Оценка сходства генных порядков у сельскохозяйственных животных

Литература.

1. Левахин В.И. и др. Влияние скармливание пробиотика на показатели рубцового пищеварения у бычков // Сб. науч. тр. ВНИИФБиП: Проблемы биологии продуктивности животных. - Боровск. - 2011. - №4. - С.106-109.

2. Влияние пробиотика на основе Bacillus subtilis на показатели обмена веществ и продуктивность у телят/Р.В. Некрасов, Н.И. Анисова, В.А. Девяткин, Н.А. Мелешко, Н.А. Ушакова // Проблемы биологии продуктивных животных. - 2011. - №4. - С.84-91.

3. Новый отечественный комплексный препарат (МЭК СХ-4) в комбикормах для телят / М.П.Кирилов, В.Н.Виноградов,

Н.И.Анисова, Р.З.Фатрахманов, В.В.Писарев, Э.В.Удалова//Зоотехния. - 2008. - №2. - С. 5-8.

4. Ноздрин Г.А., Иванова А.Б., Ноздрин А.Г. Основные итоги разработки и применения пробиотиков//Пробиотики, пре-биотики, синбиотики и функциональные продукты питания. Фундаментальные и клинические аспекты: мат. Междунар. конгресса. - СПб., 2007. - С. 55-56.

5. Выделение соматостатин-подобного пептида клетками Bacillus subtilis В-8130, кишечного симбионта дикой птицы Tetrao urogallus, и влияние бациллы на животный организм/Н.А., Ушакова В.В. Вознесенская, А.А. Козлова, А.В. Нифатов, В.А. Са-мойленко, Р.В. Некрасов, И.А. Егоров, Д.С. Павлов //Доклады АН. - 2010. - Т. 434. - №2. - С. 282-285.

6. Фомичев Ю.П., Шайдуллина Т.В. Пробиотик тококарин в рационах животных// Зоотехния. - 2003. - №3. - С. 18-19.

7. Томмэ М.Ф. Методика определения переваримости кормов и рационов. - М., 1969. - С.5-23.

8. Кирилов М.П. и др. Методика расчета обменной энергии в кормах на основе содержания сырых питательных веществ (для крупного рогатого скота, овец, свиней). - Дубровицы: ВИЖ, 2008. - 33с.

9. Н.П. Дрозденко и др. Методические рекомендации по химическим и биохимическим исследованиям продуктов животноводства и кормов. - Дубровицы: ВИЖ, 1981. - 85с.

THE EFFICIENCY OF THE NEW PROBIOTIC-ENZYME ADDITIVES FOR CALVES R.V. Nekrasov, N.I. Anisova, A.A. Ovchinnikov, N.A. Meleshko, N.A. Ushakova

Summary. It was carried two experiments to study the new probiotic on the base Bacillus subti-lis: mono-component additive and complex of diluted probiotic with enzymes in starters for the growing dairy calves prior to weaning. Results demonstrated that the mono-component probiotic at the level 0,05 and 0,1% (on the starter mass) increased daily gain of calves for 11,9 and 13,1% (р<0,05) corresponding, probiotic-enzyme complex at the level 0,7% on the starter mass in-creased daily gain calves for 10,7% (р<0,01) in comparison with control. Another data of expe-riments and calve blood analysis support the efficiency of new probiotic-enzyme additives for young calves.

Key words: calves, additive, probiotic, enzyme, daily gain, Bacillus subtilis.

УДК 636.082.12

ОЦЕНКА СХОДСТВА ГЕННЫХ ПОРЯДКОВ У СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

В.А. БАГИРОВ, член-корреспондент РАСХН, зам. директора

П.М. КЛЕНОВИЦКИЙ, доктор биологических наук, главный научный сотрудник

Б. ИОЛЧИЕВ, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

Н.А. ЗИНОВЬЕВА, академик РАСХН, директор ВИЖ Россельхозакадемии E-mail: vugarbagirov@mail.ru

Резюме. Предложен способ расчета степени сходства генных порядков у животных. Изучено сходство последовательностей генов у четырех видов млекопитающих. Наибольшей степенью сходства геномов характеризуются козы и овцы.

Ключевые слова: геном, генетические карты, мера сходства, хромосомы, хромосомные карты.

Интерес к изучению геномов различных видов животных обусловлен рядом причин, в том числе вопросами филогенеза, включая теоретические и прикладные проблемы гибридизации. Значительную роль в решении этой задачи сыграли цитогенетические исследования [1,2]

На сегодняшний день выполнен ряд работ, посвященных анализу сходства хромосомных наборов [3, 4] и кариотипиче-ской эволюции животных[5.. .7]. Результаты этих исследований позволяют выделить два ключевых аспекта: сходство хромосом на основании изучения их тонкой морфологии и сходство в организации наследственной информации, содержащейся в хромосомах животных разных видов.

Известно [6], что гомеологические участки хромосом идентифицируются по характеру их рисунка тем чаще и

надежнее, чем меньше сравниваемые кариотипы перестроены один относительно другого. Однако необходимо учитывать, что сходство рисунка участков хромосом далеко не всегда результат их общего происхождения, а может возникнуть как следствие сложных перестроек. В связи с этим возникает необходимость использования более надежных признаков, отражающих генетическое тождество хромосом или их участков у разных видов животных. На наш взгляд, таким критерием может служить генетическое содержание хромосом. Хромосомы, а также их фрагменты тождественны только в случае, когда они содержат одни и те же гены или нуклеотидные последовательности в одинаковом порядке.

Цель наших исследований - определить возможность сравнительного анализа хромосомных карт разных видов животных для поргноза локализации генов.

Условия, материалы и методы. Исследования выполнены с привлечением материалов созданного в ВИЖ банка данных по хромосомной локализации генов животных. Для анализа рекомбинантных генетических расстояний использовали алгоритм [8]. С помощью полученных значений генетических расстояний оценивали филогенетическую близость видов методом кластерного анализа. Кластеризацию осуществляли методом иерархических групп с использованием SPSS 10 for Windows.

Уже в первых работах по сравнительному анализу хромосомных карт был отмечен феномен сходства генных порядков у разных видов животных [9...11]. Однако эти исследования носили чисто описательный характер и не затрагивали вопроса о методах оценки такого сходства.

9

3 1

4

Рисунок. Дендрограмма филогенетических взаимоотношений между четырьмя видами животных, построенная по данным о величинах рекомбинантных генетических расстояний. 1 - B. taurus; 2 - C. hircus; 3 - O. aries; 4 - S. scrofa.

Очевидно, что в этом случае критерий, характеризующий генетическое расстояние должен отражать степень сходства групп сцепления у разных видов, а величина его должна находиться в интервале от 0 до 1. На основании этой гипотезы были разработаны два метода оценки сходства организации генных порядков [12...14].

В случае, когда известны подробные генетические карты сравниваемых видов, степень сходства можно точно определить на основе частотного критерия [12].

А в связи с тем, что информация о последовательности генов в группах сцепления носит фрагментарный характер для расчета сходства предложено [13] использовать комбинаторную меру генетических расстояний.

Несмотря на то, что эти критерии похожи, природа их различна: первый отражает долю идентичных генных порядков у сравниваемых видов, а второй - вероятность их существования. Хотя вывод второго критерия математически строг, использование его дает смещенную оценку генетического сходства, причем источник такого смещения - сама структура критерия. Это обусловлено тем, что одной и той же генной последовательности приписывается несколько равновероятных исходов.

Очевидно, что в таком случае в качестве меры различия или, что адекватно, меры сходства более целесообразно использовать величину условной энтропии связи, для чего был предложен алгоритм расчета информационной меры расстояний между генными порядками разных видов [8]. Критерий расстояний в этом случае выводится из симметризированного информационного коэффициента связи [15] и имеет следующий вид:

Литература.

1. Дзуев Р.И. Хромосомные наборы млекопитающих Кавказа. - Нальчик: Эльбрус., 1998. - 256 с.

2. Орлов В.Н., Булатова Н.Ш. Сравнительная цитогенетика и кариосистематика млекопитающих. - М.: Наука, 1983. - 405 с.

3. Багиров B.A., Кленовицкий П.М., Насибов Ш.Н., Иолчиев Б.С., Зиновьева Н.А., ЭрнстЛ.К. Цитогенетический анализ при отдаленной гибридизации полорогих //Достижения науки и техники АПК. - 2009. - № 8. - С. 41-43.

4. БагировВ.А., КленовицкийП.М., НасибовШ.Н., ИолчиевБ.С., ЗиновьеваН.А., ЭрнстЛ.К., ГусевИ.В., КононовВ.П.Рациональное использование генетических ресурсов и гибридизация в козоводстве //Сельскохозяйственная биология. - 2009. - № 6. - С. 27-33.

5. Аниськин В.М., Исаев С.И., Щипанов Н.А. Сравнительная цитогенетика трех видов южноамериканских полевых хомячков рода Acodon (Rodenita, Cricetidae) //Генетика. - 1996. - Т. 32. - № 1. - С.83-93.

6. Графодатский А.С., Битуева Л.С. Гомология G - окрашенных хромосом млекопитающих // Генетика. - 1987. - Т. 23. -№ 1. - С.95-104.

7. Кленовицкий П.М., Марзанов Н.С., Марзанов Ю.С., Багиров В.А., Абдул Ахад Бисвас А.К.М. Сравнение генных карт и анализ дивергенции кариотипов некоторых полорогих. // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2004. - № 3. - 72-75 С.

8. Кленовицкий П.М., Багиров В.А., Зиновьева Н.А., Марзанов Н.С. Генные карты сельскохозяйственных животных. - Ду-бровицы, 2003. - 91 с.

9. Оно С. Генетические механизмы прогрессивной эволюции. - М.: Мир, 1973. - 277c.

10. McKusick V.A. Mendelian Inheritance in Man. 4th ed Johns Hopkins Press. Baltimor, 1975.

11. Robinson R. Gene Mapping in Laboratory Mammals/ Part B. Plenum Press. - L.-N.-Y.-1972.

12. Захаров И.А., Никифоров В.С., СтепанюкЕ.В.Измерение сходства порядков гомологичных генов//Генетика. - 1991. -Т. 27. - № 2. - С. 367-369.

13. Захаров И.А., Никифоров В.С., Степанюк Е.В. Гомология и эволюция генных порядков: комбинаторная мера сходства групп синтении и моделирование эволюционного процесса // Генетика. - 1992. - Т.28. - С.77-81.

14. Захаров И.А., Никифоров В.С., Степанюк Е.В. Гомология и эволюция генных порядков: простой метод проверки гипотез о характере этой эволюции// Генетика. - 1996. - Т. 32. - № 1. - С.128-132.

15. Елисеева И.И., Рукавишников В.О. Группировка, корреляция, распознавание образов. - М.: Статистика, 1977. - С.89-102.

EVALUATION OF SIMILARITY OF GENE ORDERS IN AGRICULTURAL ANIMALS V.A. Bagirov, P.M. Klenovitsky, B. Iolchiev, N.A. Zinovieva.

Summary. The method for calculating the similarity degree of gene orders among animals is proposed. Similarity of gene sequences of four species of mammals is studied. Goats and sheep are characterized by the greatest degree of similarity.

Key words: genome, genetic map, similarity degree, chromosomes, chromosome maps.

S=[ H^hi + H( ]/[ H, , + Hb)]

1 L a(b) b(a)J ' L (a) (b)J

Для подтверждения пригодности предложенной информационной меры с целью оценки сходства генных порядков мы сравнили три родственных вида относящиеся к семейству Bovidae, родам Bos (B. taurus), Capra (C. hircus), Ovis(O. aries) между собой и с S. scrofa, представителем рода Sus семейства Suidae.

Результаты и обсуждение. Построенная на основе данных о рекомбинантных генетических расстояниях, дендрограмма показывает, что наиболее близкой оказалась организация генных порядков у овец и коз (см. рисунок). Расстояние S1 между ними равно 0,040 (см. табл.). Они образуют первый кластер. Высоким сходством с этими видами характеризуется и крупный рогатый скот. Генетическое расстояние от кластера, включающего C. hircus и O. aries, до B. taurus равно 0,070. Эти три вида образуют одну ветвь кластера. Особняком стоят свиньи. Генетическое расстояние между кластером, объединяющим три проанализированных вида полорогих и S. scrofa, равно 0,142.

Таблица. Рекомбинантные генетические расстояния ^) между четырьмя видами животных

Вид 1 B. taurus C. hircus O. aries S. scrofa

B. taurus 0 0,043 0,097 0,183

C. hircus 0 0,040 0,133

O. aries 0 0,110

S. scrofa 0

Полученные данные указывают на то, что величина рекомбинатных расстояний отражает степень филогенетического родства. Следовательно, в организации геномов разных видов млекопитающих прослеживается зависимость аналогичная закону гомологичных рядов Н. И. Вавилова. В ее основе, очевидно, лежит обусловленный особенностями строения хромосомной ДНК запрет на случайную рекомбинацию между негомологичными хромосомами.

Выводы. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о возможности использования сравнительного анализа хромосомных карт разных видов для прогноза локализации генов. Наибольшая изученность генома быка делает эти данные перспективными для уточнения генной карты козы и овцы.