Ассоциация полиморфизма гена тиреоглобулина с интенсивностью роста и воспроизводительных качеств голштинского скота

2. Vilver, D.S. Molochnaya produktivnost korov cherno-pestroy porody raznogo vozrasta i eyo svyaz s zhivoy massoy telok pri pervom osemenenii [Dairy productivity of black-motley cows of different ages and its relation to the live weight of the heifers during the first insemination] / D.S.Vilver // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2016. - № 3(59). - P. 128-130.

3. Vilver, D.S. Povyshenie effektivnosti molochnogo skotovodstva za schet optimizatsii paratipicheskikh faktorov [Increasing the efficiency of dairy cattle breeding by optimizing paratypic factors] abstract from dissertation for Doctor of Agricultural Sciences: 06.02.04. - Orenburg, 2016. - 46 p.

4. Delyan, A.S. Vliyanie vozrasta pervogo otela na produktivnost i dolgoletie korov [The influence of the age of the first calving on the productivity and longevity of cows] / A.S.Delyan, A.I.Ivashkov // Molochnoe i myasnoe skotovodstvo. - 1999. - № 8. - P. 14-17.

5. Povarova, O.V. Vliyanie vozrasta i zhivoy massy telok krasno-pestroy porody pri plodotvornom osemenenii na ikh vosproizvoditelnuyu funktsiyu i posleduyushchuyu molochnuyu produktivnost [Influence of age and live weight of redmottled calf weeds with fertile insemination on their reproductive function and subsequent milk production] abstract from dissertation for Candidate of Agricultural Sciences: 06.02.04. - Krasnoyarsk, 2003. - 21 p.

6. Rusanova, V.V. Vliyanie vozrasta i zhivoy massy pri pervom oplodotvorenii telok sozdavaemogo altayskogo tipa krasnogo skota na produktivnye kachestva [Influence of age and live weight during the first fertilization of heifers of the Altai-type red cattle created for productive qualities]: abstract from dissertation for Candidate of Agricultural Sciences: 06.02.04. - Barnaul, 2002. - 22 p.

7. Sharafutdinov, G.S. Molochnaya produktivnost pervotelok raznoy selektsii v zavisimosti ot vozrasta pervogo otela [Milk productivity first-calves of different breeding depending on the age of the first calving] / G.S.Sharafutdinov, R.R.Shaydullin S.V.Tyulkin, I.I.Khatypov // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2008. - № 4 (10). - P. 119-122.

8. Shishin, N.I. Vliyanie vozrasta pri plodotvornom osemenenii na molochnuyu produktivnost i biologicheskie osobennosti golshtinizirovannykh pervotelok [Influence of age with fruitful insemination on milk productivity and biological characteristics of golshtinized first-calf]: abstract from dissertation for Candidate of Agricultural Sciences: 06.02.04. -Novosibirsk, 2007. - 23 p.

УДК: 636.082.2:636.034

АССОЦИАЦИЯ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНА ТИРЕОГЛОБУЛИНА С ИНТЕНСИВНОСТЬЮ РОСТА И ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ КАЧЕСТВ ГОЛШТИНСКОГО СКОТА

12Н.Ю.Сафина - младший научный сотрудник, аспирант;

Ш.К.Шакиров - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, гл. н.с.;

1Ф.Ф.Зиннатова - кандидат биологических наук, вед. н. с.;

Ю.Р.Юльметьева - кандидат биологических наук, ст. н. с.;

1М.Ш.Тагиров - доктор сельскохозяйственных наук, гл. н.с., руководитель.

1Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства - обособленное структурное подразделение Федерального исследовательского центра Казанский научный центр Российской академии наук, г. Казань (ул. Оренбургский тракт 48,420059, e-mail: tatniva@mail.ru).

2ФГБОУ«Казанская государственная академия ветеринарной медицины им.Н.Э.Баумана», г.Казань,

(420029, Казань, Сибирский тракт, 35, e-mail: natysafina@gmail.com).

Активация метаболизма липидов - важный процесс во время лактации коров, при котором мобилизуются внутренние резервы организма, и происходит сжигание накопленных ресурсов. Установлено, что ген тиреогло-булина вовлечен в этот механизм и оказывает влияние на качественный и количественный состав жировой ткани. Целью данного исследования являлось изучение полиморфизма гена тиреоглобулина (TG5) в связи с динамикой роста и воспроизводительной способностью голштинского крупного рогатого скота. В ходе работы были исследованы образцы ДНК крови, отобранной у 858 коров-первотелок СХПК «ПЗ им.Ленина» Атнинского района Республики Татарстан. В исследовании полиморфных вариантов по локусу гена тиреоглобулина был применен метод ПЦР-ПДФР (Полимеразная цепная реакция - Полиморфизм длины рестрикционных фрагментов). В результате генотипирования были идентифицированы все возможные аллели и генотипы. Частота встречаемости

по аллелям составила: С - 0,71 и Т- 0,29; по генотипам: 00 - 52,1%, ТС - 37,8%, ТТ- 10,1%. Показатель критерия х2 между наблюдаемым и ожидаемым распределением оказался ниже достоверного значения (9^0. 05), что свидетельствует о сохранении генетического равновесия в исследуемом поголовье. Анализ динамики роста коров-первотелок в связи с различными генотипами Тв5 показал, что во время всех контрольных взвешиваний преимущество по живой массе имели особи с генотипом ТТ, как следствие, были осеменены в более раннем возрасте и после отела так же имели наивысший показатель живой массы. Животные с этим генотипом, характеризуются другими авторами повышенным удоем и жирномолочностью. Однако по воспроизводительным качествам коровы-первотелки с генотипом ТвТТ отстают от сверстниц с другими генотипами. После первого отела более короткий сервис-период и высокий индекс Дохи имели гетерозиготные особи ТвТС. Вероятно, что заложенная на генном уровне высокая молочная продуктивность, снижает воспроизводительные качества.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ген, тиреоглобулин, полиморфизм, ПЦР-ПДРФ, крупный рогатый скот, интенсивность роста, воспроизводство.

Метаболизм липидов является важным компонентом гомеостатических механизмов, активируемых каждую лактацию коровы. Потребление обменной энергии на этом этапе, как правило, недостаточно для того, чтобы удовлетворить утечку ресурсов организма, затрачиваемых на выработку молока, поэтому мобилизуются внутренние резервы, что приводит к снижению упитанности [1, 2]. В молочном скотоводстве выявлена связь живой массы и возраста первого осеменения с уровнем продуктивности [3, 4]. В среднем по лучшим стадам крупного рогатого скота коэффициент наследуемости таких показателей как интенсивность роста и накопление живой массы равен 0,37-0,44 [5], но он может варьировать в зависимости от породы, направления продуктивности и ареала распространения животных. Общая цель большинства сельхозпроизводителей заключается в том, чтобы достичь интервала отела крупного рогатого скота, близкого к 365 дням. Однако, в действительности, типичные интервалы отела во многих странах составляют более 400 дней, так как высокопродуктивные животные не всегда осеменяются в оптимальные сроки [6].

Тиреоглобулин - гликопротеин и предшественник тироидных гормонов трийодтиронина (Т3) и тетрай-одтиронина (Т4), которые участвуют в образовании жировых клеток [7, 8]. Тиреоглобулин (ТС5) является регулятором липидного обмена, а однонуклеотидная замена одного из азотистых оснований приводит к синтезу другой аминокислоты, меняющей качественный и количественный составы жировой ткани животного [9, 10]. Ранее исследователями было установлено его влияние на молочную и мясную продуктивность крупного рогатого скота в различных стадах [11, 12]. В связи с выше изложенным, целью данной работы являлось изучение полиморфизма гена тиреоглобулина (ТС5) в ассоциации с динамикой роста и воспроизводительной способностью коров-первотелок голштин-ской породы.

Материалы и методы. Исследования проводились в условиях СХПК «ПЗ им.Ленина» Атнинского района РТ на 858 коровах-первотелках голштинской породы. Для проведения опыта были отобраны образцы цельной крови, из которой в последующем была экстрагирована ДНК с использованием готового набора

ДНК-сорб В (Ампли Прайм, Россия). Фрагменты ДНК амплифицировали на программируемом термоцикле-ре MyCycler (Bio-Rad, США) с применением комплекта праймеров (СибЭнзим, Россия) с нуклеотидными последовательностями:

F: ^-GGGGATGACTACGAGTATGACTG^

R: 5/-GTGAAAATCTTGTGGAGGCTGTA-3/ (23 н.).

Для определения полиморфизма генов амплифи-цированные фрагменты, обрабатывали рестриктазой BstX2I, разделяли в 2,6% агарозном геле с добавлением 5 мкл 10% бромистого этидия в 1хТБЕ-буфере в камере Bio-Rad при напряженности электрического поля в 15 В/см в течение 3о мин. Визуализацию и фиксирование проводили с помощью системы Gel&Doc (BioRad, США). Идентификацию генотипов определяли по выявляемому полиморфизму последовательностей ДНК. Анализ происхождения, развития, продуктивности коров был произведен с помощью программного пакета «СЕЛЭКС 5.63» (АРМ Плинор, Россия), полученные данные обрабатывались биометрическим методом вариационной статистики [13].

Результаты исследований. В результате гено-типирования были выявлены все возможные варианты аллелей и генотипов (табл. 1). Тестирование методом хи-квадрат показало, что вариабельность между наблюдаемым и ожидаемым распределением генотипов гена тиреоглобулина ниже критерия P<0,05, откуда следует, что изучаемая популяция находится в состоянии генетического равновесия.

Дальнейшее исследование было направлено на обнаружение возможной ассоциации различных полиморфных вариантов гена тиреоглобулина с динамикой роста и воспроизводительной способностью голштинского скота татарстанской популяции. Для установления взаимосвязи полиморфизмов гена TG5 с физическим развитием коров-первотелок были исследованы показатели живой массы опытных групп при рождении, в возрасте 6 и 12 месяцев, при первом плодотворном осеменении и первом отеле.

Как видно из рисунка 1, на протяжении всех возрастных периодов во время контрольных взвешиваний наивысшей живой массой обладали особи, с гомозиготным генотипом TG5TT. Они превосходили по живой массе своих сверстниц с генотипом TG5CC

60

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ

№ 1/2018

Таблица 1

Частота встречаемости аллелей и генотипов гена TG5

Гены N = 858 Частота встречаемости генотипов Частота встречаемости аллелей X2

СС ТС ТТ

п % п % п % С Т

ТЭ5 Н* 447 52,1 324 37,8 87 10,1 0,71 0,29 5,83

О** 433 50,5 353 41,1 72 8,4

Примечание: * - наблюдаемое распределение, ** - ожидаемое распределение.

в 6 месяцев - на 4,1 кг (2,2%), в 12 месяцев - на 7,6 кг (2,4), при первом осеменении - на 1,2 кг (0,3 %), а при первом отеле - на 16,8 кг (3,2 %). В целом полученные данные по интенсивности накопления живой

массы у животных в разные возрастные периоды не достоверны и могут служить лишь тенденцией экспрессии изучаемых локусов, а так же требуют дальнейшего изучения.

Рис. 1. Динамика роста коров-первотелок с разными генотипами TG5.

В настоящее время влияние генов-маркеров молочной продуктивности на воспроизводительную способность в литературе освещено не достаточно полно. Поэтому для оценки воспроизводительной способности животных нами проведены исследования, которые

показывают наличие связей между признаками фер-тильности и полиморфизмом гена ТС5. Полученные результаты (табл. 2) свидетельствуют о существующей ассоциации между различными генотипами гена тиреоглобулина и репродуктивной функцией.

Таблица 2

Ассоциация полиморфизма гена TG5 и воспроизводительных качеств коров

Генотип ТЭ5 Возраст 1 осеменения, мес. Живая масса при 1 осеменении, кг Сервис-период, дн. Межотельный период, дн. Индекс Дохи

СС 17,4±0,19 405,2±2,3 111±6,2 386±12,1 59,6±1,18

ТС 17,1±0,21 402,1±2,7 103±6,3 391±11,3 60,0±2,14

ТТ 17,0±0,47 406,4±5,9 109±10,7 426±31,4 58,6±1,75

Отслеживание связей по гену тиреоглобулина показало, что телки с генотипом Тй5п осеменялись раньше своих сверстниц с генотипом Тй5СС на 0,4 месяца. После отела коровы с гетерозиготным генотипом Тй5Тс имеют более короткий сервис-период, что ниже, чем у животных гомозиготных по аллелю С на 8 дней (7,2%). При этом и по другим показателям воспроизводства эти животные оказались

лучше. Изученный нами, интегральный показатель воспроизводительных качеств животных - индекс Дохи, объединяющий возраст первого осеменения и межотельный период, свидетельствует о высоком уровне фертильности стада (58,6-60,0). В разрезе полиморфного состояния преимущество имели коровы с гетерозиготным генотипом Тй5ТС по отношению к особям с генотипом Тй5ТТ на 1,4 (2,3%).

Заключение. В результате проведенного опыта, выявлена значительная вариабельность показателей частоты встречаемости аллелей и генотипов гена ТС5 среди поголовья голштинского скота СХПК «ПЗ им. Ленина» Атнинского района Республики Татарстан. Изучение динамики живой массы коров в разные возрастные периоды показало положительные ассоциации полиморфизма на разных этапах роста животных. Однако эти данные носят характер тенденции, и требует дальнейшего исследования.

Литература

Анализ влияния гена тиреоглобулина, как маркера молочной продуктивности, на воспроизводительные качества показывает, что у коров, в генотипе которых наблюдается желательный аллель, уровень воспроизводства в целом ниже. Это объясняется тем, что у животных с генетически заложенной высокой молочной продуктивностью репродуктивная функция снижается. Поэтому необходимо проводить поиск ассоциативных генов по повышению фертиль-ности крупного рогатого скота.

1. Вильвер, Д.С. Влияние возраста первого осеменения тёлок на молочную продуктивность коров чёрно-пёстрой породы разного возраста / Д.С.Вильвер // Известия Оренбургского аграрного университета. - 2015.

- № 6 (56). - С. 140-142.

2. Иванов, В.А. Молочная продуктивность симментал-голштинских помесей в зависимости от живой массы и возраста первого осеменения / В.А.Иванов, К.П.Таджиев // Скотоводство. - 2014. - № 1. - С. 6-8.

3. Influence of negative energy balance on cyclicity and fertility in the high producing dairy cow / D.C.Wathes, M. Fenwick, Z. Cheng [et al.] // Theriogenology. - 2007. - Vol. 68(1). - P. 232-241.

4. Grummer, R.R. Nutritional and management strategies for the prevention of fatty liver in dairy cattle // Veterinary Journal. - 2008. - Vol. 176. - P. 10-20.

5. Технология производства продукции животноводства: Учебное пособие; под редак. Ф.С.Сибагатуллина, Г.С.Шарафутдинова / 2-е изд., перераб. и дополн. - Казань: Идел-Пресс, 2010. - 672 с.

6. Brickell, J. S. A descriptive study of the survival of Holstein-Friesian heifers through to third calving on English dairy farms / J.S. Brickell, D.C. Wathes // Journal of Dairy Science. - 2011. - Vol. 94. - P. 1831-1838.

7. Калашникова, Л.А. Современное состояние и проблемы использования методов анализа ДНК в генетической экспертизе племенных животных / Л.А.Калашникова// Аграрная Россия. - 2002. - № 5. - С. 7-11.

8. Anton, I. Effect of DGAT1, leptin and TG gene polymorphisms on some milk production traits in different dairy cattle breeds in Hungary / I.Anton, K.Kovács, G.Holló // Archiv Tierzucht. - 2012. - Vol. 4. - P. 307-314.

9. Полиморфизм по генам соматотропина, пролактина, лептина, тиреоглобулина быков-производителей / С.В.Тюлькин, Т.М.Ахметов, Э.Ф.Валиуллина [и др.] // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2012. - Т. 16.

- № 4/2. - С. 1008-1011.

10. The TG5 thyroglobulin gene test for a marbling quantitative trait loci evaluated in feedlot cattle / W.Barendse, R.Bunch, M.Thomas [et al.] // Australian Journal of Experimental Agriculture. - 2004. - Vol. 44 (7). - P. 669-674.

11. Зиннатова, Ф.Ф. Роль генов липидного обмена (DGAT1, TG-5) в улучшении хозяйственно-полезных признаков крупного рогатого скота / Ф.Ф.Зиннатова, Ф.Ф.Зиннатов // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Баумана. - 2014. - № 3. - С. 164-168.

12. Gan, Q.-F. Association analysis of thyroglobulin gene variants with carcass and meat quality traits in beef cattle / Q.-F. Gan, L.-P. Zhang, J.-Y Li [et al.] // Journal of Applied Genetics. - 2008. - Vol. 49. - P. 251-255.

13. Меркурьева, Е.К. Генетика с основами биометрии/ Е.К.Меркурьева, Г.Н.Шангин-Березовский - М.: Колос, 1983. - 400 c.

ASSOCIATION OF THE THYROGLOBULIN GENE POLYMORPHISM WITH THE GROWTH RATE AND REPRODUCTIVE TRAITS OF HOLSTEIN CATTLE

1,2Safina N.Yu. - postgraduate;1Shakirov Sh.K. - Doctor of Agricultural Sciences, professor; 1Zinnatova F.F. - Candidate of Biological Sciences; 1Yulmeteva Yu.R. - Candidate of Biological Sciences; 1Tagirov M.Sh. - Doctor of Agricultural Sciences.

1 Tatar Scientific Research Institute of Agriculture - Subdivision of the Federal State Budgetary Institution of Science "Kazan Scientific Center of Russia Academy of Sciences" (e-mail: tatniva@mail.ru). 2Bauman N.E. Kazan State Academy of Veterinary Medicine, Kazan (e-mail: natysafina@gmail.com).

Activation of lipid metabolism is an important process during lactation in cows, in which the internal reserves of the body are mobilized, and the burning of accumulated resources occurs. It has been established that the

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 1/2018

thyroglobulin gene is involved in this mechanism and has an impact on qualitative and quantitative composition of adipose tissue. The aim of this study was to investigate the thyroglobulin gene polymorphism (TG5) in relation to the growth dynamics and reproductive capacity of Holstein cattle. In the course of the work, DNA samples from the blood taken from 858 cow-heifers of Integrated Agricultural Production Centre "Stud farm named after Lenin" of Atninsky district of the Republic of Tatarstan were examined. The PCR-RFLP method (polymerase chain reaction - restriction fragment length polymorphism) was applied in the study of polymorphic variants using the thyroglobulin gene locus. As a result of genotyping, all possible alleles and genotypes were identified. The frequency of occurrence was as follows: C - 0.71 and T - 0.29 for alleles; CC - 52.1%, TC - 37.8%, TT - 10.1% for genotypes. The indicator of X2 criterion between the observed and expected distributions was lower than the reliable value (P^0.05), which indicates the maintenance of genetic equilibrium in the studied livestock. The analysis of the growth dynamics of cow-heifers in relation to various TG5 genotypes showed that during all control weighing, the individuals with the TT genotype had live weight advantage, thus they were inseminated at an earlier age and also had the highest rate of live weight after calving. Other authors characterize animals with this genotype as having increased milk yield and fat yield capacity. However, the cow-heifers with the TG5TT genotype lag behind the herd mates with other genotypes in reproductive traits. TG5TC heterozygous individuals had the shorter service period and a high Dohy index of fertility after the first calving. It is likely that high milk production inherent at the genetic level reduces reproductive traits.

KEYWORDS: gene, thyroglobulin, polymorphism, PCR-RLFP, cattle, growth rate, reproductive trait.

References

1. Vilver, D.S. Vlijanie vozrasta pervogo osemenenija tjolok na molochnuju produktivnost korov chjorno-pjostroj porody raznogo vozrasta [The influence of heifers' first insemination age on milk yields of black-spotted cows of different ages] // Izvestija Orenburgskogo agrarnogo universiteta. - 2015. - № 6 (56). - P. 140-142.

2. Ivanov, V.A. Molochnaja produktivnost simmental-golshtinskih pomesej v zavisimosti ot zhivoj massy i vozrasta pervogo osemenenija [Interrelation ship between live weight and age by first insemination on milk yield of crossbreeds simmental-holstein cows] / V.A.Ivanov, K.P.Tadzhiev // Skotovodstvo. - 2014. - № 1. - P. 6-8.

3. Influence of negative energy balance on cyclicity and fertility in the high producing dairy cow / D.C.Wathes, M.Fenwick, Z.Cheng [et al.] // Theriogenology. - 2007. - Vol. 68 (1). - P. 232-241.

4. Grummer, R.R. Nutritional and management strategies for the prevention of fatty liver in dairy cattle // Veterinary Journal. - 2008. - Vol. 176. - P. 10-20.

5. Tehnologija proizvodstva produkcii zhivotnovodstva: Uchebnoe posobie; pod redak. F.S.Sibagatullina, G.S.Sharafutdinova [Technology of production of livestock products: Textbook] / 2-e izd., pererab. i dopoln. - Kazan: Idel-Press, 2010. - 672 p.

6. Brickell, J.S. A descriptive study of the survival of Holstein-Friesian heifers through to third calving on English dairy farms / J.S.Brickell, D.C.Wathes // Journal of Dairy Science. - 2011. - Vol. 94. - P. 1831-1838.

7. Kalashnikova, L.A. Sovremennoe sostojanie i problemy ispolzovanija metodov analiza DNK v geneticheskoj jekspertize plemennyh zhivotnyh [The Contemporary Condition and Problems of Dna-Analysis Methods Use in Genetic Expert Examination of Stock Animals] // Agrarnaja Rossija. - 2002. - № 5. - P. 7-11.

8. Anton, I. Effect of DGAT1, leptin and TG gene polymorphisms on some milk production traits in different dairy cattle breeds in Hungary / I.Anton, K.Kovacs, G.Hollo // Archiv Tierzucht. - 2012. - Vol. 4. - P. 307-314.

9. Polimorfizm po genam somatotropina, prolaktina, leptina, tireoglobulina bykov-proizvoditelej [Polymorphism of genes for somatotropin, prolactin, leptin, and thyroglobulin in stud bulls] / S.V. Tjul'kin, T.M. Ahmetov, Je.F. Valiullina [et al.] // Vavilovskij zhurnal genetiki i selekcii. - 2012. - T. 16. - № 4/2. - P. 1008-1011.

10. The TG5 thyroglobulin gene test for a marbling quantitative trait loci evaluated in feedlot cattle / W.Barendse, R.Bunch, M.Thomas [et al.] // Australian Journal of Experimental Agriculture. - 2004. - V. 44(7). - P. 669-674.

11. Zinnatova, F.F. Rol genov lipidnogo obmena (DGAT1, TG-5) v uluchshenii hozjajstvenno-poleznyh priznakov krupnogo rogatogo skota [Role of lipid metabolism genes (DGAT1, TG5) in improvingeconomically valuable traits cattle] / F.F. Zinnatova, F.F.Zinnatov // Uchenye zapiski Kazanskoj gosudarstvennoj akademii veterinarnoj mediciny im. Baumana. - 2014. - № 3. - P. 164-168.

12. Gan, Q.-F. Association analysis of thyroglobulin gene variants with carcass and meat quality traits in beef cattle / Q.-F. Gan, L.-P. Zhang, J.-Y Li [et al.] // Journal of Applied Genetics. - 2008. - Vol. 49. - P. 251-255.

13. Merkureva, E.K. Genetika s osnovami biometrii [Genetics with the basics of biometrics] / E.K.Merkureva, G.N.Shangin-Berezovskij - M.: Kolos, 1983. - P. 400.