Характеристика аллелофонда башкирских популяций крупного рогатого скота по генам CSN2 и CSN3

16. Багиров В.А., Гладырь Е.А., ЭрнстЛ.К., Кленовицкий П.М., Зиновьева Н.А., Насибов Ш.Н. Сохранение и рациональное использование генетических ресурсов яка (Bos Mutus) / Сельскохозяйственная биология. Серия: Биология растений. Серия: Биология животных. - 2009. - № 2. - С. 37-42.

17. Зиновьева Н.А., Попов А.Н., Эрнст Л.К., Марзанов Н.С., Бочкарев В.В., Стрекозов Н.И., Брем Г. Методические рекомендации по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве. - Дубровицы: ВИЖ, 1998. -47 с.

18. Вейр Б. Анализ генетических данных. - М.: Мир, 1995. - 319 с.

19. Peakall, R., Smouse P.E. GENALEX 6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. //. Molecular Ecology Notes, 2006, 6, 288-295. V. GENALEX 6.4 UTR: http://appliedpopulationgenetics2010.wikispaces.com/file/view/ GENALEX6.4_documntation.pdf, (дата обращения 19.12.2010).

20. Зиновьева Н.А., Стрекозов Н.И., Молофеева Л.А. Оценка роли ДНК-микросателлитов в генетической характеристике популяции черно-пестрого скота //Зоотехния. - 2009. - № 1. - С. 2-4.

21. Стрекозов Н.И., Зиновьева Н.А., Горелов П.В., Листратенкова В.И., Коновалова Е.Н., Чернушенко В.К., Эрнст Л.К. Генетическая характеристика созданных типов скота бурой швицкой и сычевской пород с использованием полиморфизма микросателлитных локусов// Сельскохозяйственная биология. - 2009. - № 2. - С. 10-15.

22. Траспов А.А., Зиновьева Н.А., Долматова И.Ю., Гладырь Е.А. Аллелофонд башкирской популяции черно-пестрого скота по микросателлитам в связи с показателями молочной продуктивности коров // Проблемы биологии продуктивных животных. - 2011. - Т. 1. - С. 65-68.

23. Nei M. Estimation of average heterozygosity and genetic distance from a small number of individuals // Genetics. - 1978. - 76: 379-390.

CHARACTERISTIC OF CATTLE ALLELEPOOL FOR SEVERAL MEAT BREEDS BRED IN THE SOUTHERN URALS AND WESTERN SIBERIA E.A. Gladyr', N.A. Zinov'eva, D.B. Kosyan, V.V. Volkova, G.M. Goncharenko, V.A. Soloshenko, A.P. Karpov, L.K. Ernst, G. Brem

Summary. Dana molecular genetic characterization allelofonda cattle Kazakh white rocks of the Southern Urals and the two populations of Hereford and Galloway cattle in Western Siberia. Shows polymorphism of microsatellite loci in all the studied breeds, with a mean number of alleles per locus was 4,00 ± 0,67, 7,70 ± 0,86 and 7,30 ± 0,52, respectively. In the studied rocks were identified 31 private alleles, including three in the Kazakh white, 17 - in Hereford, and 11 - in the Galloway breed. TGLA122 alleles (135), ETH185 (226) and ILST005 (191) identified in the Kazakh white, Hereford and Galloway rocks occur with a frequency of 54.2, 15.5 and 16.1%, respectively, indicating their possible porodospetsifichnost for the above beef breeds of cattle. Average heterozygosity of animals was 0,620 ± 0,039, while only in Kazakh white rock set an excess of heterozygotes at 10.1%. Found that 79.7% is due to the variety of differences between inbreeding and only 20.3% are interbreed differences. The analysis in terms of MS loci showed different contributions of individual loci to interbreed differences: minimum interbreed differences observed for locus BM1818 (3,8%), the maximum - for locus TGLA122 (22,8%). Completed construction and analysis of a family tree.

Keywords: microsatellites, genetic diversity, allelofond, cattle breed, Kazakh white.

УДК 575.174

ХАРАКТЕРИСТИКА АЛЛЕЛОФОНДА БАШКИРСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ПО ГЕНАМ CSN2 И CSN3*

О.В. КОСТЮНИНА, кандидат биологических наук, руководитель группы

Е.Н. КОНОВАЛОВА, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник ВИЖ Россельхозакадемии

И.Ю. ДОЛМАТОВА, доктор биологических наук, зав. лабораторией

Ю.А. РАКИНА, аспирант Башкирский ГАУ

Е.А. ГЛАДЫРЬ, кандидат биологических наук, зав. лабораторией

ВИЖ Россельхозакадемии E-mail: elenagladyr@mail.ru

Резюме. Исследования проводили с целью определения полиморфизма генов казеинового кластера у коров симмен-

тальской и бестужевской пород различного происхождения. В качестве ДНК-маркеров QTL использовали гены каппа-казеина (CSN3) и бета-казеина (CSN2). Отмечена достоверная (р<0,05) разница между чистопородными и голштини-зированными животными бестужевской породы по частоте встречаемости желательного генотипа ВВ гена CSN3 (0,09). По локусу CSN2 установлены существенные различия по частоте аллелей А и В (0,13, при р<0,05) и генотипа АА (0,18, при р<0,01). У коров симментальской породы значимые различия обнаружены по частоте встречаемости генотипа АВ гена CSN2 (0,22, при р<0,01). Генетическое равновесие по локусу CSN3 сохранялось во всех исследованных популяциях животных, а по локусу CSN2 - у голштинизированных бестужевских (р<0,001) и симментальских (р<0,05). У чистопородных коров симментальской и бестужевской пород по локусу CSN2 наблюдалось смещение генного равновесия в сторону гомозиготного генотипа АА. Межпопуляционная изменчивость по гену CSN2, обусловленная влиянием фактора породы, достоверно превосходит изменчивость внутри популяций.

*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ, шифр 2012-1.4-12-000-1016-008. В проведении исследований использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии.

При этом сила влияния фактора породной принадлежности по CSN3 составляла 2,9 %, по CSN2 - 5,6 % (р<0,о05б). Таким образом, у бестужевской породы голштинизация привела к увеличению частоты аллеля В по исследуемым генам, а у симментальской, наоборот, к уменьшению.

Ключевые слова: крупный рогатый скот, ДНК-маркеры, полиморфизм, казеиновый кластер, CSN2, CSN3

Актуальность исследования полиморфизма генов казеинового кластера обусловлена появляющимися сообщениями о зависимости технологических свойств молока и других хозяйственно-полезных признаков от генетических вариантов белков. Однако результаты этих исследований разнонаправлены, а иногда и противоречивы [1, 2]. Так, на первотелках красно-пестрой и чернопестрой пород установлено превосходство коров с генотипами АА и АВ по ОБЫ3 по содержанию жира в молоке над сверстницами с генотипом ВВ [3], что согласуется с результатами других исследователей [4], а у коров третьей лактации наблюдалась обратная тенденция. По сведениям других исследователей [5...7] коровы красно-пестрой и черно-пестрой пород, а также коровы татарстанского типа с генотипом ВВ по ОБЫЗ превосходили по количеству белка и казеина животных с АА и АВ генотипами на 0,1.0,32 %.

По данным А.С. Ми-тюкова [8] содержание бета-казеина (ОБЫ2) ВВ в молоке коров всех пород положительно коррелирует с концентрацией жира в молоке, а ОБЫ2 АА -отрицательно. У животных черно-пестрой породы установлена высокая положительная связь удоя с

содержанием ОБЫЗ АВ и низкая отрицательная с ОБЫЗ АА. БеИореп и соавторы [9] показали, что 3,5 % фенотипической вариабельности содержания белка в молоке может быть связано с полиморфизмом в гене бета-казеина. Бета-казеин входит в состав казеинового кластера и имеет 13 известными вариантами. Это наиболее полиморфный ген молочных белков. Л.С. Жебровский [10] отметил зависимость белковомолочности от полиморфизма по ОБЫ2 и ОБЫ3. Было показано, что присутствие В-аллеля бета- и каппа-казеинов в генотипе коров, а также

широкое использование быков-производителей гетерозиготных по этим локусам способствует повышению содержания белков и улучшению сыро-дельческих свойств молока [11].

Рис. 1. Генетические паспорта бестужевской (а) и симментальской (б) пород по ДНК-маркерам ОБЫЗ и О8Ы2:-------голштинизированная; - чистопородная

Таблица 1. Соотношение генотипов гена CSN3 и CSN2 у коров бестужевской и симментальской пород различного происхождения.

Показатель Бестужевская Симментальская

CSN3 CSN2 CSN3 CSN2

I* 1 II I 1 II I 1 III I 1 III

Частота аллеля А 0,71±0,05 0,82±0,05 0,72±0,05 0,85±0,05 0,88±0,04 0,85±0,04 0,647±0,06 0,635±0,07

Разница р) 0,11 0,13 0,03 0,012

Td

Частота аллеля В 0,29±0,05 0,18±0,04 0,28±0,05 0,15±0,04 0,12±0,04 0,15±0,04 0,35±0,06 0,36±0,07

Разница р) 0,11 0,13 0,03 0,01

Td

Частота генотипа АА 0,52±0,05 0,66±0,05 0,61±0,05 0,79±0,04 0,77±0,05 0,72±0,06 0,44±0,06 0,54±0,06

Разница р) 0,14 0,18 0,01 0,10

Td

Частота генотипа АВ 0,37±0,05 0,32±0,05 0,22±0,04 0,17±0,03 0,235±0,05 0,243±0,05 0,41±0,06 0,19±0,05

Разница р) 0,14 0,05 0,08 0,22

Td

Частота генотипа ВВ 0,11±0,03 0,02±0,01 0,13±0,04 0,09±0,03 0 0,03±0,02 0,15±0,04 0,27±0,05

Разница р) 0,09 0,04 0,03 0,12

Td

*1 - голштинизированные, II - чистопородные, III - австрийской селекции.

Таблица 2. Сохранение генного равновесия (критерий %2) по локусам CSN3и CSN2 в исследованных популяциях крупного рогатого скота (V =1).

Порода X2 эмпирический Х2 теоретический Равно- весие Х2 эмпирический Х2 теоретический Равно- весие

По локусу CSN3 По локусу CSN2

Бестужевская гол- 3,84 10,8

штинизированная 0,54 (р<0,05) + 9,90 (р<0,001) +

Бестужевская чисто- 3,84 10,8

породная 0,28 (р<0,05) + 11,58 (р>0,001) -

Симментальская гол- 3,84 3,84

штинизированная 0,60 (р<0,05) + 0,33 (р<0,05) +

Симментальская ав- 3,84 10,8

стрийская 0,06 (р<0,05) + 12,96 (р>0,001) -

Многими исследователями установлена связь технологических качеств молока и молочных продуктов с генами казеинового кластера, изучены различные комбинации генотипов [12.. .16]. В последние годы в результате использования голштинских быков продуктивность коров в племенных стадах резко повысилась. Одновременно появилась тенденция снижения белковости и ухудшения сыродельческих свойств молока [11; 17].

Таким образом, изучение полиморфизма генов казеинового кластера представляет особенный интерес и актуально для анализа изменения генетической структуры стад с учетом использования голштинской черно-пестрой породы в программах разведения.

Цель нашей работы - исследование полиморфизма генов казеинового кластера у коров симментальской и бестужевской пород различного происхождения.

Условия, материалы и методы. Материалом для исследований послужили образцы ткани (ушной выщип) коров симментальской породы из ОПХ «Бай-макское» (голштинизированной - n=34 и австрийской селекции - n=37), а также бестужевской породы из ГПЗ им. М. Горького (голштинизированной - n=46 и чистопородной - n=47) республики Башкортостан.

Выделение ДНК проводили на колонках Nexttec и с использованием набора реагентов DIAtom™ DNA Prep100 в соответствии с рекомендациями фирмы-изготовителя.

В качестве ДНК-маркеров QTL использовали гены каппа-казеина (CSN3) и бета-казеина (CSN2). Определение полиморфизма названных генов проводили по методикам центра биотехнологии и молекулярной диагностики ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии.

Данные об аллелях каждого животного суммировали в электронной таблице Microsoft Excel. Полученная матрица генотипов служила основой для статистической обработки результатов, которую проводили по стандартным методикам [18, 19].

Результаты и обсуждение. Согласно полученным результатам у голштинизированных и чистопородных коров бестужевской породы частота встречаемости генотипов по исследуемым локусам отличалась (рис. 1). Например, частота встречаемости генотипа BB по

гену каппа-казеина в группе голштинизированных коров была выше на 0,09, а аллеля В - на 0,11.

У коров симментальской породы различия отмечались по гену ОБЫ2.

Анализ частот встречаемости аллелей и генотипов между чистопородными и голштинизированными животными симментальской и бестужевской пород показал, что хотя различия по аллелям А и В гена ОБЫ3 были заметными, статистически достоверной разницы не установлено (табл. 1). При этом по частоте встречаемости желательного генотипа ВВ отмечена достоверная (р<0,05) разница между чистопородными и голштинизированными животными бестужевской породы (0,09). По локусу ОБЫ2 в этой породе достоверные различия отмечались по частоте аллелей А и В (0,13, при р<0,05) и генотипа АА (0,18, при р<0,01). У коров симментальской породы значимые различия обнаружены по частоте встречаемости генотипа АВ гена ОБЫ2 (0,22, при р<0,01).

Таблица 3. Анализ влияния фактора породной принадлежности на формирование генотипа гена CSN3 и CSN2

Рис. 2. Дендрограмма генетических различий по локусам О8Ы2 и О8Ы3 между группами чистопородного и голштини-зированного скота.

Изучение генетических различий между исследуемыми группами крупного рогатого скота по комплексу генов О8Ы2 и О8Ы3 показало, что самая удаленная по частотам встречаемости их аллелей - группа

чистопородных животных

Источник вариации I SS 1 dF | MS F 1 F табл Р

По локусу CSN3

Общая изменчивость 77,94 163 0,478

Влияние фактора 2,23 3 0,742 1,568 2,661 0,199

Случайная изменчивость 75,71 160 0,473

По локусу CSN2

Общая изменчивость 90,23 163 0,554

Влияние фактора 5,03 3 1,677 3,149 2,661 0,027

Случайная изменчивость 85,20 160 0,533

бестужевской породы, а также расположенная близко с ней группа голштинизированных животных этой породы, которая формирует общий кластер с коровами симментальской породы, но отстоит от них отдельной ветвью (рис. 2).

Таблица 4. Оценка силы влияния фактора породы и ее значимость по локусам CSN3 и CSN2

Показатель I Величина

По локусу CSN3

Сила влияния фактора Г|2 0,029

X2 расчетное 9,37

X2 табличное 12,59

Уровень значимости P 0,154

По локусу CSN2 Сила влияния фактора п2 0,056

X2 расчетное 18,28

X2 табличное 12,59

Уровень значимости P____________________0,0056_________

По результатам анализа сохранения генетического равновесия в исследованных популяциях (табл. 2) установлено, что по локусу CSN3 оно сохранялось во всех группах животных, а по локусу CSN2 у голштинизированных бестужевских (р<0,001) и симментальских (р<0,05) коров. У чистопородных животных наблюда-

Литература.

1. Иолчиев Б.С., Сельцов В.И. Взаимосвязь системы каппа-казеина с молочной продуктивностью коров // Зоотехния. -1999. - №6. - С. 4-5.

2. Зиновьева Н.А., Костюнина О.В., Гладырь Е.А., Банникова А.Д., Харзинова В.Р., Ларионова П.В., Шавырина К.М., Эрнст Л.К. Роль ДНК-маркеров признаков продуктивности сельскохозяйственных животных// Зоотехния. - 2010. - № 1. - С. 8-10.

3. Калашникова Л.А. Возможности использования ДНК-маркеров продуктивных качеств животных в практической селекционной работе // Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных. - Дубровицы, 2003. - С. 33-39.

4. Юхманова Н.А., Калашникова Л.А. Качественные показатели молока коров-первотелок красно-пестрой породы с разными генотипами // Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных. Материалы конференции. -Дубровицы, 2003. - С. 152-153.

5. Жебровский Л.С., Митютько В.Е. Использование полиморфных белковых систем в селекции. - Л.: Колос, Ленингр. отделение, 1979. - 183 с.

6. Тинаев А.Ш., Калашникова Л.А., Аджибеков К.К. Влияние генотипа каппа-казеина на молочную продуктивность и состав молока первотелок черно-пестрой породы // Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных. Материалы конференции. - Дубровицы, 2003. - С. 140-141.

7. Ахметов Т. М. Использование методов маркер-вспомогательной селекции в молочном скотоводстве республики Татарстан: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук. - Казань, 2009. - 50 с.

8. Митюков А.С. Генетическая обусловленность внутрипородных количественных вариаций полиморфных систем белков молока: Автореф.дис... канд.наук. - Л., 1974. - 20 с.

9. Schopen G.C., Koks P.D., van Arendonk J.A., Bovenh UIS H., Visker M.H., 2009 - Whole genome scan to detect quantitative trait loci for bovine milk protein composition.// Animal Genetics. - 40(4). - С. 524-537.

10. Жебровский Л.С. Селекционно-генетические основы белкового состава молока коров. - М.: Колос, 1973. - 248 с.

11. Хаертдинов Р., Афанасьев М. Сыродельческие свойства молока в зависимости от генотипа коров по fi-казеину//Мо-лочное и мясное скотоводство. - 1997. - №3. - C. 30-34.

12. Алексеева Н.Ю., Дьяченко П.Ф. Новые данные о казеиновом комплексе молока. - М.: Центральный институт информации пищевой промышленности государственного комитета по пищевой промышленности при Госплане СССР, 1965. - 56 с.

13. Ng-Kwai-Hang K.F., Haies J.F., Moxley J.E. Relationships between Milk Protein Polymorphizms and Major Milk Constituents in Holstein-Fresian Cows// Journal of Dairy Science. - 1986. - v69. - N1. - P. 22-26.

14. Ng-Kwai-Hang K.F. Genetic polymorphism of milk proteins: Relationships with production traits, milk composition and technological properties// Animal Science. - 1998. - V78. - P. 131-145.

15. Geoffrey R.P., Alastair K.H., Jeremy P.H. Influence of x-casein and fi-lactoglobulin phenotype on the heat stability of milk// International Dairy Journal. - 1999. - N9. - P. 375-376.

16. Kucerova J., Matejicek A., Jandurova O.M., Sorensen P., Nemcova E., Stipkova M., Kott T., Bouska J., Frelich J. Milk protein genes CSN1S1, CSN2, CSN3, LGB and their relation to genetic values of milk production parameters in Czech Fleckvieh /Czech J. Anim. Sci. - 2006. - №6. - P. 241-247.

17. ДанквертА.Г., Данкверт С.А. История племенного животноводства России. - М.: Арбат-информ, 2004. - 328 с.

18. Вейр Б. Анализ генетических данных. - М.: Мир, 1995. - 400 с. Пер. с англ. Д.В. Зайкина, А.И. Пудовкина, А.Н. Тата-ренкова.

19. ЖивотовскийЛ.А. Популяционная биометрия. - М.: Наука, 1991. - 271 с.

CHARACTERISTIC OF THE ALLELOPOOL OF BASHKIR POPULATIONS OF CATTLE ON GENES CSN2 AND CSN3 O.V. Kostyunina, E.N. Konovalova, I.Yu. Dolmatova, Yu.A. Rakina, E.A. Gladyr'

Summary. The aim of the investigation was to determine the polymorphism of genes of casein cluster in Simmental and Bestuzhev cows of different origin. Genes of kappa-casein (CSN3) and beta-casein (CSN2) were used as DNA markers QTL. The reliable difference (p<0.05) between purebred and holsteined animals of Bestuzhev breed was noted on the frequency of desired genotype BB of gene CSN3 (0.09). Substantial differences were established on frequency of alleles A and B (0.13; p<0.05) and genotype AA (0.18; p<0.01) on the locus CSN2. In Simmental cows significant differences were determined on frequency of genotype AB of gene CSN2 (0.22; p<0.01). The genetic equilibrium on the locus CSN3 remained constant in all studied animal populations, and on the locus CSN2 - in holsteined Bestuzhev (p<0.001) and Simmental (p<0.05) animals. In purebred Simmental and Bestuzhev cows the shift of genetic equilibrium on the locus CSN2 were observed to the homozygous genotype AA. The interpopulation variability on gene CSN2 due to the influence of the breed significantly exceed the variability within populations. At that, the effect of breed was 2.9 % on CSN3, 5.6 % - on CSN2 (p<0.0056). Thus, holsteinisation resulted in increase in allele B frequency in Bestuzhev breed and, on the contrary, in decrease in this frequency in Simmental breed.

Key words: oattle, DNA markers, polymorphism, casein cluster, CSN2, CSN3.

лось смещение генного равновесия по локусу CSN2 в сторону гомозиготного генотипа АА.

Анализ влияния принадлежности к породе на формирование генотипа и оценка силы и значимости влияния породного фактора (табл. З, 4) показали, что межпопуляционная изменчивость, обусловленная влиянием фактора породы, по гену CSN2 достоверно превосходит изменчивость внутри популяций. При этом сила влияния фактора породной принадлежности по CSN3 составляла 2,9 %, по CSN2 - 5,6 % (р<0,0056). Таким образом, факт принадлежности животного к определенной породе не гарантирует у него наличия в генотипе желательного аллеля.

Выводы. Частота встречаемости аллелей и генотипов у чистопородных и голштинизированных коров различается, причем у бестужевской породы голшти-низация привела к увеличению частоты аллеля B по исследуемым генам, а у симментальской, наоборот, к уменьшению.