Распределение аллельных вариантов гена каппа-казеина в потомстве молочного скота Ставропольского края

УДК 636.22/.28:611/612

Распределение аллельных вариантов гена каппа-казеина в потомстве молочного скота Ставропольского края

С.Ф. Силкина, Д.Е. Белов, А.В. Скокова, Н.Г. Марутянц ГНУ СНИИЖК Россельхозакадемии

Согласно современной концепции развития животноводства, дальнейшее увеличение производства сельскохозяйственной продукции связано с использованием научных разработок. Это позволит сделать отрасль более рентабельной и конкурентоспособной, а также обеспечит снабжение населения качественными продуктами животноводства.

Значительную помощь селекции в молочном животноводстве может оказать генетическая информация об аллельных вариантах генов, контролирующих синтез молочных белков. Благодаря методу ДНК-диагностики, стало возможным идентифицировать генотипы молочных белков у быков-производителей и молодняка, что позволяет эффективно использовать генотипирование каппа-казеина в селекционном процессе. Все белки молока характеризуются наличием генетически обусловленных полиморфных вариантов, отличающихся одной или несколькими аминокислотами. Генотип животного по молочным белкам, в частности по гену каппа-казеина, служит пожизненным маркером, не зависящим от изменения внешней среды и состояния организма. К часто встречаемым аллелям гена каппа-казеина относятся А - и В -аллельные варианты, неравнозначные в хозяйственном отношении: В - аллель является маркером качества молока, так как сопряжен с высоким содержанием белка в молоке, лучшими его технологическими свойствами при переработке молока в творог и сыры.

Несмотря на то, что в международных базах данных имеются сведения о полиморфизме каппа-казеина большинства пород крупного рогатого скота молочного направления продуктивности, селекционерами нашей страны до настоящего времени полиморфизму белка практически не уделяется внимания.

Вышеизложенное послужило основанием для проведения ретроспективного анализа и оценки селекции в молочном скотоводстве по гену каппа-казеина в хозяйствах Ставропольского края, занимающихся его разведением.

Определение аллельных вариантов гена каппа-казеина крупного рогатого скота осуществлялось методом полимеразно-цепной реакции (ПЦР), с использованием праймеров заданной специфичности, рестриктазы Hind III, электрофореза в агарозном геле согласно методике Л.А. Калашниковой (1997), Н. А. Зиновьевой (1999), с последующей идентификацией фрагментов ДНК в ультрафиолетовом свете на трансиллюминаторе с использованием программы Gen Jmager.

Для амплификации фрагмента 4 экзона гена каппа-казеина использованы следующие праймеры (D. Denicourt et al., 1990): Bocas A: 5'-ATAGCCAAATATATCCCAATTCAGT 3' Bocas B: 5'-TTTATTAATAAGTCCATGAATCTTG 3'. Таблица 1 - Характеристика фрагментов рестрикции аллельных

вариантов ген а каппа-казеина после расщепления рестриктазой Hind III.

Генотип Амплификат, п.н. Длина фрагментов рестрикции, п.н.

АА 883 106, 306, 471

АВ 883 106, 306, 471, 777

ВВ 883 106,777

Аликвота полученного в результате амплификации продукта инкубирована с рестриктазой Hind III в соответствии с рекомендациями производителя («Сиб Энзим», г. Новосибирск).

Красная степная и ярославская породы являются общепризнанными лидерами по частоте встречаемости аллеля В (табл. 2).

Таблица 2 - Распределение по гену каппа-казеина у разных пород молочного скота

Порода Частота генотипов, % Частота аллелей

АА АВ ВВ А В

Голштинская 62,9 33,2 3,9 0,79 0,21

Черно-пестрая 53,6 46,1 0,3 0,77 0,23

Холмогорская 58,8 32,0 9,2 0,75 0,25

Красно-пестрая 65,7 26,0 8,3 0,78 0,22

Симментальская 40,4 43,2 16,4 0,62 0,38

Айрширская 66,7 33,3 - 0,84 0,16

Красная степная 44 36 20 0,62 0,38

Ярославская 36 28 36 0,5 0,5

Однако исследования целого ряда ученых [1] и наши (отчет о НИР 20062011 гг.) свидетельствуют о резком уменьшении динамики частот встречаемости В - аллеля, до полной его элиминации в отдельных стадах. Подтверждением такой ситуации явился анализ динамики сведений о локусе гена каппа-казеина в стадах коров красной степной породы СПК «Октябрьский» Левокумского района Ставропольского края (табл. 3).

Так, если в 2007 году В- аллель встречался в 0,255% случаев, что обеспечивало его присутствие в 9,43% в гомозиготном ВВ - варианте и в 32,08% - гетерозиготных генотипах АВ, остальная доля (58,49%) приходилась на АА -генотип. Выявленная ситуация в стаде казалась вполне перспективной для селекции на белковомолочность. Однако к 2012 году ситуация резко изменилась: частота аллеля В снизилась до минимальных величин - 0,05%, произошла элиминация гомозиготного ВВ - генотипа, резко (почти в 8 раз) произошло снижение частоты встречаемости гетерозигот АВ - 3,92 против 32,08%, но возросла встречаемость гомозиготных АА - генотипов (96,08%).

Таблица 3 - ДНК - диагностика гена каппа-казеина молочного скота

разных пород Ставропольского края

Хозяйство п Частота генотипов, % Частота аллелей

АА АВ ВВ А В

Красная степная порода

СПК «Октябрьский», Левокумский район, 2012 г 51 96,08 3,92 - 0,95 0,05

СПК «Октябрьский», Левокумский район, 2007 г 53 58,49 32,08 9,43 0,745 0,255

СПК «Вторая Пятилетка», Ипатовский район 48 100,0 - - 1,0 -

Ярославская порода

ОАО «Урожайное», Новоалександровский район 100 100,0 - - 1,0 -

Отсутствуют желательные для селекции на белковомолочность ВВ -, АВ - генотипы и в стадах красной степной породы СПК «Вторая Пятилетка» Ипатовского района, ярославской породы ОАО «Урожайное» Новоалександровского района.

Выявленная ситуация не является случайной, а сложилась, вероятно, из-за ослабления (ликвидации) государственной системы регулирования производства, в том числе и племенной работы: с одной стороны, интерес селекционеров, прежде всего, к количественно-качественным характеристикам производителя и зачастую полное отсутствие интереса к каппа-казеину, с другой - привело к утрате В -аллеля во многих молочных стадах.

Одним из основных приемов изменения выявленной ситуации является целенаправленное использование производителей - носителей В - аллеля.

Хотелось бы особо подчеркнуть, что в «Невинномысском» филиале ОАО «Ставропольплем» присутствуют быки - производители черно-пестрой породы (п=3, генотип АВ), являющиеся носителями В -аллеля.