Аминокислотный состав молока коров белорусской черно-пестрой породы с разными генотипами по гену каппа-казеина

ЛИТЕРАТУРА

1. Шейко, И.П. Технология получения молочной телятины для детского питания / И.П. Шейко, С.А. Петрушко. Жодино, 2005. 60 с.

2. Устинова, А.В. Продукты для детского питания на основе мясного сырья: учеб. пособие / А.В. Устинова, Н.В.Тимошенко. М.: Изд-во ВНИИМП, 2003. 438 с.

3. Шляхтунов, В.И. Скотоводство и технология производства молока и говядины: учебник для с.-х. вузов / В.И. Шляхтунов, В.С. Антонюк, Д.М. Бубен. Минск: Урад-жай, 1997. 164 с.

4. Гайко, А.А. Мясная продуктивность крупного рогатого скота и качества говядины / А.А. Гайко. Минск: Ураджай, 1971. 207с.

5. Легошин, Г.П. Дополнительные меры по производству высококачественной говядины в РФ / Г.П. Легошин // Актуальные проблемы биологии воспроизводства животных: матер. междунар. науч. конф. Дубровицы-Быково, 2007. С. 376-379.

6. Рекомендации по ведению мясного скотоводства / Н.А. Попков, П.П. Шейко [и др.]. Минск, 2009. 80с.

7. Производство и переработка говядины: учеб. пособие / А.Н. Негреева, И.А. Скор-кина, В.А. Бабушкин, Е.Н. Третьякова. М.: Колос, 2007. 200с.

8. Оценка мясной продуктивности и определение качества мяса убойного скота: метод. рекомендации; вниимс. Оренбург, 1984. 54 с.

9. Рокицкий, П.Ф. Биологическая статистика / П.Ф. Рокицкий. Минск: Вышэйш. шк., 1973. 318 с.

10. Кригер-Меттбах, Б. Возрождение рынка говядины / Б. Кригер-Меттбах // Новое мясное дело. 2008. №5. С.12-15.

УДК 636.2.082.2

АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ МОЛОКА КОРОВ БЕЛОРУССКОЙ ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ С РАЗНЫМИ ГЕНОТИПАМИ ПО ГЕНУ КАППА-КАЗЕИНА

О.А. ЯЦЫНА, В.К. СМУНЕВА, В.В. ЯЦЫНА УО «Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия ветеринарной медицины» г. Витебск, Республика Беларусь, 230008

Введение. Пищевая ценность молочного белка в значительной степени определяется содержанием в нем заменимых и незаменимых аминокислот, поэтому контроль за его аминокислотным составом может рассматриваться как одна из наиболее важных задач селекционной работы с крупным рогатым скотом.

Для решения вопроса об актуальности этой задачи и возможности ее решения необходимы сведения об изменчивости аминокислотного состава молочного белка. Изменчивость содержания аминокислот в общем белке молока, имеющего постоянный и генетически обусловленный состав, тесно связана с соотношением в нем различных фракций. Это предполагает возможность контроля за качеством белка на основе количественного определения.

Каппа-казеин - один из известных белков молока, полиморфизм которого однозначно связан с признаками белковомолочности и тех-

50

нологическими свойствами молока: лучшими коагуляционными свойствами, а также более высоким выходом белковомолочных продуктов.

В ведущих генетических центрах мира проводятся исследования по идентификации и реальному использованию гена каппа-казеина (CSN3) в селекционном процессе в качестве маркера для повышения признаков белковомолочности и технологических свойств молока. Исследования по поиску генетических маркеров, связанных с белко-вомолочностью, проводимые российскими и зарубежными учеными, свидетельствуют о наличии взаимосвязи содержания белка в молоке с аллельным состоянием гена каппа-казеина [3-5].

Авторами многочисленных исследований предлагается генотипы каппа-казеина использовать в качестве генетических маркеров, позволяющих оценить продуктивные возможности животных и путем отбора и подбора родительских пар закрепить наиболее ценные из них в следующих поколениях [9-11].

Наиболее часто у крупного рогатого скота встречаются CSN3A и CSN3B- аллельные варианты каппа-казеина. Они присутствуют у всех пород скота с различной частотой встречаемости, в то время как остальные аллели являются редкими для многих пород. У большинства пород крупного рогатого скота было обнаружено превышение частоты встречаемости аллеля CSN3 каппа-казеина над аллелем CSN3B [8]. Особенно такая картина характерна для голштинского скота, широко используемого в настоящее время для совершенствования отечественной черно-пестрой породы, выведения новых типов.

Авторы связывают низкую частоту CSN3B-аллеля каппа-казеина с отбором быков-производителей для станций искусственного осеменения, если в селекционные программы не включается отбор по каппа-казеину [1].

Исследования, направленные на разработку метода применения гена каппа-казеина в качестве маркера в селекции крупного рогатого скота белорусской черно-пестрой породы для увеличения белковомо-лочности и улучшения качественных характеристик молока, являются актуальными. Использование ДНК-маркеров в селекции позволит контролировать распространение отдельных аллелей в популяции, управлять генетическим материалом, прогнозировать результаты селекционного процесса, вести направленную работу по формированию стад прогнозируемого направления продуктивности и решить важную проблему - повысить эффективность ведения отрасли молочного скотоводства.

Цель работы - изучить влияние генотипов гена каппа-казеина на аминокислотный состав молочного белка у животных белорусской черно-пестрой породы крупного рогатого скота.

Материал и методика исследований. Экспериментальная часть работы выполнялась в период с 2006 по 2010 годы в УО «Витебская государственная ордена «Знак Почета» академия ветеринарной медицины». В РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по живот-

51

новодству» проведено ДНК-тестирование коров белорусской черно-пестрой породы различной селекции по гену каппа-казеина (CSN3) и изучение ассоциации полиморфных вариантов данного гена с показателями молочной продуктивности.

Исследования аминокислотного состава белка молока проводили в центральной научно-исследовательской лаборатории УО «Витебская государственная академия ветеринарной медицины».

Базой для проведения исследований являлось СПК «Ольговское» Витебского района Витебской области.

Объектом исследований служили образцы ДНК коров белорусской черно-пестрой породы - 380 проб молока.

Ядерную ДНК выделяли перхлоратным методом. Все основные растворы для выделения ДНК, амплификации и рестрикции были приготовлены по Т. Маниатису и др. [6]. В качестве основы использованы методики Г. Брэма и Б. Бренинга [2]. Для оценки концентрации, степени очистки, нативности и подвижности ДНК использовали электро-форетический метод. Концентрацию определяли по яркости свечения полосы ДНК в УФ (ультрафиолетовом)- свете в сравнении с маркерной ДНК известной концентрации.

ПЦР проводили в амплификаторе Gene Amp PCR System 2700 фирмы «Applied Biosystems».

ДНК-тестирование животных проводилось методом ПЦР-ПДРФ с использованием праймеров: CAS1 и CAS2.

CAS1: 5' -ATA GCC AAA TAT ATC CCA ATT CAG T- 3';

CAS2: 5'- TTT ATT AAT AAG TCC ATG AAT CTT G -3'.

Результаты расщепления продуктов ПЦР-ПДРФ оценивались элек-трофоретическим методом в агарозном геле, окрашенном бромистым этидием, с помощью трансиллюминатора в УФ-свете. Для анализа распределения рестрикционных фрагментов ДНК использовали компьютерную видеосистему и программу VITran.

Частоты генотипов и аллелей при двухаллельной системе локуса гена CSN3, а также генетическое равновесие в популяциях крупного рогатого скота белорусской черно-пестрой породы рассчитывали по Е.К. Меркурьевой [7]:

2АА + AB 2ВВ + AB рА=-; qB=-;

2n 2n

где p - частота аллеля А; q - частота аллеля В;

АА, ВВ - число особей с гомозиготным генотипом; АВ - число особей с гетерозиготным генотипом; n - общее число особей.

Расчет теоретически ожидаемых частот генотипов рассчитывали по формуле Харди-Вайнберга:

р2AA+2pqAВ+q2ВВ=1,

где p - частота аллеля А; q - частота аллеля В; p2 - частота гомозиготных генотипов АА; q2 - частота гомозиготных генотипов ВВ; 2pq - частота гетерозиготных генотипов АВ.

С помощью метода х2 определяли достоверность отличия фактических частот генотипов от ожидаемых:

2

2

Ртеор

2

где % - критерии соответствия;

Рэмп ~ фактическое количество особей данного генотипа, полученное в опыте;

ртеор - теоретически ожидаемое количество особей данного генотипа.

Результаты исследований и их обсуждение. Каждая порода характеризуется определенной генетической структурой, которая выражается частотой аллелей каждого локуса и частотой гомозиготных и гетерозиготных генотипов.

Структура популяции по полиморфным вариантам изучаемых генов использована нами для характеристики селекционных процессов, протекающих в изучаемой популяции, влияющих на частоту тех или иных аллелей, на частоту гомозиготных и гетерозиготных генотипов и на генное равновесие.

В наших исследованиях изучена генетическая структура стада коров СПК «Ольговское» Витебской области по полиморфным вариантам гена каппа-казеина (CSN3).

Результаты ДНК-тестирования показали наличие полиморфизма по данному гену, представленному двумя аллелями: CSN3А и CSN3В.

Анализ частот встречаемости аллелей гена каппа-казеина в популяции коров показал превосходство в концентрации аллеля CSN3А над аллелем CSN3В Частота аллеля CSN3 составила 0,83, аллеля CSN3 -

0,17. Для проведения анализа генного равновесия в исследованных

2

популяциях использован критерий х, который позволил определить степень соответствия фактического распределения генотипов его теоретическим значениям. Так, по локусу гена каппа-казеина в стаде коров белорусской черно-пестрой породы х2 равен 2,880 и не превышал табличного значения, что свидетельствует об отсутствии нарушения генетического равновесия в данных популяциях.

Среди протестированных коров белорусской черно-пестрой породы крупного рогатого скота частота встречаемости животных с гомозиготным генотипом CSN3АА составила 69,5 %, с гетерозиготным CSN3АВ - 26,3 % и 4,2 % животных с гомозиготным CSN3вВ

Использование формулы Харди-Вайнберга позволило установить, что в данных популяциях генетическое равновесие смещено в сторону гомозиготного генотипа CSN3АА Причиной такого несоответствия может быть проведение мероприятий отбора животных по признаку увеличения удоя у коров без учета белковомолочности.

Анализ частоты встречаемости аллельных вариантов по гену каппа-казеина показал превосходство в концентрации аллеля CSN3А над ал-лелем CSN3В

В связи с этим нами проведены исследования по изучению влияния генотипов каппа-казеина на аминокислотный состав молочного белка у животных белорусской черно-пестрой породы (таблица).

Процентное содержание аминокислот в белках молока коров белорусской черно-пестрой породы разных генотипов по гену каппа-казеина

Генотип Аминокислоты, %

Лизин Аргинин Метионин Треонин Цистин

Х±mх Х±mх Х±mх Х±mх Х±mх

АА 6,1±1,26 2,8±0,37 2,46±0,17 2,16±0,22 0,43±0,16

АВ 6,06±0,8 2,6±0,22 2,1±0,09 2,0±0,12 0,73±0,24

ВВ 6,8±0,64 3,6±0,24 2,3±0,07 2,4±0,14 0,53±0,16

В результате проведенного нами анализа установлено, что животные, имеющие гомозиготный генотип СSN3 В, превосходят коров с генотипом СSN3АА по содержанию лизина на 0,7 %, животных, имеющих генотип СSN3АВ, - на 0,74%; аргинина - на 0,8 и 1%; треонина -на 0,24 и 0,4 % соответственно.

Сумма аминокислот у животных, имеющих генотип CSN3ВВ, была выше, чем у коров с генотипами CSN3АА и CSN3АВ, и составила 15,63 %. У животных с генотипами CSN3АА и CSN3АВ этот показатель составил 13,95 % и 13,49 % соответственно. Это свидетельствует о возможности использования отбора коров по содержанию отдельных аминокислот в молоке. Показатели могут быть ценными при получении молока для производства продуктов диетического питания.

Данные, представленные в таблице, характеризуют изменчивость показателей аминокислотного состава молочного белка, свидетельствуют о его более низкой изменчивости у коров белорусской черно-пестрой породы с генотипом CSN3ВВ по всем изученным аминокислотам и составляют: по лизину - 13,3 %, аргинину - 9,4 %, метионину -4,3 %, треонину - 8,3 % и цистину - 43,4 %.

Таким образом, проведенные исследования выявили тенденцию увеличения суммарного количества аминокислот в белке молока коров белорусской черно-пестрой породы с генотипом CSN3ВВ, что свидетельствует о более высоком его качестве. Повышение требований к такому показателю, как аминокислотный состав молока, который характеризует его качественный состав, будет стимулировать и активизировать работу по повышению белковомолочности молока коров.

54

Заключение. Определена генетическая структура популяции коров белорусской черно-пестрой породы в СПК «Ольговское» Витебской области и идентифицированы аллели CSN3 и CSN3B Частота встречаемости аллелей CSN3A и CSN3B составила 0,830 и 0,170, частота встречаемости генотипов CSN3AA, CSN3AB и CSN3BB - 69,5 %, 26,3 % и 4,2 % соответственно.

Установлена тенденция влияния генотипов каппа-казеина на аминокислотный состав молочного белка у коров белорусской черно-пестрой породы, выразившаяся в превосходстве животных генотипа CSN3BB в сравнении с генотипами CSN3AA и CSN3AB по суммарному аминокислотному составу молочного белка на 1,68 - 2,14 %, в том числе по содержанию лизина - на 0,7 % и 0,74 %, аргинина - на 0,8 и 1%; треонина - на 0,24 и 0,4 % соответственно.

Таким образом, одной из важнейших задач молочного скотоводства является не только увеличение объемов производства молока, но и самое главное - сохранение его биологической ценности, от которого зависит экономический потенциал хозяйств и предприятий перерабатывающей промышленности.

ЛИТЕРAТУРA

1. Aллельный полиморфизм гена каппа-казеина (CSN3) у российских пород крупного рогатого скота и его информативность как генетического маркера / Г.Е. Сулимова [и др.] // Генетика. 2007. Т. 43. № 1. С. 88-95.

2. Брэм, Г. Использование в селекции свиней молекулярной генной диагностики злокачественного гипертермического синдрома (MHS) / Г. Брэм, Б. Бренинг // Генетика. 1993. Т. 29. № 6. C. 1009-1013.

3. Bлияние локуса каппа-казеина на продуктивность коров / Б. Иолчев [и др.] // Молочное и мясное скотоводство. 2003. N° 3. С. 34-35.

4. Генотипирование локуса каппа-казеина у крупного рогатого скота с помощью ПЦР / Г.Е. Сулимова [и др.] // Генетика. 1991. Т. 27. № 12. С. 2053-2062.

5. Зиновьева, H.A. Некоторые аспекты генодиагностики генетической устойчивости кур к вирусу птичьего гриппа / H.A. Зиновьева, CA. Гладырь, Л.К. Эрнст // Новые методы генодиагностики и генотерапии: современное состояние и перспективы использования в сохранении генофонда сельскохозяйственных животных; Центр биотехнологии и молекулярной диагностики BИЖ. Дубровицы, 2005. С. 79-81.

6. Маниатис, Т. Молекулярное клонирование / Т. Маниатис, Э. Фриг, Дж. Сэм-брук. М.: Мир, 1984. 480 с.

7. Меркурьева, Е.К. Генетические основы селекции в скотоводстве / Е.К. Меркурьева. М.: Колос, 1977. 240 с.

8. Улучшение качества молока коров черно-пестрой породы с использованием ДНК-диагностики : методические рекомендации / ЛА. Калашникова, Affi. Тинаев, E.A. Денисенко, Н.Е. Калашникова, И.Ю Павлова; Bсероссийский научно-исследовательский институт племенного дела. М., 2007. 33 с.

9. Снопова, A.A. Пути повышения белковости молока / A.A. Снопова. М.: Рос-сельхозиздат, 1986. 84 с.

10. Bastian, E.D. Plasmin activity and milk coagulation / E.D. Bastian, R.J. Brown, C.A. Ernstrom // J. Dairy Sciœs. 1991. Vol. 74. Р. 3677-3685.

11. Davoli, R. Effect of k-casein genotype on the coagulation properties of milk / R. Da-voli, S. Dall'Olio, V. Russo // J. Animal Breeding Genetics. 1990. Vol. 107. Р. 458-464.