Молочная продуктивность коров белорусской черно-пестрой породы с различными генотипами по гену пролактина

УДК 636.2.082

МОЛОЧНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ КОРОВ БЕЛОРУССКОЙ ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ

С РАЗЛИЧНЫМИ ГЕНОТИПАМИ ПО ГЕНУ ПРОЛАКТИНА

О. А. ЕПИШКО, Н. Н. ПЕШКО

УО «Гродненский государственный аграрный университет», г. Гродно, Республика Беларусь, 230008

Резюме. В статье представлены результаты изучения молочной продуктивности коров белорусской черно-пестрой породы с различными генотипами по гену пролактина.

У коров белорусской черно-пестрой породы с использованием метода ПЦР-ПДРФ установлен полиморфизм гена пролактина. Выявлены генотипы PRLAi, PRLL"* и PRLBB. Рассчитана частота встречаемости аллелей и генотипов по гену пролактина. Изучена молочная продуктивность (удой, содержание жира и белка в молоке, количество молочного жира и молочного белка) у животных с различными генотипами пролактина. Установлено превосходство коров, имеющих аллель PRLB, по основным показателям молочной продуктивности.

Ключевые слова: ген пролактина, генотип, молочная продуктивность.

Summary. The article presents the results of the study milk production of cows of the Belarus-ian black-motley breed of different genotypes ofprolactin gene.

In cows of the Belarusian black-motley breed using PCR-RFLP method set prolactin gene polymorphism. Genotypes PRLAA, PRLAB and PRLBB identified. Frequency of genotypes and alleles of prolactin gene calculated. Milk productivity (yield of milk, fat and protein content of the milk, the amount of milk fat and milk protein) in animals with different genotypes prolactin studied. It established the superiority of the cows having allele PRLB on the main indicators of milk production.

Key words: prolactin gene, genotype, milk productivity.

Введение. Пролактин - гормон передней доли гипофиза, который увеличивает секрецию молока и поддерживает лактацию, регулирует рост и развитие молочных желез, синтез молочных белков и жиров, и является потенциальным генетическим маркером хозяйственно полезных признаков крупного рогатого скота [4].

Анализ источников. В научных публикациях многих авторов указывается о положительном связи генотипов PRLAA и PRLAB с удоем и содержанием белка в молоке у польской черно-пестрой, голштино-фризской, бурой швицкой и голштинской пород [1, 8, 11, 12]. В тоже время для коров красно-пестрой породы крупного рогатого скота установлены иные зависимости [10].

В популяции голштинского молочного скота Китая установлено превосходство коров с генотипом PRLAB по уровню удоя на 1786,6-2491,5 кг по сравнению с животными других генотипов. Однако особи с генотипом

PRLАА характеризовались повышенной жирномолочностью и белковомо-лочностью (4,19 % и 3,20 % соответственно) [13].

По сообщению Л. А. Калашниковой, Я. А. Хабибрахмановой и А. Ш. Тинаева в популяции голштинизированных коров черно-пестрой породы (п=105), принадлежащих совхозу им. Кирова Московской области, больше всего животных имели генотип PRLАА - 57 голов (54,3 %), а частота встречаемости особей с генотипами PRLАВ и PRLВВ была на уровне 40,0 % (42 головы) и 5,7 % (6 голов) соответственно. По гену про-лактина аллель PRLА встречался чаще - 0,743, против 0,257 у аллеля PRLВ. Наличие аллеля PRLВ у животных указанной группы обеспечило их лучшую продуктивность по сравнению с коровами, не имеющеми данного аллеля. Так, особи с генотипом PRLАВ характеризовались большим удоем (на 11-61 кг), жирномолочностью (на 0,04-0,13 %) и количеством молочного жира (на 5,5-11,1 кг), а с генотипом PRLВВ - белковомолочностью (на 0,02-0,08 %) и количеством молочного белка (на 0,4-7,2 кг), чем животные с другими генотипами по гену пролактина (Р>0,05) [3].

В популяциях крупного рогатого скота холмогорской породы (п=104), черно-пестрой породы (п=168), ярославской породы (п=34) и симментальской породы (п=25) преобладал аллель PRLА (0,57-0,83). Наибольшая частота встречаемости аллеля PRLВ (0,43) установлена у коров холмогорской породы. В изучаемых стадах преобладали животные с генотипом PRLАА - 50,0-67,0 %, а генотип PRLВВ имели не более 8,0 % коров [9]. Я. А. Хабибрахмановой установлено, что во всех изучаемых породах особи с генотипом PRLВВ характеризовались более высоким показателем удоя, количества молочного жира и белка, с генотипом PRLАВ - белково-молочности и с генотипом PRLАА - жирномолочности (Р<0,05) [9].

В Республике Беларусь при ДНК-диагностике крупного рогатого скота белорусской черно-пестрой породы по гену пролактина в условиях СПК «Обухово» установлено, что генотип PRLАА имели 56,67 % животных, а генотип PRLАВ - 43,33 % коров. Особей с генотипом PRLВВ не выявлено. Частота встречаемости аллеля PRLВ при этом составила 0,22, а аллеля PRLА - 0,78. При этом наличие аллеля PRLВ в организме животных с генотипом PRLАВ способствовало увеличению молочной продуктивности на 1350 кг, жирномолочности - на 0,03 % и белковомолочности - на 0,15 % по сравнению с коровами, не имеющими данного аллеля [7].

В популяции коров черно-пестрой породы Минской области (п=329) М. Е. Михайлова, Е. В. Белая и Н. М. Волчок установили влияние аллеля PRLВ на молочную продуктивность, выразившееся в превосходстве коров с генотипом PRLВВ по удою на 476-508 кг, количеству молочного жира -на 6,0 кг и количеству молочного белка - на 15,0 кг, по сравнению с животными с генотипами PRLАА и PRLАВ [6].

Таким образом, продукты гена пролактина, принимающие активное участие в формировании хозяйственно полезных признаков, являются основанием для поиска взаимосвязи полиморфных вариантов гена пролактина с параметрами молочной продуктивности. А выявление предпочтительных вариантов таких генов позволит дополнительно к традиционному отбору по основным хозяйственно полезным признакам проводить оценку животных непосредственно по генотипу [2, 14].

Цель работы - изучить молочную продуктивность коров белорусской черно-пестрой породы с различными генотипами по гену каппа-казеина.

Материал и методика исследований. Объектом наших исследований являлся генетический материал (ушной выщип) коров белорусской черно -пестрой породы (n=102), содержащихся в КСУП «Экспериментальная база «Октябрь»» Вороновского района Гродненской области.

ДНК-диагностику генотипов по гену пролактина проводили с использованием метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) и полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ) в научно-исследовательской лаборатории «ДНК-технологий» учреждения образования «Гродненский государственный аграрный университет». Ядерную ДНК выделяли пер-хлоратным методом. Основные растворы для выделения ДНК, амплификации и рестрикции готовили по Т. Маниатису, Э. Фрич, Дж. Сэмбруку [5].

Для амплификации участка гена PRL использовали праймеры:

PRL 1: 5 ' - CGA GTC CTT ATG AGC TTG ATT CTT- 3 ';

PRL 2: 5 ' - GCC TTC CAG AAG TCG TTT GTT TTC- 3 '.

ПЦР-программа: «горячий старт» - 5 минут при 95 °С; 30 циклов: денатурация - 30 секунд при 95 0С, отжиг - 30 секунд при 63 °С, синтез -30 секунд при 72 °С, достройка - 10 минут при 72 °С. Реакционная смесь для проведения амплификации по гену PRL готовилась в объеме 15 мкл и включала следующие компоненты: 1,5 мкл буфер, 1,5 мкл MgCL2, 2 мкл dNTP's, 0,6 мкл каждого праймера, 0,4 мкл Taq-полимеразы, 7,9 мкл Н2О, 100-200 нг/мкл геномной ДНК. Концентрацию и специфичность ампли-фиката оценивали электрофоретическим методом в 1,5 % агарозном геле (при напряжении 110 В). Длина амплифицированного фрагмента гена PRL составила 156 п.н. Для рестрикции амплифицированного участка гена PRLR использовали эндонуклеазу AvaII. Реакцию проводили при температуре 37 °С. Продукты рестрикции генов разделяли электрофоретически в 3 % агарозном геле (при напряжении 130 В) в ТВЕ буфере при УФ-свете с использованием бромистого этидия на системе гель-документирования Gel Doc RX+ (BIORAD).

При расщеплении продуктов амплификации рестриктазой AvaII при 37 0С идентифицировались следующие генотипы: PRLAA - 156 п.н.; PRLAB -156, 82, 74 п.н.; PRLBB- 82, 74 п.н.

Для изучения молочной продуктивности подопытные коровы белорусской черно-пестрой породы были сгруппированы в зависимости от возраста: первотелки, коровы второго и третьего отелов. Молочную продуктивность подопытных коров определяли при помощи проведения ежемесячных контрольных доений. В обработку включали показатели по тем животным, у которых продолжительность лактации была не меньше 240 дней, а возраст при первом отеле составлял 26-30 месяцев. У животных с различными генотипами по изучаемым генам учитывали удой, содержание жира и белка, выход молочного жира и белка за 305 дней лактации.

Селекционно-генетические параметры основных хозяйственно полезных признаков определяли методами биологической статистики, используя при этом компьютерную программу Microsoft Excel.

Результаты исследований и их обсуждение. В результате исследований в популяции коров белорусской черно-пестрой породы установлен полиморфизм гена проактина, представленный двумя аллелями - PRLA и PRLB. Идентифицировано три генотипа - PRLAA, PRLAB и PRLBB (рис. 1, 2).

Р и с. 1. Частота встречаемости аллелей гена пролактина в популяции коров белорусской черно-пестрой породы

АА АВ ВВ

Р и с. 2. Частота встречаемости генотипов по гену пролактина в популяции коров белорусской черно-пестрой породы, %

Представленные на рисунках данные свидетельствуют о том, что в исследуемой популяции коров белорусской черно-пестрой породы частота встречаемости аллелей РКЬА и РКЬВ составила 0,838 и 0,162 соответственно. В изучаемой группе коров чаще встречался генотип РКЬАА (72,6 %, или 74 головы), чем генотипы РКЬАВ (22,5 %, или 23 головы) и РРЬВВ (4,9 %, или 5 голов).

Проведение селекционно-племенной работы и ее эффективность в молочном скотоводстве зависит от многих факторов: технологических (условия содержания, оптимальное кормление), средовых (создание условий для проявления генотипа в фенотипе) и генетических (получение животных с высоким наследственным потенциалом). Поэтому в настоящее время племенная работа наряду с традиционными методами, должна включать достижения в области генетики и биотехнологии животных.

Молочная продуктивность коров белорусской черно-пестрой породы с различными генотипами по гену пролактина представлена в табл. 1-3.

Т а б л и ц а 1. Молочная продуктивность первотелок с различными генотипами по

гену пролактина

Показатели Генотип

РЯЬАА РКЬАВ РИЬВВ

Удой за 305 дней лактации, кг 4589,7±77,2 4720,7±102,0 4535,0±187,7

Жирномолочность, % 3,72±0,01 3,74±0,02 3,76±0,03

Количество молочного жира, кг 170,9±3,0 176,8±4,1 170,7±7,2

Белковомолочность, % 3,16±0,01 3,17±0,02 3,20±0,02

Количество молочного белка, кг 145,2±2,6 149,7±3,5 145,3±6,2

Анализ данных табл. 1 свидетельствует о том, что достоверных различий по показателям молочной продуктивности у первотелок с различными генотипами по гену пролактина не установлено. Однако следует отметить превосходство животных с генотипом РКЬАВ над сверстницами с генотипами РКЬАА и РКЬВВ по удою на 131,0-185,7 кг, по количеству молочного жира - на 5,9-6,1 кг и количеству молочного белка - на 4,4-4,5 кг (Р > 0,05). Жирномолочность и белковомолочность были соответственно выше на 0,02-0,04 % и 0,03-0,04 % у первотелок с генотипом РЯЬВВ, чем у животных других генотипов.

Т а б л и ц а 2. Молочная продуктивность коров с различными генотипами по гену пролактина по второй лактации

Показатели Генотип

PRLАА PRLАВ PRLВВ

Удой за 305 дней лактации, кг 5093,1±98,6 5361,8±162,1 5621,2±174,3**

Жирномолочность, % 3,76±0,01 3,78±0,02 3,77±0,07

Количество молочного жира, кг 191,6±3,8 202,9±6,8 211,9±6,7**

Белковомолочность, % 3,22±0,01 3,23±0,02 3,25±0,02

Количество молочного белка, кг 164,0±3,3 173,4±5,6 182,7±6,1**

** - межгрупповые различия статистически достоверны при Р < 0,01.

Из данных табл. 2 видно, что коровы с генотипом пролактина PRLВВ характеризовались достоверно более высоким удоем (на 528,1 кг), количеством молочного жира (на 20,3 кг) и молочного белка (на 18,7 кг) (Р < 0,01). Существенных различий по уровню жирномолочности (3,76-3,78 %) и белковомолочности (3,22-3,25 %) у животных опытных групп не установлено (Р > 0,05).

Т а б л и ц а 3. Молочная продуктивность коров с различными генотипами по гену пролактина по второй лактации

Показатели Генотип

PRLАА PRLАВ PRLВВ

Удой за 305 дней лактации, кг 5782,9±98,8 5924,1±163,0 6160,6±106,8**

Жирномолочность, % 3,77±0,01 3,78±0,02 3,84±0,05

Количество молочного жира, кг 218,5±4,0 223,9±6,1 236,2±6,5*

Белковомолочность, % 3,24±0,01 3,24±0,02 3,29±0,03

Количество молочного белка, кг 187,5±3,3 191,8±5,5 202,9±6,9*

* - межгрупповые различия статистически достоверны при Р < 0,05; ** - межгрупповые различия статистически достоверны при Р < 0,01.

Как и по второй, так и по третьей лактации коровы с генотипом пролак-тина PRLВВ имели удой на 377,7 кг больше (Р < 0,01), содержание молочного жира и белка на 17,7 кг и 15,4 соответственно выше (Р < 0,05), чем сверстницы с генотипом PRLАА. Кроме того, выявлено превосходство животных с генотипом PRLВВ по жирномолочности на 0,06-0,07 % и белковомолочности - на 0,05 % по сравнению с животными других генотипов.

Таким образом, анализ молочной продуктивности у изучаемого поголовья коров с различными генотипами по гену пролактина свидетельствует о более высоком удое, количестве молочного жира и белка у животных, имеющих в генотипе аллель PRLВ.

Заключение. На сегодняшний день у ученых нет единого мнения о влиянии того или иного аллеля гена пролактина на показатели молочной

продуктивности крупного рогатого скота. Частота встречаемости аллелей PRLA и PRLB колеблется от низкой до высокой в зависимости от породы. Тем важнее установить влияние гена пролактина на хозяйственно полезные признаки пород крупного рогатого скота, разводимых в Республике Беларусь, для совершенствования процесса селекции при работе с ними. А ген пролактина, как ДНК-маркер молочной продуктивности, может служить дополнительным критерием при отборе животных.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ассоциация молочной продуктивности коров-первотелок черно-пестрой голштинской породы с генами bGH, bPRL и к-CN / А. А. Некрасов [и др.] / Сб. ст. конференции, посвященной 85-летию со дня рождения Л.К. Эрнста, Киров, 2015. - С. 246-251.

2. Использование молекулярно-генетического маркера пролактин (PRL-Rsal) в селекции быков-производителей РУП «Витебское племпредприятие» / А. В. Вишневец [и др.] // Ученые записки: сб. науч. трудов / УО «Витебская государственная академия ветеринарной медицины». - Витебск, 2012. - Т. 48. - Вып. 2. - Ч. II. - С. 29-32.

3. Калашникова, Л. А. Влияние полиморфизма генов молочных белков и гормонов на молочную продуктивность коров черно-пестрой породы / Л. А. Калашникова, Я. А. Хабибрахманова, А. Ш. Тинаев // Доклады РАСХН. - 2009. - № 3. - С. 49-52.

4. Максименко, В. Ф. Молекулярно-генетические особенности по генам гормона роста и пролактина ярославской породы скота / В. Ф. Максименко, Н. С. Фураева // Вестник АПК Верхневолжья. - 2013. - № 4(24). - С. 43-45.

5. Маниатис, Т. Молекулярное клонирование / Т. Маниатис, Э. Фрич, Дж. Сэмбрук. -М.: «Мир». - 1984. - 480 c.

6. Михайлова, М. Е. Влияние полиморфных вариантов генов соматотропинового каскада (bPit-1, bPRL, bGH, bGHR, blGF-1) на признаки молочной продуктивности крупного рогатого скота черно-пестрой породы белорусского разведения / М. Е. Михайлова, Е. В. Белая, Н. М. Волчок // Науковий вюник Нащонального ушверситету бюресурав i природокористу-вання Укра1ни. - 2011. - № 160. - C. 273-280.

7. Полиморфизм генов молочной продуктивности в популяции крупного рогатого скота Республики Беларусь / О. А. Епишко [и др.] // Сб. науч. тр. / СКНИИЖ - Краснодар, 2014. - Т. 1. -№ 3: Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. - С. 41-46.

8. Попов, А. Н. Исследование полиморфизма генов bGH, bPRL и k^N в стадах черно-пестрой породы / А. Н. Попов, Н. А. Попов, Ч. М. Хомушку // Проблемы биологии продуктивных животных. - 2011. - Спецвыпуск № 4. - С. 107-110.

9. Хабибрахманова, Я. А. Полиморфизм генов молочных белков и гормонов крупного рогатого скота: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 06.02.01 / Я. А. Хабибрахманова. - Лесные Поляны Моск. обл., 2009. - 20 с.

10. Alipanach, M. Association of prolactin gene variants with milk production traits in Russian red pied cattle / M. Alipanach, L. Kalashnikova, G. Rodionov // Iran. J. Biotechnol. - 2007. -Vol. 5(3). - P 158-161.

11. Association between the growth hormone combined genotypes and dairy traits in Polish black-and-white cows / A. Dybus [et al.] // Anim. Sci. Pap. Rep. - 2004. - Vol. 22 (2). - P. 185-194.

12. Chung, E. R. Associations between PCR-RFLP markers of growth hormone and prolactin genes and production traits in dairy cattle / E. R. Chung, T. J. Rhim, S. K. Han // Korean Anim. Sci. -1996. - Vol. 38. - P. 321-336.

13. Genetic variation of PRLR gene and association with milk performance traits in dairy cattle / Jia-Lan Zhang [et al.] // Can. J. Anim. Sci. - 2007. - Vol. 88. - P. 33-39.

14. Prolactin (PRL) and its receptor: actions, signal transduction pathways and phenotypes observed in PRL receptor knockout mice / C. H. Bole-Feysot [et al.] // Endocr. Rev. - 1998. -Vol. 19. - P. 225-268.