,207 - свиноматки белорусской мясной породы. Кроме этого надо отметить, что при возрастании концентрации аллеля ЕРОЙ значение коэффициента корреляции увеличивается по направлению от генотипа ЕРОй к генотипу ЕРОйТТ, что видно на примере белорусской мясной породы: +0,207 ^ +0,384 - на 46,1 %.

0.3 - +0,148 0,2 -

+0,384

I

Рис. 1. Взаимосвязь концентрации аллеля ЕРОЙТ в генотипах свиноматок с многоплодием: 1 - БКБП - ЕРОЙ (ГПЗ «Порплище»);

2 - БМП - ЕРОЙ (СГЦ «Заднепровскии»);

3 - БМП - ЕРОЙ

Как видно из рис. 2, полученные бисериальные коэффициенты указывают на незначительную связь генотипов свиноматок по гену МиС4, в частности гетерозиготных, с сохранностью поросят-сосунов.

Кроме этого необходимо отметить, что с повышением концентрации желательного аллеля МиС4С в геноме свиноматок значения бисе-риального коэффициента увеличивались.

Корреляция между гомозиготным генотипом МиС4СС свиноматок белорусской крупной белой породы (ГПЗ «Порплище») и сохранностью поросят-сосунов была выше на 17,5% в сравнении с генотипом МиС4С , в общем же по белорусской крупной белой породе - на 65,7%, соответственно.

В ходе анализа корреляции генотипов хряков по гену ЮР-2 с откормочными качествами потомства установлена отрицательная связь генотипа ЮР-2Сч с возрастом достижения 100 кг живой массы и затратами корма на 1 кг прироста потомками, а также положительная - с такими показателями мясных качеств, как площадь «мышечного глазка» и масса окорока.

0,5

0,4

0,1

0

0,6 0,5 0,4 0,3  0,2 0,1  0

+0,493

+0,407 I--+0,361

1 2 3 4 5 6

Рис. 2. Взаимосвязь концентрации аллеля MUC4C в генотипах свиноматок с сохранностью поросят-сосунов:

1 - БКБП - MUC4CG (СГЦ «Заднепровский»);

2 - БМП - MUC4CG (СГЦ «Заднепровский»);

3 - БКБП - MUC4CG (ГПЗ «Порплище»);

4 - БКБП - MUC4CC (ГПЗ «Порплище»);

5 - в общем, по БКБП - MUC4CG;

6 - в общем, по БКБП - МиС4сс

Необходимо также отметить, что предпочтительный гомозиготный генотип хряков IGF-2QQ позволяет повысить значение установленных взаимосвязей. На примере хряков белорусской крупной белой породы данный генотип позволяет сдвинуть связь с возрастом достижения 100кг живой массы потомства в желательную сторону на 0,252, или на 62,2% относительно генотипа ЮF-2, по площади «мышечного глазка» - на 0,256, или на 61,6% (рис. 3).

0,419

П 4^ , _

1 2 3 4 5 6

Рис. 3. Взаимосвязь концентрации аллеля IGF-2Q в генотипах хряков белорусской крупной белой породы с откормочными и мясными качествами потомства: 1- возраст достижения 100 кг живой массы, кг; 2 - среднесуточный прирост, г; 3 - затраты корма, корм. ед.; 4 - толщина шпика, мм;

5- площадь «мышечного глазка», см ; 6 - масса окорока, кг.

Аналогичная тенденция повышения значений коррелятивных связей между предпочтительным генотипом и анализируемыми показателями откормочных качеств потомства была выявлена и среди хряков белорусской мясной породы: по возрасту достижения 100 кг живой

массы - на 0,178, или на 69,5 %; по среднесуточному приросту - на 0,120, или на 39,8 %; по затратам корма на 1 кг прироста живой массы - в отрицательную сторону на 0,131, или на 74,4 % соответственно (рис. 4).

Рис.4. Взаимосвязь концентрации аллеля ЮР-2Ч в генотипах хряков белорусской мясной породы с откормочными и мясными качествами потомства: 1 - возраст достижения 100 кг живой массы, кг;

2 - среднесуточный прирост, г;

3 - затраты корма, корм. ед.; 4 - толщина шпика, мм;

5 - площадь «мышечного глазка», см2; 6 - масса окорока, кг.

Надо отметить, что использование хряков с генотипом ЮР-2^, с учетом роста откормочных качеств полученного от них потомства, не оказывает заметного отрицательного действия на толщину шпика, а также позволяет повысить другие показатели мясных качеств, что соответствует селекционным программам в свиноводстве как многих стран мира, так и Республики Беларусь.

Подтверждением этому могут служить выявленные нами положительные значения бисериального коэффициента между генотипами и площадью «мышечного глазка», которые росли по мере увеличения концентрации аллеля ЮР-2Я Так, гомозиготный (ЮР-2^) генотип хряков белорусской крупной белой породы (рис. 3) позволяет сдвинуть в желательную сторону положительную связь с площадью «мышечного глазка» потомства относительно гетерозиготного генотипа на 0,256, или на 61,1%, среди хряков белорусской мясной породы (рис. 4) - на 0,012, или на 7,0%, соответственно. При данном сочетании аллелей отмечается также повышение значения коэффициента корреляции генотипа хряков белорусской мясной породы с массой окорока потомства на 0,096, или на 46,6%.

Заключение. Поскольку каждый взятый изолированно ген-маркер оказывает, как правило, косвенное влияние на детерминирующие показатели продуктивных качеств свиней, выявленные нами невысокие и умеренные коэффициенты корреляции между генотипами и анализируемыми показателями являются закономерными. В то же время полу-

ченные положительные результаты позволяют утверждать о перспективности использования в селекционной работе с белорусской крупной белой и белорусской мясной породами генов EPOR, MUC4 и IGF-2 в качестве маркеров таких показателей продуктивности, как многоплодие, устойчивость поросят к колибактериозу, а также откормочные и мясные качества молодняка. При этом предпочтение необходимо отдавать гомозиготным генотипам по желательным аллелям EPORTT, MUC4CC и IGF-2qq.

ЛИТЕРАТУРА

1. Генетические маркеры в селекции свиней / Н. Марзанов [и др.] // Свиноводство. 2005. № 2. С. 2-4.

2. Дворкин, Г.Л. Колибактериоз телят и поросят/ Г.Л. Дворкин, А.А. Гутовский // Обзорная информация. Минск: БелНИИНТИ, 1989.С. 3-22.

3. Лазарева, Ф.Ф. Генетические маркеры голштинского скота на Урале / Ф.Ф. Лазарева, Л. Г. Сухова // Зоотехния. 1991. № 5. С.16-19.

4. Смарагдов, М. Г. Методы молекулярных маркеров в селекции хозяйственно ценных признаков у крупного рогатого скота / М. Г. Смарагдов // Сельскохозяйственная биология. 2005. №6. С. 3-7.

5. Степанов, В. Регрессионный анализ прогнозирования хозяйственно полезных качеств свиней / В. Степанов, В. Федоров, А. Тариченко // Свиноводство. 2001. №6. С.7-8.

6. Хейн Ван Дер Стин. Генетика - кому она нужна? / Хейн Ван Дер Стин // Свиноводство. 1998. №3. С.28-29.

7. Цилуйко, Г.А. Иммуногенетический контроль при работе с первичными линиями и родственными группами мясного скота / Г. А. Цилуйко, Л. М. Романов // Сельскохозяйственная биология. 1988. №5. С.76-82.

8. Шейко, И.П. Задачи селекционно-племенной работы по повышению генетического потенциала сельскохозяйственных животных / И. П. Шейко, Н. А. Попков // Белорусское сельское хозяйство. 2008. №1. С. 38-44.

УДК 636.4.082.251.068

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТУШ СВИНЕЙ РАЗНЫХ ГЕНОТИПОВ

Б.П. КОВАЛЕНКО Харьковская государственная зооветеринарная академия п. Малая Даниловка, Дергачевский район, Харьковская область,Украина, 62341

Введение. Фенотипические особенности особей по любому признаку или показателю в пределах популяции зависят от разнообразия генотипов (индивидуальных наследственных особенностей) и влияния факторов окружающей среды. Большинство методов оценки племенных и продуктивных качеств требует для своего использования предварительного определения показателя наследуемости, который в определенной степени изменяется в каждом поколении [1-6].

Генотип каждой породы программирует весь ход индивидуального развития и определяет морфологическую, биохимическую и функцио-