Ген FUT1 как маркерный ген в селекции свиней

Генетика

ГЕН FUT1 КАК МАРКЕРНЫЙ ГЕН В СЕЛЕКЦИИ СВИНЕЙ

Е. Н. Лопухова, В. А. Трофимов, А. В. Никулин

В статье приведены данные о распространении полиморфизма в гене FUT1, являющегося генетическим маркером предрасположенности к колибактериозу, в популяции свиней (Sus scrofa), разводимых в ЗАО «Талина» (Мордовия). Показано, что частота нежелательного аллеля достаточно высока и с целью улучшения генетической структуры популяции необходимо вести селекционную работу с учетом поли-морфности гена FUT1 и накопления позитивного рецессивного аллеля.

Одной из проблем современного животноводства является накопление в генофонде мутаций в генах, белковые продукты которых участвуют в иммунитете, определяя тем самым понижение резистентности животных к заболеваниям. Существуют определенные трудности в содержании большого количества животных и поддержании здорового поголовья. В условиях скученности высок риск распространения инфекционных и неинфекционных заболеваний по типу эпидемий, что в свою очередь приводит к снижению рентабельности производства.

К частым инфекционным заболеваниям в России и Белоруссии относится колибакте-риоз. Возбудителем являются патогенные штаммы Escherichia coli (Е. coli). Болезнь проявляется у поросят-сосунов в форме ко-лиэнтерита и колисептицемии, а у поросят-отъемышей — как колиэнтерит и в форме колиэнтеротоксемии (отечная болезнь), сопровождается изнурительным поносом и высокой смертностью. При колиэнтерите поросята гибнут (до 60 %) в течение 1 — 2 суток на фоне обезвоживания и истощения организма от профузного поноса, при септической форме наблюдают бактериемию с очень высокой летальностью (до 90 %) [2], что, безусловно, приводит к существенным экономическим потерям.

Для эффективной борьбы с болезнью помимо распространенной специфической и ие-специфической профилактики требуется при-

влечение других качественно новых средств. Одним из современных путей снижения распространенности колибактериоза может быть маркер-зависимая селекция по гену FUT1, который ответственен за чувствительность поросят к послеотъемной диарее. FUT1 кодирует a-1-фукозилтрансферазу и тесно сцеплен с геном ECR18F, кодирующим рецепторы Fl8 Е. coli, участвующие в патогенезе колио-бактериоза [3 — 4].

Геи FUT1 локализуется в хромосоме 6qll, состоит из двух экзонов и интрона, причем первый экзон не несет информации о структуре белкового продукта. В гене FUT1 выявлена точковая мутация G-»А в позиции 307, которая обусловливает полиморфизм, связанный с изменением чувствительности свиней к колиобактериозу [1]. В связи с этим различают генотипы А и G. Аллель А обеспечивает устойчивость к колиобактериозу и является рецессивным.

Для анализа состояния полиморфности гена FUT1 исследовали выборку свиней, разводимых в ЗАО «Талина» (Мордовия). Материалом служила цельная кровь 182 животных, из них 100 помесных ремонтных свинок и 82 хряка трех пород (37 дюрков, 28 йоркширов, 17 ландрасов). Выделение ДНК проводили методом Lau ra-Lee Bood-ram (2004) с модификациями. Для обнаружения одноиуклеотидной замены выделен- I ную ДНК тестировали методом ПЦР-ПДРФ. ПЦР-смесь (ЗАО «Синтол») включала в

Серия «Биологические науки»

© Е. Н. Лопухова, В. А. Трофимов, А. В. Никулин, 2011

251

себя 6,5 мкл Н20; 10 мкл х 2,5 реакционной смеси; 1,5 мкл 25мМ MgCl2; 1 мкл 10 пМ прямого праймера и 1 мкл 10 пМ обратного праймера, конечный объем реакционной смеси составлял 25 мкл. После первоначальной денатурации в течение 5 мин при 95 °С проводили 38 циклов реакции в следующем режиме: 60 °С - 50 с, 95 °С - 20 с.

Полиморфизм гена FUT1 выявляли посредством ферментативного гидролиза с использованием рестриктазы BstHHI с последовательностью узнавания GCG¿C при 50 °С в течение 1 ч в объеме 20 мкл.

Амплифицированный фрагмент имеет длину 402 п. н. Во фрагменте имеются два сайта рестрикции. Один из них не зависит от наличия полиморфизма, а по наличию вто-

рого судят о полиморфности. Отсутствие сайта рестрикции в амплификоне соответствует аллелю А (мутантному, желательному), наличие сайта — аллелю G (нежелательному).

Электрофорез проводили в 5 % полиак-риламидном геле. Для обработки результатов анализа использовали пакет программ Gel Explorer и Gel Analysis. Аллель А дает два фрагмента: 378 и 24 п. и., G — 24, 87 и 291 п. и., но фрагмент длиной 24 п. н. мал и на электрофореграмме не визуализируется. Поэтому гомозиготному рецессивному (желательному) генотипу АА соответствует длина 378 п. н., гомозиготному не желательному GG — длины 291 и 87 п. н., гетерозиготе GA - 378, 291 и 87 п. и. (рис. 1).

Электрофорез FUTI (BstHHI) 2-10

*mr

mm <Ж Ш Яб

щм

ь, im.

Позиция

Размер фрагментов ДНК после рестрикции, п. н

Аллели

Генотип

маркеры: 501, 489; 404; 331; 242; 190;147; 110; 67

291, 87

G

GG

291, 87

G

GG

378, 291, 87

G, А

GA

291, 87

G

GG

378, 291, 87

G, А

GA

7

291, 87

G

GG

8

291, 87

G

GG

9

378, 291,87

G, А

GA

10

291, 87

G

GG

Рис. 1

Электрофореграмма ядерной ДНК, полученной в результате ПЦР-ПДРФ-анализа с использованием рестриктазы BstHHI

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2011 | 4

Анализ распространенности полиморфизма гена FUTÍ у свиней, разводимых в Республике Мордовия, выявил наличие двух аллелей, но не у всех пород. Причем частота нежелательного аллеля G была относительно высокой (табл.). Наибольшая частота встречаемости нежелательного аллеля G наблюдается у хряков породы дюрок (100 %), наи-

меньшая — у хряков породы йоркшир (69,64 %). Распределение генотипов гена FUTÍ у исследуемых свиней показано на рис. 2. Частота нежелательного генотипа GG была высокой у всех исследованных пород и составляла от 46,43 % у хряков породы йоркшир до 100 % у хряков породы дюрок.

Таблица

Частота встречаемости аллелей гена FUTÍ

Порода Число голов Частота аллелей

G А

Йоркшир 28 0,696 0,304

Ландрас 17 0,971 0,029

Дюрок 37 1 0

Ремонтные свинки 100 0,785 0,165

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

%

% % %

%-

% -

»/

ч> %

Йоркшир Ландрас

GG

GA

Дюрок

АА

Ремонтные свинки

Рис. 2

Частота встречаемости генотипов гена FUT1

Анализ генного равновесия показал, что во всех исследованных выборках свиней достоверно сохраняется генное равновесие по локусу FUTÍ (р < 0,05). Сохранение генного равновесия по исследуемому гену указывает на отсутствие давления селекции на увеличение или, наоборот, уменьшение частоты определенного аллеля гена. Объяснением может служить тот факт, что устойчивость к ко-либактериозу до настоящего времени не яв-

ляется селекционным признаком. Учитывая значительный вред, наносимый животноводству различными заболеваниями (например, колибактериозом) и тратами на лечение, необходимо создавать и внедрять в практику разведения маркерную селекцию по ключевым генам, увеличивающим резистентность организма к различным внешним воздействиям. В частности, необходимо вести селекционную работу с учетом полиморфности гена FUTÍ.

Серия «Биологические науки»

253

I

\ \

!

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зиновьева H. А. Проблемы биотехнологии и селекции сельскохозяйственных животных / Н. А. Зиновьева, Л. К. Эрнст. — Изд. 2-е, доп. — М. : Изд-во. ВГНИИ животноводства, 2005. — 329 с.

2. Карышева А. Ф. Инфекционные болезни животных (Справочная книга) / А. Ф. Карыше-ва, С. В. Карышев. — Кишинев : Картя Молдовеняска, 1989. — С. 228 — 233.

3. Genes specifying receptors for F18 fimbriated Escherichia coli, causing oedema disease and postweaning diarrhoea in pigs, map to chromosome 6 / P. Vogeli, H. U. Bcrtschinger, M. Stamm [et al.] // Anim. Genet. - 1996. - V. 27 (5). - P. 321-328.

4. Two a(l,2) fucosyltransferase genes on porcine Chromosome 6qll arc closely linked to the blood group inhibitor (5) and Escherichia, coli F18 receptor (ECF18R) loci / E. Meijerink, R. Fries, P. Vogeli [et al.] // Mammalian Genome. - 1997. - V. 8. - P. 736-741.

Поступила 21.01.f1.

I

254

ВЕСТНИК Мордовского университета | 2011 J № 4