Генетический анализ микороэволюционных процессов в популяциях овец тонкорунных пород с использованием групп крови (концепция исследования)

37/2004 ЯШ

Вестник Ставропольского государственного университета ГЙНИ

УОЛОИЧЕСЖ WflUHU

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МИКОРОЭВОЛЮЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОПУЛЯЦИЯХ ОВЕЦ ТОНКОРУННЫХ ПОРОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРУПП КРОВИ

М.И. Селионова

GENETIC ANALYSIS OF MICROEVOLU-TIONAL PROCESSES IN FINE-FLEECE SHEEP POPULATIONS USING BLOOD GROUPS

Selionova M.I.

The article contains data of studding genetic structure and antigen found of blood groups in Caucas, Manych, Stavropolskya and Australian Merino sheep in different period from 1994 to 2003 years. Indicators of immunogenetic distance between them were calculated, the dendrogram of their immuno-philogenesis was constructed. It was shown, that during 10 years had been increasing of genetic distance between main Merino breeds. The population structure parameters are discussed with respect to possible specific features of microevolution processes.

Изучена генетическая структура по группам крови овец тонкорунных пород - кавказской, ма-нычский меринос, ставропольской и австралийский меринос во временной динамике. Рассчитаны показатели генетических дистанций и построены дендрограммы филогенетических взаимоотношений мещду ними. Показано, что за десять лет произошло генетическое сблищение тонкорунных пород, выразившееся в уменьшении показателей генетических дистанций в среднем в 1,5 раза.

УДК 636.32./38:575.17

Несомненный интерес, как для освещения теоретических вопросов генетики, так и для решения практических задач селекции представляют исследования микроэволюционных процессов в популяциях сельскохозяйственных животных. До открытия генетических маркеров крови филогенетические взаимоотношения различных видов и пород животных изучали в основном с использованием морфофизиологических и фенотипи-ческих признаков. Однако их сложное полигенное наследование и изменяемость под воздействием факторов внешней среды не позволяли получать объективные данные о генетических изменениях. Открытие групп крови и закономерностей их наследования позволили принципиально изменить методические подходы к исследованию процессов макро- и микроэволюции (6). Было выяснено, что эритроцитарные антигены проявляют достаточно широкий полиморфизм, имеют кодоминантный тип наследования, т.е. когда оба гомологичных аллеля родителей регистрируются у потомка и неизменяемы в онтогенезе. В связи с эти группы крови представляют исключительно информативную генетическую модель для оценки мор-фофизиологической изменчивости популяций с/х животных в пространстве и времени

Однако несмотря на очевидные преимущества иммуногенетических методов, их доступность и надежность, они до настоящего времени не нашли широкого применения, в частности, в оценке происхождения и

111111

Селионова М.И.

«Генетический анализ микороэволюционных процессов в популяциях овец...»

анализе генетической структуры сельскохозяйственных животных. Заметные успехи в этом направлении достигнуты в скотоводстве. Так, по данным академика Н.П. Прохоренко, большинство пород молочного и мясного скота исследовано по генетическим маркерам крови (6). В то же время следует отметить крайнюю недостаточность подобных исследований в овцеводстве, хотя такая проблема весьма актуальна в связи с тем, что овцеводство является одной из важных отраслей животноводства России. Без объективной информации о генофонде пород не представляется возможным судить об особенностях их происхождения, филогенетических взаимоотношений и микроэволюционных процессов.

В связи с этим целью работы было установление генетической структуры овец тонкорунных пород с использованием групп крови и генетический анализ микроэволюционных изменений в их популяциях.

Материал и методы

С целью исследования микроэволюционных процессов в популяциях овец различных пород было проведено иммуногене-тическое типирование животных по группам крови во временной динамике. Первое исследование было осуществлено в 1994 году, второе - в 2003 г. Объектом для исследований служили овцы кавказской породы (КА, ГПЗ «Большевик», п=247 и 252), ставропольской (СТ, ГПЗ «Советское руно», п=203 и 189), манычский меринос (ММ, ПЗ им. Ленина, п=315 и 232), а также австралийский меринос (АМ, племзаводы Австралии, п=209 и 178), в крови которых определяли эритроцитарные антигены по шести системам, включающим тринадцать антигенных факторов - Аа, АЬ, ВЬ, Вс, Вё, Ве, В1, Bg, Са, СЬ, Ва, Ма и Я. Для иммуногенетической аттестации животных были использованы моноспецифические сыворотки банка имму-нодиагностикумов лаборатории иммуноге-нетики СНИИЖК.

Постановку иммунологических реакций гемолиза и агглютинации, генетико-статистический анализ данных проводили согласно методическим рекомендациям

ВНИИОК (3, 4). Для расчета индексов генетического сходства, генетических дистанций между породами использовали формулу М. Ней (1). Дендрограмму генетических дистанций строили методом средневзвешенной парно групповой кластеризации (2).

Результаты исследований и их обсуждение

Сравнительный анализ частот встречаемости групп крови в популяциях овец, исследованных в разные периоды времени (1994, 2003 гг.) показал, что в распространении отдельных антигенных факторов произошли достоверные изменения.

Так, среди овец кавказской породы в 2003 году по сравнению с 1994 годом достоверно чаще (Р < 0,05) выявлялись животные-носители АЬ, Ве, Bg, и Я факторов. В то же время существенно (Р < 0,05) сократилось количество овец с Аа, Вё, и Ма группами крови. В распространении ВЬ, Вс, В1, Са, СЬ и Ва факторов достоверных изменений не выявлено (табл. 1).

В популяции овец породы манычский меринос 2003 году достоверно больше, по сравнению с 1994 годом, стало особей-носителей В1, Ва и Ве антигенов, но меньше животных-носителей СЬ-фактора. В концентрации Аа, АЬ, ВЬ, Вё, Ве, Bg, Са, Ма и Я групп крови достоверных изменений не отмечено.

Среди овец ставропольской породы за указанный период между исследованиями достоверно увеличилась частота встречаемости Вс, Ве, В1, Ва и Ма эритроцитарных антигенов, однако снизилась концентрация Аа, ВЬ, Вё, СЬ и Я групп крови. В концентрации АЬ, Bg и Са антигенов достоверных изменений не произошло.

Из вышеизложенного можно заключить, что наименьшие изменения в генетической структуре по группам крови отмечены в популяции овец породы манычский меринос, по сравнению с другими породами. За десятилетний период в данной популяции достоверные изменения произошли в концентрации четырех из тринадцати групп крови, что составило 30,7%. Более ощутимые изменения претерпела генетическая структура популяции овец ставропольской

37/2004 ЯШ

Вестник Ставропольского государственного университета

Таблица 1

Частота встречаемости антигенных факторов эритроцитов у овец тонкорунных

пород в различные периоды

Система Антигены Частота встречаемости

КА «Большевик» ММ им. Ленина СТ «Советское руно» АМ Заводы Австралии

1994 г. 2003 г. 1994 г. 2003 г. 1994 г. 2003 г. 1994 г. 2003 г.

А Аа 0,647 0,380 0,476 0,478 0,561 0,474 0,445 0,246

АЬ 0,125 0,274 0,261 0,317 0,182 0,134 0,411 0,401

В ВЬ 0,247 0,161 0,490 0,485 0,522 0,288 0,512 0,212

Вс 0,146 0,252 0,223 0,366 0,350 0,506 0,287 0,249

Вй 0,538 0,372 0,218 0,198 0,251 0,125 0,024 0,017

Ве 0,174 0,428 0,339 0,410 0,015 0,487 0,249 0,312

В1 0,121 0,150 0,197 0,306 0,330 0,509 0,277 0,259

В£ 0,218 0,469 0,359 0,370 0,389 0,358 0,383 0,483

С Са 0,429 0,368 0,146 0,148 0,143 0,195 0,431 0,117

СЬ 0,587 0,646 0,448 0,319 0,485 0,176 0,325 0,241

Б Оа 0,205 0,276 0,397 0,530 0,325 0,477 0,588 0,567

М Ма 0,445 0,110 0,317 0,374 0,202 0,388 0,398 0,368

К К 0,202 0,607 0,495 0,429 0,522 0,339 0,398 0,498

породы. У последних неизменной осталась частота встречаемости лишь трех групп крови, в то время как в концентрации десяти антигенов, т.е. значительной части (79,9%) произошли достоверные изменения. К 2003 году одни получили большее, другие меньшее распространение по сравнению с 1994 годом.

Из вышеизложенного можно заключить, что наименьшие изменения в генетической структуре по группам крови отмечены в популяции овец породы манычский меринос, по сравнению с другими породами. За десятилетний период в данной популяции достоверные изменения произошли в концентрации четырех из тринадцати групп крови, что составило 30,7%. Более ощутимые изменения претерпела генетическая структура популяции овец ставропольской породы. У последних неизменной осталась частота встречаемости лишь трех групп крови, в то время как в концентрации десяти антигенов, т.е. значительной части (79,9%) произошли достоверные изменения. К 2003

году одни получили большее, другие меньшее распространение по сравнению с 1994 годом.

Условно среднее (промежуточное) положение между изученными породами, с точки зрения произошедших изменений в распространении групп крови, занимает популяция овец кавказской породы. Достоверные сдвиги среди животных данной породы отмечены в концентрации семи эритроци-тарных антигенов, что составило 53,8%.

Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод, что в популяциях овец кавказской, манычский меринос и ставропольской пород с течением времени произошли определенные микроэволюционные изменения в распространении генетических факторов крови.

На основании частот встречаемости эритроцитарных антигенов в 1994 и 2003 гг. рассчитаны индексы генетического сходства и построены дендрограммы генетических дистанций между тонкорунными породами овец (табл. 2, рис. 1).

Селионова М.И.

«Генетический анализ микороэволюционных процессов в популяциях овец...»

Индексы генетического сходства

Таблица 2

Породы Ка/ М КА ММ СТ АМ

1994 г. 2003 г. 1994 г. 2003 г. 1994 г. 2003 г. 1994 г. 2003 г.

КА 0,1519 0,1492 0,1760 0,1471 0,2178 0,1518

ММ 0,8589 0,8614 - - 0,0529 0,0237 0,0622 0,0702

СТ 0,8386 0,8631 0,9484 0,9764 - - 0,1161 0,1544

АМ 0,8043 0,8064 0,9396 0,9322 0,8897 0,8569 - -

Сравнительный анализ показателей генетических дистанций между тонкорунными породами - кавказской, манычский меринос, ставропольской и австралийский меринос в разные периоды исследований выявил, что за десять лет произошло определенное генетическое сближение изученных пород.

Так, генетическая дистанция между породами ставропольской и манычский меринос сократилась более чем в два раза (0,0237 в 1994 году против 0,0529 в 2003 году). Между породами ставропольской и кавказской - в 1,2 раза (0,1760 в 1994 году против 0,1471 в 2003 году). Между кавказской

породой и породой австралийский меринос - в 1,4 раза (0,2178 в 1994 году против 0,1518 в 2003 году).

Кластерный анализ генетических дистанций определил, что кластер А, как в 1994, так и в 2003 году образовали наиболее генетически близкие породы овец ставропольская и манычский меринос (0,0529 и 0,0237). Следующий кластер Б (0,0891 и 0,0812) объединил отечественные тонкорунные породы ставропольскую и манычский меринос с импортной породой австралийский меринос. В кластере В (0,1819 и 0,1493) нашли соприкосновение породы кластера Б и кавказская порода (рис. 1).

Г"

КА

-Ч

АМ

ММ СТ

0,18 0,16 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02

Примечание:_ - 1994 г.,_._ - 2003 г.

Рис. 1. Дендрограммы генетических дистанций между тонкорунными породами

овец в 1994 и 2003 гг.

37/2004

Вестник Ставропольского государственного университета

Сравнение расположения изученных тонкорунных пород на дендрограммах, построенных по данным исследований 1994 и 2003 годов, показало, что оно было аналогичным. В 2003 году, как и в 1994, наибольшую генетическую близость проявляли породы ставропольская и манычский меринос. Порода овец австралийский меринос в разные периоды исследований была ближе к указанным породам, чем кавказская порода.

Установленный факт, возможно, объясняется разной интенсивностью использования генофонда импортных в популяциях исследованных отечественных пород овец. Известно, что на генетическую структуру овец кавказской породы большее влияние оказал генофонд породы американский рамбулье, по сравнению с влиянием на генетический уклад ставропольской породы и породы манычский меринос. В то время как на генетическую структуру последний большее влияние оказал генофонд породы австралийский меринос. Кроме того, исходным генетическим материалом для создания породы манычский меринос являлись овцы ставропольской породы (5). Возможно, именно указанные обстоятельства повлияли на высокое генетическое сходство этих пород.

Установленный исследованиями процесс генетического сближения тонкорунных пород, по-видимому, с одной стороны, вызван длительной однонаправленной селекцией на повышение шерстной продуктивности мериносовых овец, при которой проводимый отбор животных схожих фенотипов неизбежно приводит к отбору животных схожих генотипов. С другой стороны, сокращение генетических расстояний между изучаемыми породами вызвано длительным (более 25 лет) и интенсивным использованием в них с целью совершенствования генофонда породы австралийский меринос, что в определенной мере являлось составной частью проводимой селекции.

Полагаем также, что изменения в распределении отдельных антигенных факторов в исследованных популяциях могут носить

адаптивный характер или детерминированы дрейфом генов, кодирующих группы крови.

Обобщая результаты популяционного анализа генетической структуры овец тонкорунных пород во временной динамике можно сделать вывод, что, несмотря на изменения в генетическом укладе групп крови и генетическое сближение исследованных пород за десятилетний период, основные закономерности генетической дифференциации между ними сохранились.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ней М. Генетические расстояния и молекулярная таксономия / М.Ней // Вопросы общей генетики. -М.: Наука. - 1981. - С. 7-18.

2. Машурое А.М. Учитывать генетические дистанции между породами при селекции /A.M. Машурое, В. И. Черкащенко // Животноводство. -1987.-? 2.-С. 21-23.

3. Методические указания по использованию мини-ЭВМ для обработки иммуногенетических данных в овцеводстве / С.А. Казановский, С.Ф. Ступак, Л.В. Ольховская. - Ставрополь, 1989. - 29 с.

4. Методические указания по использованию антигенных эритроцитарных факторов и полиморфных систем белков и ферментов крови в селекции овец / С.А. Казановский, Т.А. Ан-финогенова, Л.В. Ольховская. - Ставрополь, 1994. - 54 с.

5. Мороз В.А. Мериносы Австралии / В.А. Мороз. -М.: Колос, 1992. - 368 с.

6. Прохоренко Н.П. Перспективы использования иммуногенетики в сохранении генофонда и совершенствовании пород с/х животных / Н.П. Прохоренко, Г.Н.Сердюк // С/х биология. -2OO2. - ? 6.- С. 3.

7. Тихонов В.Н. Иммуногенетический и биохимический полиморфизм домашних и диких свиней / В.Н. Тихонов. - Новосибирск: Наука, 1991. -304 с.

Об авторе

Селионова Марина Ивановна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории иммуногенетики, биохимии и общей химии Ставропольского НИИ животноводства и кормопроизводства (СНИИЖК). Сфера научных интересов - иммунная и молекулярная генетика, биотехнология воспроизводства и селекции сельскохозяйственных животных.