Воспроизводительные качества свиней породы ландрас разных генотипов по генам PRLR и МС4R

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

1

УДК 636.4.082.12

ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ КАЧЕСТВА СВИНЕЙ ПОРОДЫ ЛАНДРАС РАЗНЫХ ГЕНОТИПОВ ПО ГЕНАМ PRLR И МС4R

Леонова Мария Анатольевна аспирантка

Святогорова Александра Евгеньевна аспирантка

Донской государственный аграрный университет, п. Персиановский, Россия

В статье представлен анализ влияния генов PRLR и MC4R на воспроизводительные показатели свиноматок породы ландрас. Показана частота аллелей и генотипов указанных генов-маркеров и их взаимосвязь с воспроизводительными качествами

Ключевые слова: ГЕН PRLR, ГЕН MC4R, ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ КАЧЕСТВА, СВИНЬИ

UDC 636.082.12

REPRODUCTIVE QUALITIES OF LANDRACE PIGS OF DIFFERENT GENOTYPES IN GENES PRLR AND MC4R

Leonova Maria Anatolyevna postgraduate student

Svyatogorova Aleksandra Evgenyevna postgraduate student

Don state agrarian university, Persianovsky, Russia

The article presents an analysis of the influence of genes PRLR and MC4R on reproductive performance of Landrace sows. The frequency of alleles and genotypes of this marker genes and their relationship to reproductive performance are shown

Keywords: GENE PRLR, GENE MC4R, REPRODUCTIVE TRAITS, PIGS

В настоящее время интенсификация отрасли животноводства настоятельно требует дальнейшего развития теоретических основ и совершенствования организационных форм селекции за счет привлечения новых методов оценки животных [4,7,9]. Молекулярно-генетические методы анализа, основанные на полиморфной природе ДНК, позволяют определять ряд генов, влияющих на формирование признаков продуктивности животных [6,8,11].

Г ен рецептора пролактина (PRLR) на сегодняшний день рассматривается в качестве перспективного гена-маркера продуктивности свиней. Рецептор пролактина является специфическим рецептором

гормона передней доли гипофиза - пролактина (PRL), который в организме млекопитающих участвует в регуляции роста, метаболизма и размножения [17]. По структуре и биологическим свойствам пролактин имеет общие черты с гипофизарным гормоном роста (соматотропином, GH). Ген PRLR детерминирует специфический рецептор гормона передней доли гипофиза — пролактина, который в организме млекопитающих участвует

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

2

в регуляции роста, метаболизма и размножения. Влияние пролактина в большей степени связывают с воспроизводительными качествами, развитием молочных желез и лактацией. Пролактин также считается лютеотропным гормоном, поддерживающим существование желтого тела и образование им прогестерона [5].

Ген PRLR у свиней картирован на 16 хромосоме, и его AluI полиморфизм обуславливает наличие трех генотипов АА, ВВ и АВ [17]. Drogemuller C. с соавторами [10] была показана связь между генотипами гена PRLR и репродуктивными качествами свиней, такими как количество поросят при рождении и многоплодием. Дальнейшие исследования по этому вопросу показали, что предпочтительный генотип (т.е. определяющий высокий уровень продуктивности) по гену PRLR для свиней разных пород и линий не является универсальным [1,14,16,17]. Для использования данного гена в качестве маркера продуктивности в селекционной работе необходимо проведения предварительных исследований с учетом породной и линейной принадлежности свиней.

Особый интерес среди кандидатов сигнальных молекул, участвующих в регулировании энергетического гомеостаза, представляет меланокортиновый рецептор-4 (MC4R) [1,5,15]. Точечная мутации в седьмом экзоне гена MC4R приводит к нарушению проведения гормонального сигнала лептина через МС4Rи, тем самым, влияет на признаки, определяющие откормочную и мясную продуктивность животного [15].

У свиней ген MC4R локализован на хромосоме 1 (SSC1).

Функциональной особенностью MC4R является контроль массы тела и регуляция пищевого поведения. Механизмы этого действия до конца не изучены, но на основании имеющихся литературных данных можно заключить, что некоторые особенности данного процесса реализуются при взаимодействии MC4R с системой лептина [1].

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

3

На сегодняшний день считается, что в результате мутации в гене MC4R происходит нарушение проведения гормонального сигнала лептина.

Жировая ткань играет активную роль в регуляции энергетического гомеостаза организма, действуя как эндокринный орган. Изменения в этом обмене считаются важными для пубертатного перехода в репродуктивной функции. Лептин увеличивает секрецию гонадотропых гормонов, которые необходимы для инициации и поддержания нормальной репродуктивной функции [9,15].

На основании выше перечисленных особенностей, ген MC4R может оказывать влияние на репродуктивные качества свиней. Однако анализ литературных источников показал, что как правило, все работы посвящены откормочным и мясным качествам, в то время как влияние данного гена на репродуктивные качества свиней практически не изучены.

В связи с этим целью работы стало изучение влияния генов MC4R и PRLR на репродуктивные качества свиноматок породы ландрас.

Материалы и методы

Исследования проводились в лаборатории молекулярной диагностики и биотехнологии с.-х. животных Донского государственного аграрного университета.

Объектом исследования служили свиноматках породы ландрас (n=56). Влияние генотипов на репродуктивные качества оценивали по количеству поросят при рождении (гол.), многоплодию (гол.), массе гнезда при рождении (кг). Все свиноматки содержались в одинаковых условиях и имели как минимум три опороса. Для анализа были взяты данные по первым трем опоросам.

Для проведения молекулярно-генетических исследований у животных были отобраны образцы ткани с ушной раковины площадью 1 см2 (ушные выщипы). ДНК выделяли из ушных выщипов с применением набора реагентов DIAtom DNA Prep 100 (ООО «НПФ Генлаб»). Анализ

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

4

проводили методом ПЦР-ПДРФ (полимеразной цепной реакции -полиморфизм длин рестрикционных фрагментов) [2,3,10]. Рестрикцию амплифицированного фрагмента гена MC4R и PRLR проводили эндонуклеазой TaqI и эндонуклеазой AluI, соответственно. По результатам молекулярно - генетического анализа определяли наличие и частоту аллелей и генотипов.

Амплификацию фрагмента (163 п.н.) гена PRLR проводили с использованием праймеров 5'-CGTGGCTCCGTTTGAAGAACC-3'; 5'-CTGAAAGGAGTGCATAAAGCC-3' в следующем режиме:

предварительная денатурация при 94°С - 4 мин, 35 циклов: 94°С - 30 с, 55°С - 60 с, 72°С - 30с; заключительный синтез при 72°С - 7 мин [13,17].

Размер полученных рестрикционных фрагментов определяли методом электрофореза в 2,5%-ном агарозном геле с добавлением бромистого этидия (рис.1).

Рис. 1. Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ гена PRLR/AluI в

2,5% агарозном геле

Амплификацию фрагмента (226 п.н.) гена MC4R проводили с использованием праймеров 5'- TACCCTGACCATCTTGATTG - 3'; 5'-ATAGCAACAGATGATCTCTTTG-3' в следующем режиме: предварительная денатурация при 94°С- 5 минут, 35 циклов: 94°С - 30 с, 62°С - 30 с, 72°С - 30 с; заключительный синтез при 72°С - 7 мин [15].

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

5

Размер полученных рестрикционных фрагментов и генотипы определяли методом электрофореза в 2%-ном агарозном геле с добавлением бромистого этидия (рис.2).

Рис. 2. Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ гена MC4R/TaqI в

2 % агарозном геле

Результаты исследований и обсуждения

В результате проведенных исследований у свиноматок породы ландрас были установлены генотипы АА, АВ и ВВ гена PRLR. При оценке распределения частот явным приоритетом располагал аллель А, который практически в равной степени закреплен в генотипах АА/PRLR и AВ/PRLR (табл.1). Низкой частотой обладал генотип ВВ/PRLR. В исследованиях Mikhailov N. [17] с соавторами на свиноматках крупной белой породы было установлено наличие всех трех генотипов АА, АВ и ВВ с частотой 24,5; 32,6; 42,9% соответственно. Частота аллеля В составила 0,59, аллеля А - 0,41. Таким образом, сравнивая полученные нами данные c исследованиями других ученых, можно отметить различия частот аллелей и генотипов гена PRLR у свиней в зависимости от породы.

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

6

Таблица 1- Частота аллелей и генотипов гена PRLR свиней породы ландрас

Ген Частота аллелей Частота генотипов, %

А В AA AВ ВВ

PRLR 0,66 0,34 48,4 35,5 16,1

В результате проведения ДНК-генотипирования свиноматок породы ландрас были установлены все три генотипа АА, AG и GG гена MC4R. В исследуемой популяции наибольшей частотой обладал генотип GG (табл.2).

Таблица 2 - Частота аллелей и генотипов гена MC4R свиней породы

ландрас

Ген Частота аллелей, % Частота генотипов, %

А G AA AG GG

MC4R 0,39 0,61 21,9 34,4 43,8

Проведенные ранее исследования Гетманцевой Л.В. [15] показали, что у свиноматок крупной белой породы наибольшую частоту имел генотип АА, а частота аллелей А и G составила 0,89 и 0,11, соответственно.

Анализ проведенных нами исследований воспроизводительных качеств свиноматок породы ландрас в зависимости от генотипов гена PRLR показал наличие достоверного влияния данного гена на количество поросят при рождении, многоплодие и массу гнезда при рождении (табл.3).

Таблица 3 - Воспроизводительные качества свиноматок породы ландрас

различных генотипов по гену PRLR

Г енотипы Количество поросят при рождении, гол Многоплодие, гол. Масса гнезда при рождении, гол

АА 14,7±0,697** 13,5±0,52* 19,6±0,86*

АВ 14,1±0,783 12,8±0,73 18,5±1,052

ВВ 12,4±0,631 11,8±0,70 17,1±0,91

*- P<0,05; **- P<0,01

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

7

В качестве «желательного» установлен генотип АА/PRLR. Свиноматки генотипа АА по сравнению с аналогами генотипа ВВ имели большее количество поросят при рождении, многоплодие и массу гнезда при рождении на 2,3 и 1,7 гол. и 2,5 кг, соответственно. Свиноматки генотипа АВ/PRLR по воспроизводительным качествам занимали промежуточное положение. Следовательно, концентрация «желательного» аллеля А/PRLR способствует повышению воспроизводительных качеств свиноматок породы ландрас.

Полученные нами данные согласуются с результатами исследований Vincent A. с соавторами [12] на синтетической линии крупной белой породы (400 свиноматок, 1197 опоросов), где животные с генотипом АА имели в среднем на 0,66 поросенка больше, чем животные с генотипами АВ и ВВ. Это говорит о положительном влиянии аллеля А. По литературным данным у свиней породы ландрас в качестве «желательного» по воспроизводительным качествам рассматривается генотип АА, что также согласуется с нашими результатами.

В результате изучения в исследуемой популяции влияния генотипов гена MC4R было установлено достоверное влияния на количество поросят при рождении, многоплодие и массу гнезда при рождении (табл.4).

Таблица 4 - Воспроизводительные качества свиноматок породы ландрас

различных генотипов по гену MC4R

Г енотипы Количество поросят при рождении, гол Многоплодие, гол. Масса гнезда при рождении, гол

AA 15,0±0,49 13,8±0,41* 20,6±0,75

AG 13,6±0,51 12,5±0,51 18,4±0,78

GG 13,8±0,92 12,9±0,726 18,6±0,93

*- разность между генотипами АА и GG достоверна при р<0,05

В качестве «желательного» выступает генотип АА/MC4R. Свиньи генотипа АА/MC4R, относительно аналогов генотипа АG/MС4R, имели

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

8

превосходство по количеству поросят при рождении на 1,4 гол., многоплодию 1,3 гол. и массе гнезда при рождении 2,2 кг.

Полиморфизм гена MC4R обуславливает наличие двух аллелей А и

G. Аллель А связан со скоростью роста, а аллель G - с меньшей толщиной шпика. У свиней породы ландрас генотип GG при соответствующем «групповом генотипе» способен, не влияя на скорость роста значительно снижать толщину шпика. Согласно исследованиям Klimenko A. с соавторами [15] для повышения откормочных и мясных качеств у свиней крупной белой породы является генотип AG, а «желательным» по воспроизводительным качествам генотип АА, что согласуется с полученными нами результатами на свиньях породы ландрас. Из этого всего следует, что полиморфизм гена MC4R может выступать как маркер продуктивности свиней различной породной принадлежности.

Выводы

В результате проведенных исследований, нами было установлено достоверное влияние полиморфизма генов PRLR и MC4R на воспроизводительные качества свиноматок породы ландрас. Полученные результаты подтверждают возможность использования данных генов в качестве генетических маркеров для повышения продуктивности свиней с учетом породной принадлежности.

Список литературы

1. Гетманцева Л.В. Молекулярно-генетические аспекты селекции животных / Молодой ученый. 2010. № 12-2. С. 199-201.

2. Гетманцева Л.В. Полиморфизм гена MUC4 и воспроизводительные качества свиней / Л.В. Гетманцева., Н.В. Михайлов, А.Ю. Колосов, А.В. Радюк // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2013. Т. 1. № 3-1 (31). С. 143-146.

3. Гетманцева Л.В. Взаимосвязь полиморфизма гена LIF/DRAIII с продуктивными качествами свиней / Л.В. Гетманцева, М.А. Леонова, О.Л. Третьякова

А. В. Усатов // Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии.

2014. № 3. С. 36-39

4. Колосов А.Ю., Третьякова О. Л., Гетманцева Л.В. Перспективы использования информационных технологий для ускорения генетического прогресса в племенном животноводстве. Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии.

2014. № 3. С. 78-81.

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

9

5. Леонова М.А. Перспективные гены-маркеры продуктивности

сельскохозяйственных животных. / М.А. Леонова, А.Ю. Колосов, А.В. Радюк, Е.М. Бублик, А.А. Стетюха, А.Е. Святогорова // Молодой ученый. 2013. № 12 (59). С. 612614.

6. Леонова М.А. Интенсификация селекционного процесса в животноводстве с использованием метода ПЦР. / М.А. Леонова, А.Ю. Колосов, А.Е. Святогорова, А.В. Радюк, Н.Ф. Бакоев // Молодой ученый. 2014. № 11. С. 172-175.

7. Нормативно-правовые и технолого-экономические аспекты развития приоритетных отраслей животноводства / А.И. Бараников, В.Н. Бевзюк, А.М. Донерян, Ю.А. Колосов, Н.Ф. Илларионова, В.Н. Приступа, С.В. Шаталов, А.Д. Брик, В.А. Бараников: монография Персиановский, 2013.

8. Разработка объектов интеллектуальной собственности в сельском хозяйстве /

А.И. Бараников, Ю.А. Колосов, М.А. Лемешко: п. Персиановский, 2012.

9. Третьякова О.Л. Инновационные технологии в животноводстве /

О. Л. Третьякова, А.Ю.Колосов, Г.И.Федин // Вестник аграрной науки Дона. 2013. № 2 (22). С. 87-94.

10. Широкова Н.В. Генетическое детерминирование плодовитости овец. Молодой ученый. 2013. № 6. С. 785-787.

11. Эффективное развитие семейных животноводческих ферм мясного

направления / С.В. Шаталов, Ю.А. Колосов, В.Н. Приступа, М.С. Шолух, Е.Н.

Приступа, В.В. Кошляк, В.А. Святогоров: Донской государственный аграрный университет МСХ и продовольствия Ростовской области, п. Персиановский, 2012.

12. Dvorakova, V., R. Stupka, M. Sprysl, J. Citek and M. Okrouhla et al., 2011. Effect of the missense mutation Asp298Asn in MC4R on growth and fatness traits in commercial pig crosses in the Czech Republic. Czech J. Anim. Sci., 56: 176-180.

13. Drogemuller C., Hamann H., and Distl O. Candidate gene markers for litter size in different German pig lines // J. Anim. Sci. - 2001. - № 79. -P.2565-2570.

14. Fan B., S.K. Onteru, M.T. Nikkila, K.J. Stalder and M.F. Rothschild, 2009. Identification of genetic markers associated with fatness and leg weakness traits in the pig. Anim. Genetics, 40: 967-970.

15. Klimenko, A., A. Usatov, L. Getmantseva, Yu. Kolosov, O. Tretyakova, S. Bakoev, O. Kostjunina and N. Zinovieva. Effect of melanocortin-4 receptor gene on growth and meat traits in pigs raised in Russia. American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 2014 9(2): 232-237.

16. Karagodina N., Kolosov Y., Bakoev S., Kolosov A., Leonova M., Shirokova N., Svyatogorova A., Getmantseva L., Usatov A. Influence of various bio-stimulants on the biochemical and hematological parameters in porcine blood plasma. World Applied Sciences Journal. 2014. Т. 30. № 6.С. 723-726.

17. Mikhailov N.V., Getmantseva L.V., Usatov A.V., Bakoev S.Yu. Assotiations between PRLR/AluI Gene Polymorphism with Reproductive, Growth and Meat Traits in Pigs. Cytologyand Genetics, 2014. vol.48, №5, рр.323-326.

References

1. Getmantseva L.V. Molekulyarno-geneticheskie aspecti v selektsii zhivotnyih / Molodoy uchenyiy. 2010. № 12-2. S. 199-201.

2. Getmantseva L.V. Polimorfizm gena MUC4 i vosproizvoditelnyie kachestva sviney / L.V. Getmantseva., N.V. Mihaylov, A.Yu. Kolosov, A.V. Radyuk // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vyisshee professionalnoe obrazovanie. 2013. T. 1.№ 3-1 (31). S. 143-146.

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf

Научный журнал КубГАУ, №103(09), 2014 года

10

3. Getmantseva L.V. Vzaimosvyaz polimorfizma gena LIF/DRAIII s produktivnyimi kachestvami sviney. / L.V. Getmantseva, M.A. Leonova, O.L. Tretyakova A.V Usatov // Voprosyi normativno-pravovogo regulirovaniya v veterinarii. 2014. № 3. S. 36-39

4. Kolosov A.Yu. Tretyakova O.L., Getmantseva L.V. Prspektivy ispolzovaniya informatsionnyih tehnologiy dlya uskoreniya geneticheskogo progressa v plemennom zhivotnovodstve. Voprosyi normativno-pravovogo regulirovaniya v veterinarii. 2014. № 3. S. 78-81.

5. Leonova M.A. Perspektivnyie genyi-markeryi produktivnosti selskohozyaystvennyih zhivotnyih. / M.A. Leonova, A.Yu. Kolosov, A.V. Radyuk, E.M. Bublik, A.A. Stetyuha, A.E. Svyatogorova // Molodoy uchenyiy. 2013. № 12 (59). S. 612614.

6. Leonova M.A. Intensifikatsiya selektsionnogo progressa v zhivotnovodstve s ispolzovaniem metoda PCR. / M.A. Leonova, A.Yu. Kolosov, A.E. Svyatogorova, A.V. Radyuk, N.F. Bakoev // Molodoy ucheniy. 2014. № 11. S. 172-175.

7. Normativno-pravovyie i tehnologo-ekonomicheskie aspektyi razvitiya prioritetnyih otrasley zhivotnovodstva / A.I. Baranikov, V.N. Bevzyuk, A.M. Doneryan, Yu.A. Kolosov,

N.F. Illarionova, V.N. Pristupa, S.V. Shatalov, A.D. Brik, V.A. Baranikov: monografiya Persianovskiy, 2013.

8. Razrabotka ob'ektov intellektualnoy sobstvennosti v selskom hozyaystve / A.I. Baranikov, Yu.A. Kolosov, M.A. Lemeshko: p. Persianovskiy, 2012.

9. Tretyakova O.L. Innovatsionnyie tehnologii v zhivotnovodstve / O.L. Tretyakova,

A.Yu.Kolosov, G.I. Fedin // Vestnik agrarnoy nauki Dona. 2013. № 2 (22). S. 87-94.

10. Shirokova N.V Geneticheskoe determinirovanie plodovitosti ovets. Molodoy uchenyiy.

2013. № 6. S. 785-787.

11. Effektivnoe razvitie semeynyih zhivotnovodcheskih ferm myasnogo napravleniya /

S.V. Shatalov, Yu.A. Kolosov, V.N. Pristupa, M.S. Sholuh, E.N. Pristupa, V.V. Koshlyak, V.A. Svyatogorov: Donskoy gosudarstvennyiy agrarnyiy universitet MSH i prodovolstviya Rostovskoy oblasti, p. Persianovskiy, 2012.

12. Dvorakova, V., R. Stupka, M. Sprysl, J. Citekand M. Okrouhlaetal., 2011. Effect of the missense mutation Asp298Asn in MC4R on growth and fatness traits in commercial pig crosses in the Czech Republic. Czech J. Anim. Sci., 56: 176-180.

13. Drogemuller C., Hamann H., and Distl O. Candidate gene markers for litter size in different German pig lines // J. Anim. Sci. - 2001. - № 79. -P.2565-2570.

14. Fan, B., S.K. Onteru, M.T. Nikkila, K.J. Stalder and M.F. Rothschild, 2009. Identification of genetic markers associated with fatness and leg weakness traits in the pig. Anim. Genetics, 40: 967-970.

15. Klimenko, A., A. Usatov, L. Getmantseva, Yu. Kolosov, O. Tretyakova, S. Bakoev, O. Kostjunina and N. Zinovieva, 2014. Effect of melanocortin-4 receptor gene on growth and meat traits in pigs raised in Russia. American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 9(2): 232-237

16. Karagodina N., Kolosov Y., Bakoev S., Kolosov A., Leonova M., Shirokova N., Svyatogorova A., Getmantseva L., Usatov A. Influence of various bio-stimulants on the biochemical and hematological parameters in porcine blood plasma. World Applied Sciences Journal. 2014. Т. 30. № 6. С. 723-726.

17. Mikhailov N.V., Getmantseva L.V., Usatov A.V., Bakoev S.Yu. Assotiations between PRLR/AluI Gene Polymorphism with Reproductive, Growth and Meat Traits in Pigs.Cytologyand Genetics, 2014. vol.48, №5, рр.323-326.

http://ej.kubagro.ru/2014/09/pdf/65.pdf