СВЯЗЬ SNPS ГЕНА TNF-α У ЧЕРНО-ПЕСТРОГО СКОТА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ С ПОКАЗАТЕЛЯМИ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

УДК 636.22/.28.082.12(571. 1) СВЯЗЬ SNPs ГЕНА TNF-a У ЧЕРНО-ПЕСТРОГО СКОТА

ЗАПАДНОЙ СИБИРИ С ПОКАЗАТЕЛЯМИ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ М. Люханов, аспирант, О. Короткевич, д. биол. н., профессор, В. Петухов, д. биол. н., профессор, О. Себежко, к. биол. н., профессор ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный

университет»

В работе представлены результаты исследований о связи SNPs гена TNF-a 824 А/G с показателями молочной продуктивности крупного рогатого скота черно-пестрой породы, разводимой в Западной Сибири. Частота аллелей А и G соответственно равна 0,55 и 0,45. Установлено, что по величине надоя за 305 дней лактации животные с генотипом А/А превосходили животных других групп. Рекомендуется при отборе телок черно-пестрой породы отдавать предпочтение гомозиготным особям А/А с учетом генетических особенностей конкретной популяции.

UDC 636.22/.28.082.12(571. 1) TNF-a GENE SNPs RELATIONSHIP WITH MILK PRODUCTIVITY INDICES IN WEST SIBERIA'S BLACK-AND-WHITE CATTLE

Lyukhanov M., postgraduate student, Korotkevich O., Dr. Biol. Sci., Prof., Petukhov V., Dr. Biol. Sci., Prof., Sebezhko O., Cand. Biol. Sci., Prof. Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education "Novosibirsk State Agrarian University"

The paper provides the data about the relationship of SNPs in gene TNF-a 824 A/G with milk productivity indices of Black-and-White cattle being bred in West Siberia. The frequency of A and G alleles equals 0.55 and 0.45, respectively. It was established that the animals with genotype A / A had the highest milk yielding for 305 days of lactation and exceeded the animals from other groups for this index. It is recommended that, when selecting Black-and-White heifers, the preference should be given to homozygous A/A individuals and the account should be taken into genetic characteristics of the population concerned.

Key words: cattle, single nucleotide polymorphism, Black-and-White breed, milk productivity, gene TNF-a

Ключевые слова: крупный рогатый скот, однонуклеотидный полиморфизм, черно-пестрая порода, молочная продуктивность, ген TNF-a

Актуальность темы. Одной из главных задач развития молочного скотоводства Западной Сибири является повышение продуктивности коров. Развитие методов молекулярно-генетической диагностики позволяет осуществлять идентификацию генов, напрямую или косвенно связанную с хозяйственно полезными признаками сельскохозяйственных животных [1,3]. Это дает возможность проводить отбор животных на ранних этапах онтогенеза, дополнительно к

традиционным методам селекции [2,4]. В многочисленных исследованиях показано, что полиморфизм белков, генетических систем групп крови и ДНК-маркеров характеризовался высокой изменчивостью в зависимости от породной принадлежности и используемой в хозяйстве селекционной стратегии [6,7,8].

У животных фактор некроза опухолей (tumor necrosis factor [TNF-a]) играет важную роль в контроле развития молочной железы, желтого тела, синтезе и апоптозе клеток, выполняет определенную роль в патогенезе ВЛКРС- индуцированной лимфомы [15].

TNF-a - это внеклеточный белок с молекулярной массой 17 kDа, имеющий бета- складчатую структуру, активная форма которого является гомотримером [14]. Ген TNF-a у крупного рогатого скота локализован на 23 хромосоме и состоит из 2,773 основных пар, имеет несиномическую транзицию аденина на гуанин в 824 положении. Ассоциируется с уровнем молочной продуктивности коров [11,12,13,14].

В многочисленных работах отечественных и зарубежных исследователей неоднократно сообщалось о выявлении ассоциаций SNPs различных генов с показателями молочной продуктивности. В частности, широко изучено влияние генов соматотропина (BGH), пролактина (PRL), каппа-казеина (CSN) [5,9,10], a- лактоальбумина (LALBA) [9] и тиреоглобулина (TG5).

Ранее отечественными и зарубежными авторами сообщались результаты исследований SNPs гена TNF-a у крупного рогатого скота. Известно, что частоты аллелей А и G были примерно одинаковы у японского голштино-фризского скота [15], черно-пестрого скота Сибири [11,13], животных красной степной породы [13] и коров серой украинской породы [12], завезенных в Сибирь несколько поколений назад. При этом частота аллеля А у якутского скота, разводимого в тех же условиях, была значительно ниже [12,13]. Величина надоя и скорость молоковыведения выше у коров красной степной породы с генотипом G/G в сравнении с гомозиготами А/А [13]. У животных черно-пестрой породы не выявлено различий по надою, массовой доли жира и белка в зависимости от генотипа особей. В другой популяции черно-пестрого скота Новосибирской области наблюдалось увеличение надоя и продукции молочного жира у гомозигот G/G [12].

Цель работы - изучить полиморфизм гена TNF-a в популяции черно-пестрого скота Западной Сибири и определить связь генотипов SNP TNF-a -824 A/G с признаками молочной продуктивности.

Материалы и методы исследований. Для исследования использовалась кровь, взятая из яремной вены 110 лактирующих коров приобского типа черно-пестрой породы хозяйства СПК «Кирзинский». Средний уровень молочной продуктивности коров в этом хозяйстве равен 6100 кг.

Исследование однонуклеотидного полиморфизма проводилось в лаборатории Института цитологии и генетики СО РАН совместно с Н.С.

Юдиным. ДНК из венозной крови выделяли стандартным методом фенольно-протеолитической экстракции. Фрагмент гена TNF-a крупного рогатого скота между позициями 3090 и 3234 изучали с применением метода ПЦР-ПДРФ с использованием прямого праймера 5'-CCGAGAAATGGGACAACCT-3' и обратного праймера 5'-GCCATGTATCCCCAAAGAAT-3'. Аллель-специфическую ПЦР проводили на амплификаторе «Терцик» (ДНК-технологии, Россия) в течение 35 циклов при температуре отжига 60оС. Реакция проходила в ПЦР SE буфере G, реакционная смесь объемом 15 мкл содержала: 0,5 мкг ДНК, по 0,5 мкМ праймеров, 0,2мМ каждого из dNTP и 1,25 ед. Taq-полимеразы. Продукт ПЦР оценивали вертикальным электрофорезом в 4% ПААГ, окрашивали бромистым этидием. Далее в продукт амплификации была внесена эндонуклеаза рестрикции EcolCRi (СибЭнзим, Россия), а затем давали оценку в 4% ПААГ, окрашивали бромистым этидием. Для статистической обработки использовали пакет офисных программ Libre Office 3.4.

Результаты исследований и обсуждение. Среди животных, генотипированных по TNF-a - 824 A/G, было выявлено 33,6% особей с генотипом 824А/А, 42,7% голов-824А^ и 23,6% голов-824G/G. Результаты распределения генотипов и аллелей приведены в табл.1.

Соотношение генотипов в изучаемой популяции было 1,42 А/А: 1,81 A/G: 1,0 G/G. Частота аллеля А в 1,22 раза больше, чем аллеля G. Аллель G находится в минорном положении. Наблюдалось достоверное отклонение фактического распределения частот аллелей и генотипов в изучаемой популяции от теоретически ожидаемого.

Таблица 1. - Частота генотипов и аллелей TNF-824 A/G в

исследуемой популяции

Показатель Генотип Аллель

А/А A/G G/G A G

Количество 37 47 26 121 99

Частота фактическая 0,336 0,427 0,236 0,55 0,45

В таблице 2 даны результаты анализа показателей молочной продуктивности за первую лактацию у коров с различными генотипами по SNPs- TNF-a - 824 A/G.

Таблица 2. - Показатели молочной продуктивности за первую лактацию у генотипированных животных_

Показатель Надой за 305 дней Массовая доля жира, % Молочный жир, кг Массовая доля белка, %

A/A x±S* 5126,2± 190,8 3,898± 0,024 199,2± 6,8 3,074± 0,012

n 37 37 37 37

A/G X±Sx 4965,0± 130,6 3,950± 0,017 195,3± 4,9 3,084± 0,008

n 47 47 47 47

G/G x±S* 4570,7± 191,9 3,970± 0,034 180,9± 6,5 3,084± 0,011

n 26 26 26 26

Установлены различия по надою за 305 дней лактации между группами животных с разными генотипами. Надой гомозиготных А/А коров был в 1,12 раза выше, чем у животных, гомозиготных по G/G (p>0,999). Гетерозиготные особи занимали промежуточное положение между продуктивностью двух групп гомозигот.

По массовой доле жира и количеству молочного жира различий между тремя группами животных не установлено. Таким образом, в изученной популяции скота красной степной породы одним из маркеров ранней оценки продуктивности животных можно использовать однонуклеотидный полиморфизм по гену TNF-a - 824 A/G - по положению. При отборе телок черно-пестрой породы, при прочих равных условиях, следует отдавать предпочтение гомозиготным особям А/А. В других популяциях ДНК-маркеры продуктивности могут быть установлены только после тестирования животных. Аналогичные результаты были получены другими исследователями при изучении ассоциаций генотипов по различным однонуклеотидным полиморфизмам генов соматотропина (BGH), пролактина (PRL), каппа-казеина (CSN) [5,9], a- лактоальбумина (LALBA) [9] и тиреоглобулина (TG5) ярославской, симментальской, холмогорской и дргих пород крупного рогатого скота с показателями хозяйственно полезных признаков.

Выводы

1. Выявлен однонуклеотидный полиморфизм гена TNF-a 824A/G в популяции крупного рогатого скота черно-пестрой породы. Частоты аллелей А и G составили 0,55 и 0,45 соответственно.

2. Животные, гомозиготные по аллелю А, превосходили в изученной популяции по уровню надоя за 305 дней лактации коров с генотипом G/G на 10,8%.

Литература

1. Бакай, А.В. Изменчивость молочной продуктивности у коров разных генотипов /А.В. Бакай, А.М. Мухтаров, Г.В. Мкртчян // Зоотехния. - 2013. - № 12. - С. 6-8.

2. Желтиков, А.И. Черно-пестрый скот Сибири. /А.И. Желтиков, О.С. Короткевич, Н.М. Костомахин, В.А. Солошенко и др. - Новосибирск: НГАУ, 2010. - 500с.

3. Львина, О.А. Молочная продуктивность коров симментальской породы с различными генотипами по генам каппа-казеина, альфа- лактальбумина, бета-казеина и гормона роста / О.А. Львина, В.И. Сельцов, Н.А. Зиновьева // Международная школа -конференция «Новые методы генодиагностики и генотерапии: современное состояние и перспективы использования в сохранении генофонда сельскохозяйственных животных». - Дубровицы. - 2005. - С. 117-120.

4. Люханов, М.П. Однонуклеотидный полиморфизм гена TNF-a и некоторые гематологические показатели крови крупного рогатого скота черно-пестрой породы / М.П. Люханов // Матер. Международной науч.-практ. конф. «Животноводство России в условиях ВТО»: от 9-11 апреля 2013, Орел. Орел: ОГАУ, 2013. - С.252-255.

5. Петухов, В.Л. Ветеринарная генетика / В.Л. Петухов, А.И. Жигачев, Г.А. Назарова - 2-е изд. - М.: Колос, 1996. - 384с.

6. Петухов, В.Л. Ветеринарная генетика с основами вариационной статистики /В.Л. Петухов А.И. Жигачев, Г.А. Назарова - М.:Агропромиздат, 1985. - 368с.

7. Петухов, В.Л. Генетика / В.Л. Петухов, О.С. Короткевич, С.Ж. Стамбеков, А.В. Бакай, А.И. Жигачев - 2-е изд. - Новосибирск: СемГПИ, 2007. - 628с.

8. Петухов, В.Л. Иммуногенетические системы сывороточных белков крови свиней / В.Л. Петухов, А.И. Желтиков, М.Л. Кочнева, О.И. Себежко, В.В. Гарт, О.С. Короткевич, Е.В. Камалдинов //Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2003. - №5. - С.38-40.

9. Рыдловская, А.В. Функциональный полиморфизм гена TNF-a и патология / А.В. Рыдловская, А.С. Симбирцев // Цитокины и воспаление. - 2005. - Т.4. - № 3. - С. 4-10.

10. Селионова, М.И. Молочная продуктивность и уровень естественной резистентности у коров разных генотипов гена каппа-казеина /М.И. Селионова //Вестник АПК Ставрополья, 2011. -№ 1. -С. 21-24.

11. Способ выявления молочных коров. Л.А. Танана, И.П. Шейко, Н.Н. Климов, С.И. Коршун, Р.И. Шейко, патент на изобретение RUS 2418409 29.06.2006

12. Способ получения высокопродуктивных производителей сельскохозяйственных животных. Петухов В.Л., Эрнст Л.К., Желтиков А.И., Короткевич О.С., Камалдинов Е.В., Петухова Т.В., Адушинов Д.С., Клименок И.И., патент на изобретение RUS 2414124 15.06.2009.

13. Шейко, И.П. Прогнозирование продуктивности животных по их конституции/ И.П. Шейко Л.А. Танана, С.И. Коршун,Н.Н. Климов //Зоотехния-2003. -№ 10. - С. 18-20.

14. Шейко, И.П. Связь полиморфизма гена каппа-казеина с молочной продуктивностью коров различных пород / И.П. Шейко, Л.А. Танана,Т.И. Епишко, и др.//Доклады Национальной академии наук Беларуси, 2009. - Том 53. - № 5. - С. 113-118.

15. Эрнст, Л.К. Биологические проблемы животноводства в XXI веке [Текст] /Л.К. Эрнст и Н.А. Зиновьев. - М.: РАСХН, 2008. - 508 с.