Экспрессия генов белков молока у разных видов животных

недостоверна (^=1,0; р>0,1). У коров с генотипом РЯЬ88 величина надоев была промежуточной (3130±225,8 кг). Различия продуктивности у животных с генотипами РЯ^А и РЯ^В (^=1,75; р>0,1) также были несущественными.

По массовой доле жира молоко коров бестужевской породы всех трёх генотипов практически не отличалось. Разница составляет 0,02 %.

У животных симментальской породы с генотипом РЯЬ^8 содержание жира в продукции было несколько выше (на

0,05 %), чем у особей с генотипами РЯЬАА и РЯ^8. Однако и в этом случае различия оказались недостоверными.

Выводы. Таким образом, лучшими показателями молочной продуктивности среди коров бестужевской породы отличаются животные с генотипом РЯЬВВ и РЯЬ^8.

Между особями симментальской породы достоверных различий не установлено. При этом лучшие результаты по удою и выходу молочного жира отмечены у коров с генотипом РЯЬАА.

Поскольку молочная продуктивность - полигенный признак, то использование полиморфных вариантов гена пролактина в качестве ДНК-маркёров может служить дополнительным критерием отбора при селекции коров бестужевской и симментальской пород.

Литература.

1. Генофонды сельскохозяйственных животных: генетические ресурсы животноводства России//отв. Ред. Захаров И.А..-М.: Наука, 2006. - C. 462

2. Введение в ДНК-технологии / Глазко В.И., Дунин И.М., Глазко Г.В., Калашникова Л.А. //.- М.:ФГНУ «Росинформагро-тех», 2001. - C. 436

3. Калашникова В.В., Багиров В.А. Основные направления научных исследований в области генетики и селекции в животно-водстве.//Мат. междунар. науч. конф.- СПб.: ВНИИГРЖ, 2007. - С. 6-11.

4. Маниатис Р. Методы генной инженерии. Молекулярное клонирование. - М.: Мир, 1989. - C. 247

5. Прохоренко Н.П. Современные методы генетики и селекции в животноводстве.//Мат. междунар. науч. конф.- СПб.: ВНИИГРЖ-2007. - С. 3-5.

6. Разведение с основами частной зоотехнии: Учебник для вузов/Под общ. ред. Н.П. Костомахина.- СПб.: Лань, 2006. - C. 448

7. Удина И.Г., Туркова С.О. и др. Полиморфизм гена пролактина (микросателлиты, ПЦР-ПДРФ) у крупного рогатого скота // Генетика, 2001. - №4. - Т.37. - С. 511-516.

8. Хабибрахманова Я.А. Полиморфизм генов молочных белков и гормонов крупного рогатого скота.//Автореф. канд. дисс. -Лесные Поляны Моск. обл.,2009. - C. 20

9. Хатами С.Р., Лазебный О.Е. и др. ДНК-полиморфизм генов гормона роста и пролактина у ярославского и чёрно-пёстрого скота в связи с молочной продуктивностью //Генетика, 2005. - №2.-Т.41. - С.229-236.

10. Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А. Биологические проблемы животноводства в XXI веке. М.:РАСХН, 2008. - C. 508

11. Яковлев А.Ф., Терлецкий В.П., Тыщенко В.И. и др. Использование полиморфизма ДНК и генов в селекции сельскохозяйственных животных.//Мат. междунар. науч.конф. - СПб.: ВНИИГРЖ, 2007.-С.18-23.

DNA TECHNOLOGIES IN CATTLE BREEDING

I.Y. Dolmatova, I.T. Gareeva, A.G. Ilyasov

Summary. Polymorphism of the prolactin (PRL) gene was studied in the Bestushevskya and Simmentalskya cattle breeds. Polymorphism of the prolactin (PRL) gene was examined by PCR - RFLP analysis: the Rsal polymorphism of exon 3 (A/B variants) in the 100 samples of each breed. The frequencies of alleles and genotypes were counted. It is shown, that in the Bestushevskya breed the highest dairy efficiency was observed in the subsample of cows with genotype BB, but in the Simmentalskya breed the highest dairy efficiency was observed in the subsample of cows with genotype AA.

Key words: DNA-polymorphism, prolactin gene, dairy efficiency, cattle.

УДК 637.12.045:636.082.12

ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ БЕЛКОВ МОЛОКА У РАЗНЫХ ВИДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

ЖИВОТНЫХ

М.П. AФAНAСЬЕB, кандидат биологических наук, региональный директор Компания «Де Лаваль»

P.A. XAЕPTДИНОB, доктор биологических наук, проректор

Казанская ГABМ

E-mail: study@ksavm.senet.ru

Резюме. Изучена экспрессия генов белков молока у крупного рогатого скота бестужевской, холмогорской, айрширской пород и овец пород прекос, романовская. Установлено, что точечные мутации Достижения науки и техники АПК, №02-2010 __

в локусах белков молока оказывают большое влияние на количественное содержание соответствующих белковых фракций, выявлены аллели, обеспечивающие повышенное содержание белков в молоке, а также обнаружен эффект гетерозиса по количеству белка у гетерогенных генотипов. Полученные сведения позволяют разработать новые генетические методы селекции молочного скота и овец на повышение белковости и улучшение сыродель-ческих свойств молока.

Ключевые слова: крупный рогатый скот, корова, овца, порода, молоко, белки, казеины, Ь-лактогло-булин, мутация, аллель, генотип, экспрессия.

Биологическое значение и пищевую ценность молочного белка трудно переоценить. На сегодняшний день в молоке известно более 20 белковых компонентов, главными из них считаются а .-, в-, к-казеины и

> 31’^’

в-лактоглобулин, на долю которых в общей сложности приходится до 70 % общего белка в молоке [1]. Кроме того, у них, в отличие от остальных белков, хорошо выражен генетический полиморфизм, то есть имеется несколько молекулярных форм, различающихся по одной или двум аминокислотам. Различные молекулярные формы одного и того же белка возникли в результате мутации и закрепились в процессе микроэволюции животных [2]. Аминокислотная последовательность этих молекулярных форм молочных белков уже определена и гены (к ДНК), ответственные за их синтез, выделены [3]. Поэтому генотип животных по белкам молока легко устанавливается методами электрофореза или ПЦР анализа биологических жидкостей организма [4]. В последние годы в научной литературе появились сообщения о влиянии точечных мутационных замен в генах на количество синтезируемого белка, его функциональную активность и другие свойства [5, 6, 7]. В этой связи цель наших исследований заключалась в изучении экспрессии генов белков молока у разных видов животных (крупного рогатого скота и овцы). Для ее достижения решали следующие задачи: дать количественную оценку встречаемости разных молекулярных форм молочных белков в гомо- и гетерогенных состояниях у наиболее распространенных пород крупного рогатого скота и овец;

определить ранговую зависимость массовой доли полиморфных фракций молочного белка от генотипа;

установить наиболее желательные генотипы при селекции животных на повышение содержания белка в молоке.

Условия материалы и методы. Исследования проводили в племенных хозяйствах Республики Татарстан «КИМ», «Учхоз КГАВМ», «Восточный», им. Тими-

рязева, где определяли генотип и содержание белковых фракций в молоке 586 коров бестужевской, холмогорской, айрширской пород; 150 овец пород прекос и романовская. Продуктивность коров соответствовала требованиям, предъявляемым к племенным животным, и составляла в среднем по породам соответственно 3888; 5125 и 5274 кг молока на 1 голову в год; живая масса овец была равна - 55 и 51 кг, ягнят при рождении

- 3,84 и 3,61 кг. Рационы кормления животных были полноценными и удовлетворяли их потребности по 12-и важнейшим питательным веществам.

Генотип животных и количество белка по фракциям определяли методом электрофореза белков молока в полиакриламидном геле и денситометрирования полученных фореграмм на микрофотометре ИФО-451 [8].

Биометрическую обработку экспериментальных данных с вычислением общепринятых величин проводили на персональном компьютере с использованием статографического пакета программ.

Результаты и обсуждение. При электрофорезе белков мы выявили следующие генетические типы: коровьго молока по а^-казеина - ВВ и ВС; в-казеину

- А1А1, А2А2, А1А2, ВВ, А^, А2В; к-казеину - АА, ВВ, АВ; в-лактоглобулину - АА, ВВ, АВ; в овечьем молоке по в-казеину - В1В2, АВ1В2; в-лактоглобулину - АА, ВВ, АВ. Исследования показали, мутационные замены в локусах этих белков оказывают существенное влияние на количественное содержание соответствующих белковых вариантов, то есть аллели одного и того же гена обладают разной экспрессией. Например, аллели В и С аз1-казеина отличаются мутационной заменой ГАА^ГГА в 192-м кодоне и их белковые продукты характеризуются измененным аминокислотным составом Глу на Гли в соответствующей позиции. При этом аллель В обеспечивает большее содержание в молоке соответствующего ему генетического варианта белка, чем аллель С. Это отчетливо выражено у гетерогенного типа ВС, в молоке которого на вариант

Таблица 1. Содержание генетических типов и вариантов белков в молоке коров

Белок и его генетические типы и варианты Бестужевская Холмогорская Айрширская

п | г/100 мл | % п | г/100 мл | % п I г/100 мл %

о^-казеин: ВВ 255 0,902±0,006 100 147 0,876±0,008 100 149 0,905±0,009 100

ВС 35 0,978±0,018 108 - - - - - -

из них В 0,575±0,014 59 - - - - - -

С 0,403±0,014 41 - - - - - -

в-казеин: Аі Аі 71 0,81 9±0,012 112 16 0,833±0,024 116 21 0,826±0,022 118

А2А2 16 0,733±0,024 100 29 0,716±0,019 100 23 0,699±0,021 100

ВВ 12 0,819±0,020 112 - - - - - -

Аі А2 70 0,792±0,012 108 51 0,821±0,015 115 41 0,790±0,010 113

из них Аі 0,440±0,008 56 0,430±0,010 52 0,415±0,009 53

А2 0,352±0,008 44 0,391 ±0,010 48 0,375±00,009 47

Аі В 28 0,880±0,022 120 16 0,891±0,030 124 2 0,895±0,082 112

из них Аі 0,503±0,015 57 0,473±0,014 53 0,460±0,079 51

В 0,377±0,015 43 0,418±0,014 47 0,435±0,079 49

А2В 21 0,847±0,020 116 22 0,863±0,023 121 1 1,020±0,103 146

из них А2 0,378±0,011 45 0,408±0,012 47 0,400±0,094 39

В 0,469±0,011 55 0,455±0,012 53 0,620±0,094 61

к-казеин: АА 158 0,230±0,004 100 80 0,247±0,005 100 0,222±0,004 100

ВВ 14 0,259±0,013 113 1 0,210±0,050 85 - - -

АВ 118 0,248±0,004 108 66 0,253±0,005 102 20 0,244±0,010 110

из них А 0,150±0,002 60 0,147±0,003 58 0,158±0,006 65

В 0,098±0,002 40 0,106±0,003 42 0,086±0,006 35

£ ю о Е о 1— к а ц оа ин : АА 59 0,360±0,008 132 9 0,372±0,020 137 11 0,420±0,018 130

ВВ 66 0,273±0,006 100 82 0,271 ±0,005 100 68 0,323±0,006 100

АВ 165 0,326±0,004 119 56 0,295±0,007 109 70 0,376±0,007 116

из них А 0,180±0,002 55 0,167±0,004 57 0,205±0,004 55

В 0,146±0,002 45 0,128±0,004 43 0,171 ±0,004 45

44

Достижения науки и техники АПК, №02-2010

В приходилось 59 % белка, а на вариант С - лишь 41 % (табл. 1). Кроме того, наличие мутации в кодоне 192, приводило к эффекту гетерозиса у гетерогенного типа ВС, у которого содержание в молоке, по сравнению с гомогенным типом ВВ, было выше на 8 %

Аналогичные различия обнаружены у генетических вариантов в-, к-казеинов и в-лактоглобулина. Так, по в-казеину варианту А1, имеющему мутационную замену 67 Про^Гис, соответствовало наибольшее, В - с заменами 67 Про^Гис и 122 Сер^Арг - среднее, а первоначальному варианту А2 - наименьшее содержание белка в продукции. В молоке коров с гетерогенными типами А1А2 и А1В из общего количества в-казеина на вариант А1 приходилось 51...57 %, а на варианты В и А2

- 43.49 %. У коров с типом А2В содержание белка варианта В было на 10.22 % выше, чем варианта А2. Такие же количественные соотношения между вариантами А1, А2, В сохранились и в их гомогенном состоянии, то есть у типов АД, А2А2 и ВВ. Содержание в-казеина в молоке коров с генотипом АД и ВВ было на 12.18% выше, чем у животных с генотипом А2А2. Следовательно, аллель А1 обеспечивает повышенное содержание соответствующего ему варианта в-казеина в сравнении с аллелями В, А2.

У гетерогенных типов А1В и А2В, как и по аг-казеину, обнаружен эффект гетерозиса. Они превосходили животных гомогенных типов АД, АД и ВВ по количеству белка на 3.46 %. При этом в молоке коров с генотипом АД содержание в-казеина оказалось достаточно высоким и почти равным с его количеством у животных гетерогенных типов А1В и А2В. У гетерогенного типа АД такого явления не обнаружено, концентрация белка в продукции коров с таким генотипом было промежуточным между гомогенными типами АД и АД.

Таким образом, содержание в-казеина в молоке коров во многом определяется их генотипом по этому белку. Такая зависимость имеет следующую закономерность: А1В, А2В> АД, ВВ, АД > АД.

Аналогичные различия между генетическими типами и вариантами в-казеина обнаружены у овец. У них в молоке выявлены два типа этого белка, обозначенные, как и у коров, буквами А и В. Однако в отличие от коров гомогенный тип ВВ у овец состоит из двух самостоятельных белковых единиц, обозначенных символами В1 и В2. В гомогенном типе в-казеина содержание белковой молекулы В2 значительно выше, чем В1, и составляет 54,1.56,5 %, против 43,5.45,9 % (табл. 2). Следовательно, аллель В отвечает за синтез двух молекул белка, из которых В2 имеет количественное превосходство. Эта зависимость хорошо

проявляется как у гомогенного типа В1В2, так и у гетерогенного АВ1В2.

Возможный гомогенный тип АА у овец вероятно очень редок и в исследованных популяциях пород прекос и романовская он не выявлен. По содержанию белка варианта А в молоке гетерозиготных овец АВ1В2, можно предположить, что экспрессия аллеля А значительно ниже, чем аллеля В (В1В2), поскольку на в-казеин варианта А приходилось лишь 21,4.24,7 % белка, а варианта В1В2 - 75,3.78,6 %. Следовательно, экспрессия аллеля В выражена более чем в 3 раза лучше, нежели аллеля А.

У овец с гетерогенным типом АВ1В2 в-казеина, также как у коров, наблюдался гетерозис по содержанию этого белка в молоке. У животных с таким типом у обеих пород оно было выше, чем у гомозигот В1В2, на 10.11 %. Таким образом, гетерозис по белкам молока у гетерозиготных особей характерен не только для крупного рогатого скота, но и для животных других видов.

Преимущество гетерогенного типа АВ, в сравнении с гомогенным типом АА, выявлено также у другого белка молока коров - к-казеина. Но это не обусловлено эффектом гетерозиса, поскольку в молоке коров бестужевской породы наибольшим было содержание белка генетического типа ВВ (0,259 г/100 мл). Поэтому можно предположить, что его концентрация находится в следующей зависимости от генотипа коров: ВВ>АВ>АА и экспрессия аллеля В выше, чем аллеля А. Однако такая гипотеза не получила подтверждения у генетического типа АВ, у которого из общего количества к-казеина на варианте А приходилось значительно больше белка (58.65 %), нежели на вариант В (35.42 %). Следовательно, вопрос о экспрессии аллелей к-казеина остается открытым. Тем не менее можно заключить, что генетические различия между вариантами А и В к-казеина, характеризующиеся двумя мутационными заменами в 136-й и 148-й позициях макропептида, оказывают существенное влияние на количество синтезируемого белка, как у гомо-, так и гетерогенных коров.

Наибольшее количество основного белка молочной сыворотки - в-лактоглобулина соответствовало генетическому типу АА, наименьшее - ВВ, промежуточное - АВ. Аллель А, имеющий мутационные замены 64 ГГТ^ГАТ и 118 ГЦЦ^ГТЦ, в сравнении с аллелем В, обеспечивал повышенное содержание в-лактоглобулина в молоке и в гетерогенном состоянии. Так, при генотипе АВ из общего количества в-лактоглобулина на вариант А приходилось 55.57 %, а на

вариант В - 43.45 %. Следовательно, степень экспрессии аллеля А, как в гомо-, так и в гетерогенном состоянии значительно выше, чем аллеля В.

Это заключение подтверждается данными, полученными при исследовании овец.

У них количество генетических вариантов А и В в-лактоглобулина в молоке гетерозигот АВ составляло соответственно 52,3.56,9 и 43,1.47,7 % (табл. 2). Высокая экспрессия аллеля А, в сравнении с аллелем В, со--------------------- 45

Таблица 2. Содержание генетических типов и вариантов белков в молоке овец

Белок и его генетические типы и варианты Прекос Романовская

п г/100 мл % п | г/100 мл | %

в-казеин: В1В2 115 1,484±0,023 100 25 1,555±0,017 100

из них В1 0,645±0,013 43,5 0,714±0,025 45,9

В2 0,839±0,016 56,5 0,841 ±0,061 54,1

АВі В2 5 1,650±0,056 111 5 1,712±0,046 110

из них А 0,353±0,026 21,4 0,423±0,028 24,7

В1 0,620±0,052 37,6 0,597±0,066 34,9

В2 0,677±0,53 41,0 0,692±0,080 40,4

в-лактоглобулин : АА 46 0,645±0,017 103 10 0,687±0,049 110

ВВ 20 0,629±0,042 100 4 0,623±0,045 100

АВ 54 0,830±0,020 132 16 0,736±0,036 118

из них А 0,434±0,019 52,3 0,419±0,025 56,9

В 0,396±0,009 47,7 0,317±0,019 43,1

Достижения науки и техники АПК, №02-2010

хранилась и в гомогенном состоянии. В молоке овец типа ющих высокую белковость молока.

АА его содержание составляло 0,645.0,687 г/100 мл, что Выводы. Таким образом, точечные мутации в лона 0,016.0,064 г/100 мл (3.10 %) больше, чем у типа ВВ. кусах белков молока, приводящие к замене одной или

Причем у овец, в отличие от коров, в молоке живот- двух аминокислот в молекуле, оказывают существенных гетерогенного типа АВ наблюдался аналогичный с ное влияние на количественное содержание белко-

у8-казеином гетерозис. В продукции овец с таким типом вых фракций. При этом у коров превосходство имеют В-

количество белка оказалось выше, чем у гомозиготных аллели as1- и к-казеина; А1-, В-аллели ^-казеина; А-ал-

особей АА и ВВ, на 8.32 %. Следовательно, у овец со- лель ^-лактоглобулина, у овец - В1В2-аллель ^-казеина;

держание у8-лактоглобулина в молоке характеризуется А-аллель ^-лактоглобулина. Полученные данные позво-

следующей зависимостью от генотипа: АВ>АА>ВВ. ляют разработать принципиально новые методы се-

Обнаруженные различия имеют важное селекци- лекции молочного скота и овец на повышение белко-

онное значение, поскольку путем целенаправленного вости и улучшение сыродельческих свойства молока,

отбора и подбора животных можно добиться накопле- основанные на отборе и подборе животных по геноти-

ния в их генотипе желательных аллелей, обеспечива- пу на молекулярном уровне.

Литература.

1. Тепел А. Химия и физика молока. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 623 с.

2. Машуров А.М. Генетические маркеры в селекции животных. - М.: Наука.1980. - 315 с.

3. Горбатова К.К. Физико-химические и биохимические основы производства молочных продуктов. - С.-Пб.: ГИОРД, 2004. - 352 с.

4. Калашникова Л.В., Дунин И.М., Глазко В.И. Селекция ХХ1 века: использование ДНК-технологий. - М.: ВНИИп-лем, 2001. - 34 с.

5. Глазко В.И., Дунин И.М., Глазко Г.В. и др. Введение в ДНК - технологии. - М.: Изд. Росинформагротех, 2001. - 436 с.

6. Эрнст Л.К. Роль биологии в развитии животноводства в XXI веке.//Достижения науки и техники АПК. - 2008. -№10. - С. 7-8

7. Зиновьева Н.А. Молекулярно-генетические методы и их использование в свиноводстве.//Достижения науки и техники АПК. - 2008. - №10. - С. 34-3

8. Хаертдинов Р.А. Методические рекомендации по проведению качественного и количественного анализа белков молока методом электрофореза в полиакриламидном геле. - М.: ВАСХНИЛ, 1989. - 31 с.

GENES’ EXPRESSION OF MILK PROTEINS IN DIFFERENT TYPES OF FARM ANIMALS M.P.Afanasyev, R.A.Khaertdinov

Summary. Genes‘ expression of milk proteins in the following cattle breeds as Bestutizhev, Kholmogor, Irshire and sheep breeds as Precoce, Romanov‘s was studied. It was established, that point mutations in protein loci of milk influence on qualitative content of corresponding protein fractions and the alleles were found out which secure the increased protein content in milk, and also the effect of heterosis on protein quantity in heterogenous genotypes was revealed. The data obtained help to work out principally new genetic methods of dairy cattle and sheep selection to increase protein and improve cheese-making qualities of milk.

Key words: cattle, cow, sheep, breed, milk, proteins, caseins, в-lactoglobulin, mutation, allele, genotype, expression.

УДК 619:616

ДИНАМИКА РОСТА И РАЗВИТИЯ НОВОРОЖДЕННЫХ ТЕЛЯТ ПРИ ДЕФИЦИТЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ЕГО КОРРЕКЦИИ

А. В. АНДРЕЕВА, доктор биологических наук, профессор

О. Н. НИКОЛАЕВА, кандидат биологических наук, ассистент

Р. Г. НАСРЕТДИНОВ, аспирант

Башкирский ГАУ

E-mail: conf bsau@mail.ru

Резюме. Рассматриваются основные показатели роста и развития новорожденных телят при дефиците меди, цинка, селена и после применения солей этих микроэлементов в комплексе с фитопробиотиками, а также селеносодержащих препаратов. Показано, что дефицит микроэлементов вызывает нарушения рос-

та и развития животных, а комплексное использование солей микроэлементов, фитопробиотиков и витаминов оказывает ростостимулирующий эффект. Наилучшие результаты при дефиците меди и цинка обеспечивает использование их сернокислых солей в комплексе с фитопробиотиками с люцерной и барбарисом (среднесуточный прирост массы тела увеличивается в 1,38 раза); а при нехватке селена - применение селенита натрия вместе с тривитом (среднесуточный прирост увеличивается в 2,23 раза). Ключевые слова: телята, микроэлементозы, показатели роста и развития, соли микроэлементов, селенсодержащие препараты, фитопробиотики.

Получение и выращивание здорового молодняка -

Достижения науки и техники АПК, №02-2010