Генетическая структура популяции северных оленей О. Колгуев Ненецкого автономного округа

17. Петухов В.Л. Наследственная обусловленность некоторых заболеваний крупного рогатого скота и возможность селекции на устойчивость к ним: дисс.... д-ра биол. наук. Новосибирск, 1978. 352 с.

18. Эрнст Л.К., Петухов В.Л. Некоторые вопросы генетики лейкоза крупного рогатого скота. Сообщение 2 // Генетика. 1978. Т. 14. № 7. С. 1247-1256.

19. Петухов В.Л. Некоторые вопросы генетики устойчивости крупного рогатого скота к бруцеллёзу. Сообщение 1 // Генетика 1981. Т. 18. № 6. С. 1080-1087.

20. Петухов В.Л. Генетика и устойчивость крупного рогатого скота к туберкулёзу. Сообщение 1 // Генетика. 1981. № 6. С. 1088-1094.

21. Способ определения содержания кадмия в органах и мышечной ткани свиней / В.Л. Петухов, О.А. Желтикова, А.И. Желтиков, О.С. Короткевич, Е.В. Камалдинов, О.И. Себежко - Патент на изобретение RUS 2342659 от 28.03.2007. М., 2008. Бюл. № 36. 6 с.

22. Chysyma R.B., Petukhov V.L., Kuzmina E.E., Barinov E.Y., Dukhanov Yu.A., Korotkova G.N. The content of heavy metals in feeds of the Tyva Republic // Journal De Physique IV: JPXII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Grenoble, 2003. C. 297-299.

23. Васильева Л.А. Биометрия. Новосибирск, 1999. 111 с.

24. Петухов В.Л. Некоторые вопросы генетики лейкоза крупного рогатого скота. Сообщение 1 //Генетика. 1975. Т. 2. № 12. С. 30-36.

25. Петухов В., Камалдинов Е., Короткевич О. Влияние породы на устойчивость крупного рогатого скота к некоторым болезням // Главный зоотехник. 2011. № 1. С. 10-12.

THE REsisTANCE oF ALTAi RED sTEPPE CATTLE To soME DisEAsEs v.v. ilyin1, A.I. Zheltikov2, o.s. Korotkevich2, T.v. Konovalova2 1open joint stock breed-stud «Barnaulskoe» Novosibirsk state Agrarian university

summary. Investigations were carried out to identify the reasons for culling Red breed sires at open joint stock breed-stud «Barnaulskoe» and Red Steppe breed cows on breeding-farms named after Kirov and «Schumanovskiy» in Altai Territory, and also to evaluate bulls genotype by resistance of their daughters to some diseases. For this purpose, three groups of sires were formed, a total of 162 animals of Red Steppe, Red Danish and Angler cattle breeds in which the reasons for their drafting out were analyzed. The reasons for drafting out 529 and 357 Red Steppe cows were analyzed on breeding-studs named after Kirov and «Schumanovskiy» for the years 2010 and 2011, respectively. Nine bulls were estimated for their daughters's resistance (the number of daughters of individual sires was from 35 to 122) to gynecological diseases, udder diseases and extremities on the same breeding-studs. 32.1% of sires averaged over all the breeds were culled due to the plan fulfilled for the accumulated sperm. From 11.1 to 16.0% of bulls drafted out of the herd for their wild temper, low biological productivity and poor quality of sperm. 3.1-6.8 % of Red Steppe sires were culled caused by inhibited and extinct conditional reflex, spastic paresis of hind extremities, pseudomonosis and traumatic injuries. Most of Red Steppe bulls (64.3%) were drafted out of the herd for the reason of the plan fulfilled for accumulated sperm which is 2-4 times as much as that of Angler and Red Danish bulls (P<0.05-0.01). There were no significant differences in other indices among the bulls of different breeds. From 8.5% of bull Tsigan's daughters to 46.8 % of Inzhir's ones (P<0.001) were culled caused by gynecological diseases. Less significant differences -the ones reaching 30.9 and 26.1% (P<0,001) - were revealed among the bulls for the number of the daughters rejected because of udder and extremities diseases. The greatest number of daughters (25.0-34.3%) of the bulls Kashalot, Korda, Tsigan and Zephyr was drafted out because of their poor milk productivity. On the breeding-stud after Kirov the frequency of cows culled caused by gynecological diseases and diseases of extremities is by 15.8-20.7% (P<0.001) higher, and because of poor productivity and udder diseases, the frequency is by 14.8-19.9% (P<0.001) less than that on breeding-stud «Schumanovskiy».

Keywords: Red Steppe breed, Angler breed, Red Danish breed, Kulundinsky type, milk yield, butter-fat share, protein share, gynecological diseases, diseases of the udder, diseases of extremities, traumatic injuries, low biological productivity, low quality of the sperm.

УДК 636.294:591.471

генетическая структура популяции северных оленей о. колгуев ненецкого автономного

округа

Т.М. РОМАНЕНКО1, кандидат сельскохозяйственных наук, директор

Л.А. КАЛАШНИКОВА2, доктор биологических наук, зав. лабораторией

Г.И. ФИЛИППОВА1, зав. лабораторией К.А. ЛАЙШЕВ3, член-корреспондент Россельхоза-кадемии, зав. отделом

1Нарьян-Марская СХОС Россельхозакадемии 2Всероссийский научно-исследовательский институт племенного дела

3Северо-Западный региональный научный центр Россельхозакадемии E-mail: layshev@mail.ru

Резюме. Работа проведена с целью оценки генетической структуры популяции домашнего северного оленя о. Колгуев по полиморфизму межмикросателлитных последовательностей ДНК. С использованием метода ISSR выполнены исследования по индивидуальному генотипирования и выявлению внутривидовой генетической изменчивости. С помощью праймера (AG)9C было получено 15 амплифицированных фрагментов ДНК длиной от 180 до 1400 п.н. Анализ спектра частот аллелей показал, что наиболее часто встречаются фрагменты средней длины от 240 до 500 п.н. У оленей о. Колгуев выявлено 11 фрагментов, расположенных в геноме между микросателлитами типа AG, и 32 генотипа. Несмотря на относительное сходство отдельных особей по исследованным участкам ДНК, уровень гетерозиготности межмикросателлит-ной ДНК высокий - 0,833, что свидетельствует о генетическом

разнообразии соответствующих локусов генома оленей. Исследование групп животных по возрастному признаку выявило наименьшую величину этого показателя у взрослых особей -0,825, которая была ниже, чем у молодняка - 0,832. Высокий уровень гетерозиготности дает преимущество животным по адаптивным признакам. Полученные сведения указывают на необходимость контроля состояния генетического разнообра -зия, обеспечивающего устойчивость популяции. Ключевые слова: Арктика, северное оленеводство, структура популяции, генетический мониторинг.

На сегодняшний день большинство селекционных работ в оленеводстве проводится с использованием традиционных приемов. Однако параллельно необходимы исследования по изучению и возможному освоению более эффективных методик, опирающихся на достижения современной генетики, применяемые в животноводстве. К их числу относится использование в селекции данных о ДНК [1...4].

Использование полиморфизма ДНК дает возможность тестировать различия на уровне непосредственно генов, а не их продуктов, как предусматривает, например, изучение белкового полиморфизма [5, 6]. Кроме того, эта маркерная система открывает возможности для использования в анализе любых тканей и органов, независимо от стадии развития организма, а также имеет такие преимущества, по сравнению с другими типами маркеров, как длительность хранения и легкость в отборе образцов ДНК.

В оленеводстве из-за специфики ведения отрасли для выявления генетической дифференциации животных наиболее эффективны ДНК-маркеры, полученные на основе метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) и имеющие множественную локализацию в геноме, к числу которых относятся межмикросателлитные последовательности ДНК (ISSR - inter-simple sequence repeats). Высокий уровень полиморфизма межми-кросателлитных участков ДНК делает их удобным инструментом для оценки генетического разнообразия животных.

Для создания ISSR-маркеров используют прайме-ры, комплементарные микросателлитным повторам и несущие на одном из концов якорную последовательность из одного-двух нуклеотидов [7]. Они позволяют амплифицировать участки ДНК, которые находятся между двумя достаточно близко расположенными микросателлитными повторами. Как правило, это участки уникальной ДНК. В результате амплифициру-ется большое число фрагментов, представленных на электрофореграмме дискретными полосами (ISSR-фингерпринтинг). Полученные паттерны видоспеци-фичны. ISSR-маркеры имеют доминантный тип наследования и тестируются по наличию или отсутствию полосы на электрофорезе.

Сведения о генофонде оленьих стад представляют практический интерес при отборе исходного материала для селекции на уровне внутрипородной и межпородной генетической дифференциации для подбора родительских пар

Цель нашей работы - оценка генетической структуры популяции домашнего северного оленя о. Колгуев по полиморфизму межмикросателлитных последовательностей ДНК.

Условия, материалы и методы. Индивидуальное генотипирование и выявление внутривидовой генетической изменчивости в популяции оленей о. Колгуев осуществляли с использованием метода ISSR. Материалом для исследования послужили кусочки тканей

Таблица 1. Частота встречаемости issR-

маркеров у северных оленей о. Колгуев

№ п/п\ Длина фрагмента Частота фрагментов

1 180...210 0,032

2 220...230 0,006

3 240...330 0,220

4 330...350 0,015

5 350...430 0,211

6 440...520 0,214

7 520...570 0,064

8 650...690 0,012

9 700...770 0,135

10 850...980 0,038

11 1100...1300 0,053

117 животных разных половозрастных групп, отобранные в ходе экспедиции. С помощью праймера (AG)9C было получено 15 амплифицированных фрагментов ДНК длиной от 180 до 1400 п.н. Для дальнейших расчетов использовали 11 фрагментов, ясно различимых визуально и формирующих выраженные пики при сканировании гелей. Анализ проб ДНК осуществляли в лаборатории ДНК-технологи ВНИИплем.

Уровень теоретической или ожидаемой гетерози-готности по Робертсону определяли, исходя из частот встречаемости фрагментов.

Результаты и обсуждение. В ходе исследований мы установили 473 фрагмента ДНК и 32 генотипа. Анализ их изменчивости показал, что у каждой отдельной особи имеется от 1 до 8 фрагментов ДНК, а среднее их число у одного животного составило 4,4.

Разделение межмикросателлитных фрагментов ДНК по длине в агарозном геле показало, что наиболее часто встречаются фрагменты средней длины (от 240 до 500 п.н.). Особо следует подчеркнуть, что все они

Таблица 2. Генотипы оленей о. Колгуев по по-

ловозрастным группам

Генотип Число голов\Частота генотипа, %

Самцы

3/5/6 4 21,0

3/5/6/9 9 47,4

1/3/5/6/9 2 10,5

3/5/6/7/9 1 5,3

3/5/6/7/9/10 1 5,3

2/3/4/5/6/7/9 1 5,3

2/3/4/5/6/9/10/11 1 5,3

Самки

3 1 4,8

3/5/6 5 23.8

3/5/6/7 1 4,8

5/6/7 2 9,5

3/5/6/7/9 4 19,0

3/5/6/7/8/9 2 9,5

3/5/6/7/ 9/10 4 19,0

3/4/5/6/7/9/10 1 4,8

3/4/5/6/7/9 1 4,8

Молодняк

3 2 5,4

3/6 1 2,7

3/5/6 8 21,6

3/5/6/7 1 2,7

3/5/6/7/9 1 2,7

3/5/6/9 4 10,8

3/9/11 1 2,7

1/3/5/6/8 2 5,4

3/5/6/9/11 3 8,1

3/5/6/9/10/11 2 5,4

3/4/5/6/7/9/10/11 1 2,7

3/5/6/11 3 8,1

3/5/6/7/9/10/11 1 2,7

1/3/5/6/9/11 4 10,8

1/3/5/6/9/10/11 2 5,4

1/3/5/6 1 2,7

Таблица 3. Гетерозиготность популяции северного оленя о. Колгуев по межмикросателлитным маркерам ДНК

Группа животных 1 Гетерозиготность

Самцы 0,811

Самки 0,827

Взрослые особи в целом 0,825

Телята-важенки 0,802

Телята-хоры 0,843

Молодняк в целом 0,832

По всему поголовью 0,833

полиморфны, ни одного мономорфного фрагмента не выявлено (табл. 1).

У оленей о. Колгуев встречаются все 11 маркерных фрагментов ДНК, чаще всего это третий, пятый и шестой. Их суммарная частота составляет 0,645. Кроме того, отличительная особенность изучаемой популяции - достаточно высокая частота встречаемости длинных фрагментов (более 700 п.н.), которая равна 0,226.

Полученные значения частот генотипов, на наш взгляд, свидетельствуют о достаточно высоком сходстве паттернов у отдельных животных, а, следовательно, и сайтов локализации микросателлитных последовательностей в геноме оленей.

В группе самцов о. Колгуев (19 гол.) выявлено 7 различных генотипов по АО (табл. 2). Из полученных результатов следует, что 47% самцов имеют генотип по изучаемым участкам ДНК - 3/5/6/9. Учитывая малую разность между ним и генотипом 1/3/5/6/9 (коэффициент по парного сходства равен 0,889), можно констатировать, что более половины самцов обследуемой популяции имеют сходные характеристики геномов.

В группе самок оленей о. Колгуев выявлено 8 генотипов. Их распределение равномернее, чем у самцов. Наибольшая частота встречаемости генотипа 3/5/6 соответствует величине этого показателя для выявленных фрагментов ДНК и не превышает 24%.

В группе молодняка о. Колгуев обнаружено 16 различных генотипов. Из 37 исследованных голов 8 имели генотип 3/5/6, что составляет 21,6% и вполне соответствует частотам фрагментов. Распределение генотипов равномерное.

Анализ показал высокий уровень гетерозиготности по исследуемым участкам межмикросателлитной ДНК. По изученному поголовью оленей популяции о. Колгуев он составил 0,833 (табл. 3). Наименьшая величина этого показателя отмечена у взрослых животных -0,825, а у молодняка она достигает 0,832. В целом это свидетельствует о генетическом разнообразии соответствующих локусов генома оленей, несмотря на относительное сходство отдельных особей по исследованным участкам ДНК.

Выводы. Таким образом, у оленей о. Колгуев выявлено 11 фрагментов ДНК, расположенных в геноме между микросателлитами типа АО, и 32 генотипа. Наиболее часто в геноме северных оленей встречаются фрагменты длиной от 250 до 500 п.н.

У взрослых животных количество выявленных генотипов меньше, чем у молодняка, кроме того, наблюдается высокий уровень внутригруппового сходства. У молодняка частотное распределение генотипов более равномерно. Уровень гетерозиготности взрослых особей в популяции ниже, чем у молодняка. Полученные результаты указывают на необходимость мониторинга состояния генетического разнообразия, обеспечивающего устойчивость популяции.

Литература.

1. Гоишкова А.П., Овчинникова Л.А. Молекулярно-генетические маркёры в селекции свиней заводского типа КМ-1 // Вестник Российской академии естественных наук. Западно-Сибирское отделение. 2012. № 14. С. 166-170.

2. Луговой С. И. Характеристика генофонда мясных пород свиней украинского происхождения по локусам микросателлитов ДНК// Вестник Казанского ГАУ. 2013. 2(28) С.126-129.

3. Оценка степени дифференциации эдильбаевской и калмыцкой пород овец по микросателлитам / Е.А. Гпадырь, Н.А. Зиновьева, Н.В. Чимидова, Л.Г. Моисейкина, Е.П. Кудина, Л.К. Эрнст, Г. Брем. //Достижения науки и техники АПК. 2013. №3. С. 68-71

4. Характеристика аллелофонда крупного рогатого скота некоторых мясных пород, разводимых на территории Южного Урала и Западной Сибири /Е.А. Гладырь, Н.А. Зиновьева, Д.Б. Косян, В.В. Волкова, Г.М. Гончаренко,В.А. Солошенко, А.П. Карпов, Л.К. Эрнст, Г. Брем //Достижения науки и техники АПК. 2013. №3. С. 61-64

5. Глазко В.И., Дымань Т.Н., Тарасюк С.И., Дубин А.В. полиморфизм белков, RAPD-PCR и ISSR-PCR маркеров у зубров, бизонов и крупного рогатого скота // Цитология и генетика. 1999. Т. 33. № 6. С. 30-39.

6. Городная А.В., Глазко В.И. ISSR-PCR в дифференциации генофондов пород крупного рогатого скота // Цитология и генетика. 2003. Т. 37. № 1. С. 61-67.

7. Сулимова Г.Е. Ахани Азари М. Анализ генетического разнообразия калмыцкого скота с использованием ISSR-фингерпринтинга // «Актуальные проблемы животноводства на современном этапе» Материалы Международной научно-практической конференции посвященной 75-летию технологического (зооинженерного) факультета Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова (22-25 июня 2006 г.). Улан-Удэ. С. 55-58.

population genetic structure reindeer o.kolguev nenets autonomous district

T.M. Romanenko1, L.A. Kalashnikova2, G.I. Philipova1, K.A. Layshev3 1Naryan-Marske Agricultural Experiment station 2All-Russian Research Institute of Breeding

3North-Western Regional Research Center of Agricultural sciences

summary. ISSR method conducted research on individual genotyping and identification of intraspecific genetic variation in the population of deer o.Kolguev. By using a primer (AG) 9C, a total of 15 of amplified DNA fragments of 180 to 1400 bp Analysis of the spectrum of allele frequencies showed that the most frequent fragments of average length of 240 to 500 bp, while the shorter and longer DNA fragments are less common. At about the deer. Kolguev fragments revealed 11 located in the genome between the microsatellites type AG, and 32 genotype. Analysis of the data revealed the presence of a high level of heterozygosity at the test site mezhmikrosatellitnoy DNA - 0,833. Study groups of animals by age showed the lowest level of heterozygosity in adult animals - 0.825, which was lower than that of the young - 0.832. Despite the relative similarity of the individuals on the sites studied DNA indicates heterozygosity value of the genetic diversity of relevant genomic loci in deer. The high level of heterozygosity is advantageous animals on adaptive traits. These findings point to the need to monitor the status of genetic diversity, ensuring stability of the population.

Keywords: Arctic reindeer herding, population structure, genetic monitoring.