Оценка генотипа по генам CSN3 и LGB, влияющим на синтез молочного белка и жира в молоке симментальских коров

task of genomic selection is selection, which predicts by markers the breeding value of the entire livestock of dairy cows. The results of individual studies on the effect of polymorphism of alleles of the kappa-casein and lactoglobulin genes on the level of milk production of cows and milk composition, the content of milk protein in it, and on current trends in the genomic selection of dairy cows in order to increase the selection efficiency in dairy farming are summarized. Allelic polymorphism of cow genes in herds of dairy cattle is considered. The results of studies in which the presence of genotypic differences between cows of different breeds are argued are analyzed. A pronounced interbreed differentiation by the number of alleles of milk genes was revealed. The results confirm the feasibility of a selection on the genes of kappa-casein and lactoglobulin in order to identify the desired genotypes in the selection of dairy cows to increase their milk productivity and increase the quality of milk.

Key words: milk protein, fi-lactoglobulin, genetic variants, cow, genotype, genetic control, polymorphism. -♦-

УДК 636.2:575

Оценка генотипа по генам CSN3 и LGB, влияющим на синтез молочного белка и жира в молоке симментальских коров*

В.А. Панин, д-р с.-х. наук

ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН

В статье представлены предварительные результаты исследования по изучению влияния генотипов CSN3 и LGB на выход молока и состав молока. Установлено, что для локуса CSN3 более высокие показатели молочной продуктивности коров связаны с генотипами AA и AB. Гомозиготный генотип BB у коров отрицательно коррелирует с выходом молока. На процентное содержание жира в молоке положительно влияет генотип AA. Установлено также, что генотипы AA и AB отрицательно взаимосвязаны с процентом белка в молоке по сравнению с генотипом BB. Для локуса гена LGB генотип AB был положительно связан с выходом молока. Зарегистрировано значительно более высокое содержание жира в гомозиготном генотипе BB. Процентное содержание белка в молоке отрицательно связано с генотипом LGB. Никаких существенных различий между тремя генотипами не было выявлено. Доказано влияние отдельных генотипов коров симментальской породы на качество молока. Знание генетической структуры молочных коров позволяет внедрять современные и быстрые методы в программы генетического улучшения, которые приведут к повышению эффективности молочных ферм и могут быть использованы в будущих программах селекции с использованием генетических маркеров.

Ключевые слова: молочный белок, симментальская порода, корова, генотип, генетический контроль, полиморфизм.

Молочное скотоводство, бесспорно, является одной из самых важных и социально значимых аграрных отраслей Оренбургской области. Коров мясных пород оренбургские фермеры держат, но весьма редко. Основной целью содержания крупного рогатого скота является получение молока. Продукция молочного скотоводства, в частности молоко, является для аграрных предприятий нашей области основным источником круглогодичного поступления средств от реализации данного вида продукции [1 - 4].

Время начала одомашнивания коров учёными достоверно не установлено. Существующие на нынешний момент сведения позволяют судить о том, что довольно активное развитие молочного скотоводства в древних государствах начинается ещё до нашей эры. В государствах Азии скот в прошедшие эпохи разводили в большинстве случаев с целью приобретения говядины и использования для тягловой силы. Большинство восточных племён молоко коров в пищу не употребляли. Непохожая ситуация сформирова-

лась в Европе. Достоверно установлено, что на территории России молочный скот разводили начиная с IX в. В середине XVII в. по указу царя на территорию России начинается завоз высокопродуктивных коров молочных пород из разных держав.

В настоящее время технология производства молока является сложнейшей биотехнологией, при этом современные молочные комплексы являются инженерно-биологическими системами, главным компонентом которых, так же как и в древние времена, остаются коровы молочных пород. Следует отметить, что от умелого употребления их потенциальных возможностей и генетических особенностей в большой степени будет определяться эффективность всевозможных технологий. Современное молочное скотоводство - это одна из самых фондовме-стительных ветвей аграрного производства из-за высокой продолжительности производственных процессов воспроизводства и получения продукции [5 - 7].

* Опыт выполнен в соответствии с планом НИР ФГБНУ ФНЦ БСТ РАН на 2019 - 2021 гг.

Наметившаяся в последние годы тенденция сокращения численности молочных коров предполагает компенсирование наиболее интенсивным использованием оставшегося молочного поголовья, увеличением показателей продуктивности и повышением товарности производства [8 - 12].

Оренбургская область несколько десятилетий динамично вливается в регионы - лидеры по показателям объёмов производства молока. Однако потенциальные вероятности увеличения экономической результативности молочного скотоводства в нашем регионе не исчерпаны, что и обусловливает актуальность выполненного исследования.

Цель исследования заключалась в обнаружении основных периодов согласованности аллелей генов каппа-казеина и лактоглобулина с их обладателем (особью) как одного из составляющих, оказывающих влияние на величину молочной продуктивности и показатель качества молока. Задача исследования заключалась в подробном рассмотрении вопроса, объединённого с полиморфизмом совмещений аллелей генов каппа-казеина и лактоглобулина и их воздействием на белковую молочность коров.

Материал и методы исследования. Эксперименты на молочных коровах (206 гол.) выполнены в соответствии с принципами, сформулированными в Хельсинкской декларации (Declaration of Helsinki). Предполагаемые изыскания с употреблением рекомбинантной ДНК и ГМО реализо-вывались согласно ограничениям национального законодательства государства. При проведении опыта применяли оборудование ЦКП ФНЦ БСТ РАН. Проверочное оборудование аттестовано согласно ГОСТу Р 8.568-2017.

Исследование проведено на коровах симментальской породы в естественно-географических, климатических и кормовых условиях Южного Урала с целью приобретения новых экспериментальных данных по показателям молочной продуктивности и качества продукции для последующего увеличения генетического потенциала симментальского скота путём генетического совершенствования. Помимо этого ставилась задача нахождения опытных данных использования генетического потенциала скота симментальской породы в Оренбургском крае для подъёма молочной продуктивности скота и качества молока. Материалом и методами исследования также являлись сравнительная характеристика молочной продуктивности и формирование модельного типа коров (n = 206). Исследуемые особи в зимний период содержались в коровниках и получали рационы, составленные по временам года согласно детализированным нормам кормления, поэтому обнаруженные отличия в показателях продуктивности являются результатом влияния генотипа особи.

Результаты исследования. Проведённое исследование, направленное на изучение продуктивных качеств чистопородного симментальского скота, является актуальным. Разработка методов генетического совершенствования симментальской породы, обоснование интенсивности использования чистопородных генотипированных коров, изучение их молочной продуктивности является важной проблемой и определяет народно-хозяйственное значение задачи. В начале 2019 года возникла необходимость углублённого изучения особенностей молочной продуктивности чистопородных симментальских коров в сравнительном аспекте в зависимости от генотипа при выращивании и использовании их по технологии, принятой в молочном скотоводстве в зоне резко континентального климата Южного Урала.

В процессе проведения опыта локусы СБЫЪ и ЬОВ изучались с использованием метода ПЦР-КРЬР. Для обоих локусов генов были идентифицированы три генотипа (АА, АВ, ВВ) и два аллеля (А, В). Аллели и частота генотипа локусов С5Ж3 и ЬОВ симментальских коров (п = 206), разводимых в природно-климатических условиях Оренбургской области, представлены в таблице 1.

1. Полиморфизм локусов генов каппа-казеина и лактоглобулина при изучении у симментальских коров в резко континентальных условиях Оренбургской области

Ген Генотип n Частота Частота встречаемости аллеля

CSN3 АА 129 0,626 pA - 0,836 qB - 0,664

AB 63 0,306

BB 14 0,068

LGB АА 67 0,325 Pa - 0,679 qB - 0,821

AB 120 0,583

BB 19 0,092

Частоту встречаемости генотипов определяли по формуле

р = п / N. где р - частота генотипа;

п - количество особей, имеющих определённый генотип; N - число особей.

Частоту отдельных аллелей определяли по формулам:

_ (2пАА + пАВ) _ (2пВВ + пАВ) РА _ 2N ' ЧВ _ 2N > где РА - частота аллеля А; дВ - частота аллеля В; N - общее число аллелей.

В исследуемых группах фиксировалась значительно более высокая частота аллеля А (0,836) по сравнению с аллелем В (0,664) для локуса С<^3. АА -генотип преобладал у коров

исследуемых групп (0,626) по сравнению с ЛВ-(0,306) и BB-генотипом (0,068). Аналогичные данные были опредлены в нескольких опытах и исследованиях, проведённых на местных породах крупного рогатого скота в Республике Румынии (симментальская), где была зарегистрирована повышенная частота аллелей A (от 0,679 до 0,761) по сравнению с B (от 0,239 до 0,313). Частоты генотипов достигали соответственно 0,461; 0,427 и 0,097 для ЛЛ, AB и BB. Для румынской местной породы Брауна в исследованиях, проведённых в 2008 и 2015 гг., повышенная частота аллеля B (0,625 - 0,63) по сравнению с аллелем A (0,37) в локусе CSN3 определена, хотя частота генотипа BB была зарегистрирована с более низким значением (от 0,3 до 0,33 ) по сравнению с AB-генотипом (0,63 - 0,58). Специальная порода молочного направления продуктивности (румынский чёрно-белый, голштин-фризский тип) имела повышенные частоты аллелей A (0,761), а также генотипов ЛЛ (0,609) и AB (0,304) по сравнению со значениями, полученными для B (0,239), и гомозиготный генотип BB (0,087) в локусе CSN3. Исследование, проведённое в 2012 г. в Чешской Республике, показало более низкую частоту генотипа ЛЛ (0,296) и увеличение доли AB (0,487) и BB (0,158) генотипов соответственно. В 2010 г. были обнаружены более высокие частоты ЛЛ (0,438) и AB (0,432) по сравнению с генотипами BB (0,13) в исследовании, проведённом на симментальских коровах.

Показатели полиморфизма локусов гена лак-тоглобулина были немного другими. Несогласованное распределение (аллели и частота генотипа в локусе) фиксировалось для частоты генотипов в локусе лактоглобулина. Максимально большая частота генотипа в локусе была выявлена для гетерозиготного генотипаAB (0,583) по сопоставлению с ЛЛ (0,325) и BB (0,092). Относительно более близкие результаты были найдены для двух частот аллелей в локусе лактоглобулина - 0,679 для Л, по сопоставлению с 0,821 для аллеля В (Р < 0,05), (табл. 1). Аналогичные результаты получены в сравнительном исследовании, проведённом в 2013 г. на румынских симментальских коровах, когда были найдены подобные значения для этих двух аллелей: 0,525 - для Л- и 0,451 - для В-аллелей, соответственно. Сравнимые результаты были предоставлены в исследовании (2010), проведённом в Румынии на коровах симментальской породы, которые записаны с частотой 0,515 для аллеля А и 0,481 -для аллеля В. Аналогичные результаты были представлены в исследовании, выполненном в 2010 г. на коровах симментальской породы, и определены более близкие значения для аллелей Л и В 0,543 и 0,449 соответственно.

Влияние локусов CSN3 и ЬОВ на показатели молочной продуктивности исследуемых

особей и качество молока представлены в таблице 2. Генотип гена каппа-казеина оказывает воздействие на показатели продуцирования молока и его качество. Повышенный надой молока отмечался для АА в каппа-казеин ло-кусе (5103,64 ± 111,31 кг). Этот результат был существенно больше (Р < 0,05), чем тот, который отмечен для генотипа ВВ (4705,05 ± 86,34 кг). Не очень существенные различия (Р > 0,5) были отмечены среди генотипов ЛЛ (5103,64 ± 111,31 кг) и ЛВ (4987,64 ± 116,62 кг). Количество получаемого молока от коров, обладающих генотипом АВ, определённо было намного большим (Р < 0,005) по сравнению с тем, что получено от коров, обладающих генотипом ВВ (4705,05 ± 86,34 кг). Полученные нами результаты подтверждают предыдущие исследования, в которых были получены результаты, указывающие на более низкое производство молока, связанного с генотипом ВВ. Для румынского крупного рогатого скота симментальской породы зарегистрировано более высокое производство молока, связанное с ЛЛ.

Коровы, обладающие ЛЛ-генотипом, имеют более высокий процент жира в молоке (4,11 ± 0,07 %) по сравнению с АВ-генотипом (4,09 ± 0,05 %) и ВВ-генотипом (4,07 ± 0,03 %). Эти результаты согласуются с предыдущими, полученными в 2005, 2007 и 2008 гг. В исследовании, проведённом на симментальских коровах в 2008 г., были найдены противоположные результаты, причём более высокое содержание жиров в молоке связано с генотипом ВВ (4,12 ± 0,3 %) по сравнению с ЛЛ-(4,04 ± 0,29 %) и ЛВ-(4,08 ± 0,32 %) генотипами. В 2013 г. получены аналогичные значения по содержанию жира в молоке между тремя генотипами, однако у коров с генотипом ВВ была тенденция к более высокому содержанию жира в молоке.

В нашем исследовании общий выход жира достигал значения 209,76 ± 4,27 кг, связанного с генотипом ЛЛ, и сопоставимое значение, связанное с генотипом АВ (203,99 ± 5,01 кг, Р > 0,5), но значительно выше по сравнению с генотипом ВВ (191,49 ± 3,46 кг). При оценке генотипов ЛЛ и ЛВ процентное содержание молочного белка было значительно ниже по сравнению с генотипом ВВ (3,26 ± 0,02 %, Р < 0,05, 3,28 ± 0,02 %, Р < 0,05, 3,32 ± 0,03 % соответственно). Эти результаты согласуются с предыдущими, полученными в 2002 и 2007 гг. Обнаружено, что более высокое значение для содержания молочного жира, связанное с генотипом ВВ, в исследовании, проведённом с использованием симментальских коров - 3,53 ± 0,18 % (ВВ), тогда как для АА-генотипа - 3,46 ± 0,19 %. В научной литературе приводятся данные, которые не указывают на существенное влияние генотипа на содержание молочного белка в молоке коров симментальской породы.

2. Влияние генотипа на производство молока и его состав в соответствии с локусами CSN3 и ЬОВ у коров симментальской породы в Оренбургской области

Ген, генотип п Надой молока, кг Содержание жира, % Содержание жира, кг Содержание белка, % Содержание белка, кг

CSN3

АА 129 5103,64 ± 111,31 4,11 ± 0,07 209,76 ± 4,27 3,26 ± 0,02 166,38 ± 3,13

АВ 63 4987,64 ± 116,62 4,09 ± 0,05 203,99 ± 5,01 3,28 ± 0,02 163,59 ± 4,41

ВВ 14 4705,05 ± 86,34 4,07 ± 0,03 191,49 ± 3,46 3,32 ± 0,03 156,21 ± 2,98

ЬОВ

АА 67 5016,00 ± 116,15 4,09 ± 0,05 205,15 ± 6,43 3,28 ± 0,05 164,52 ± 3,23

АВ 120 5122,05 ± 136,54 4,10 ± 0,07 210,00 ± 4,88 3,31 ± 0,03 169,54 ± 4,08

ВВ 19 4995,31 ± 109,12 4,11 ± 0,05 205,31 ± 6,79 3,29 ± 0,02 164,34 ± 3,36

В нашем исследовании общий выход белка (ген CSN3) не зависел от генотипа, средние значения для выхода молочного белка составляли 166,38 ± 3,13 кг для АА, 163,59 ± 4,41 кг - для АВ, 156,21 ± 2,98 кг - для генотипа ВВ соответственно. Эти результаты согласуются с результатами, ранее полученными в 2013 и 2008 гг. Значения столбцов с разными верхними индексами (а, Ъ, с) значительно различаются при Р < 0,05 в пределах одного и того же источника изменения.

По результатам научных исследований получены новые знания о показателях молочной продуктивности и составе молока для создания породной группы симментальских животных с повышенным генетическим потенциалом продуктивности. Также получены экспериментальные данные по использованию коров с локусами генов CSN3 и ЬОВ для увеличения продуктивности симментальской породы и создания на этой основе стада высокопродуктивного скота.

В результате выполнения исследования произведена оценка влияния генотипов локусов CSN3 и ЬОВ на производство молока и его состав у коров симментальской породы (разводимых на территории Оренбуржья). Для локуса CSN3 для аллеля А (0,836) выявлена значительно более высокая частота (Р < 0,005) по сравнению с аллелем В (0, 664) и АА (0,626) по сравнению с генотипами АВ (0,306) и ВВ (0,068) соответственно. АА-генотип, очевидно, тесно связан с более высокими показателями производства молока. При проведении исследования определены генотипы и частота аллеля локусов CSN3и ЬОВ, а также сопоставлены эти результаты с выходом молока и составом молока.

Вывод. Знание генетической структуры молочных коров позволит внедрять современные и быстрые методы в программы генетического улучшения, которые приведут к повышению эффективности молочных ферм и могут быть использованы в будущих программах селекции с использованием генетических маркеров. Важность исследования заключается в том, что он доказывает влияние отдельных генотипов коров симментальской породы на качество молока.

Исследования по изучению частоты аллелей и генотипов в локусах CSN3 и ЬОВ дали различные результаты. В связи с этим необходимо больше исследований выполнять в этом направлении на коровах молочных пород в природно-климатических условиях степной зоны Оренбуржья.

Литература

1. Технология производства продуктов животноводства / К.К. Бо-зымов, Е.Г. Насамбаев, В.И. Косилов [и др.]. Уральск, 2016. Т. 1. 480 с.

2. Показатели экономической эффективности выращивания крупного рогатого скота разного направления продуктивности в условиях Южного Урала / С.И. Мироненко, В.И. Косилов, Д.А. Андриенко [и др.] // Вестник мясного скотоводства.

2014. № 3 (86). С. 58 - 63.

3. Репродуктивная функция маточного поголовья при создании помесных мясных стад тёлок / Е.А. Никонова, В.И. Косилов, К.К. Бозымов [и др.] // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 2 (85). С. 49 - 57.

4. Панин В.А. Генетический контроль селекционного процесса в молочном скотоводстве // Эффективное животноводство. 2019. № 85 (153). С. 66 - 68.

5. Косилов В.И., Мироненко С.И., Никонова Е.А. Интенсификация производства говядины при использовании генетических ресурсов красного степного скота. М., 2010. 452 с.

6. Бейшова И.С., Траисов Б.Б., Косилов В.И. Ассоциация зпаЫ-полиморфизма гена инсулиноподобного фактора-1 (1^1-1) с мясной продуктивностью крупного рогатого скота аулиеколь-ской породы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 3 (71). С. 221 - 226.

7. Панин В.А. Некоторые показатели молочной продуктивности симментальских коров, их полукровных и трёхчетвертных помесей по голштинской породе // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 2 (85). С. 34 - 38.

8. Бельков Г.И., Панин В.А. Повышение генетического потенциала продуктивности и устойчивости к биотическим и абиотическим факторам крупного рогатого скота в условиях Южного Урала // Вестник мясного скотоводства. 2015. № 2 (90). С. 134 - 142.

9. Бельков Г.И., Панин В.А. Повышение генетического потенциала продуктивности симментальского и красного степного скота путём скрещивания с голштинской породой // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.

2015. № 4. С. 101 - 104.

10. Бельков Г.И., Панин В.А. Молочная продуктивность помесей, полученных от скрещивания коров симментальской породы с быками голштинской породы различных популяций // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2015. № 3. С. 47 - 49.

11. Бейшова И.С., Траисов Б.Б., Косилов В.И. Влияние парных сочетаний генов гормона роста и инсулиноподобного фактора роста-1 на признаки мясной продуктивности скота аулиеколь-ской породы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 4 (72). С. 267 - 271.

12. Панин В.А.Особенности формирования показателей молочной продуктивности первотёлок разных генотипов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.

2016. № 4 (60). С. 127 - 130.

Панин Виктор Алексеевич, доктор сельскохозяйственных наук, заведующий отделом животноводства

ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук»

Россия, 460051, г. Оренбург, пр. Гагарина, 27/1 E-mail: oniish@yandex.ru

The genotype assessment by the CSN3 and LGB genes, affecting the synthesis of milk protein and fat in the milk of Simmental cows

Panin Victor Alekseevich, Doctor of Agricultura

Federal Reseach Center for of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Akademy of Sciences

27/1 Gagarin Ave., Orenburg, 460051, Russia

E-mail: oniish@yandex.ru, tel. 43-01-62, 8(919)852-33-38

The article presents preliminary results of a study on the influence of the CSN3 and LGB genotypes on milk yield and milk composition. It has been established that for the CSN3 locus, higher milk production rates of cows are associated with genotypes AA and AB. Homozygous BB genotype in cows negatively correlates with milk yield. The percentage of fat in milk is positively affected by the AA genotype. It was also found that the genotypes AA and AB are negatively correlated with the percentage of protein in milk compared to the BB genotype. For the LGB gene locus, the AB genotype was positively associated with milk yield. A significantly higher fat content was recorded in the homozygous BB genotype. The percentage of protein in milk is negatively associated with the LGB genotype. No significant differences between the three genotypes were detected. The effect of individual genotypes of Simmental cows on milk quality has been proven. Knowledge of the genetic structure of dairy cows allows the introduction of modern and fast methods in genetic improvement programs that will increase the efficiency of dairy farms and can be used in future breeding programs using genetic markers.

Key words: milk protein, Simmental, cattle, cow, genotype, genetic control, polymorphism.

-♦-

УДК 636.1:636.06:798.26

Результаты бонитировки лошадей верховых пород и их взаимосвязь с работоспособностью

Е.М. Бачурина, канд. с.-х. наук; В.И. Полковникова, канд. с.-х. наук

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ

Цель исследования - оценка двигательных и прыжковых качеств верховых лошадей и их влияния на работоспособность. Проанализированы результаты оценки верховых лошадей спортивного направления по происхождению, типичности, экстерьеру, их двигательные и прыжковые качества, работоспособность в соревнованиях по конкуру и манежной езде. Установлено, что в результате проведённой бонитировки кобылы тракененской породы были отнесены к классу элита II категории, а жеребцы тракененской породы и представители остальных пород - к классу элита III категории, их балльная оценка по всем признакам отвечает минимальным требованиям. Наивысший балл за работоспособность в соревнованиях по манежной езде за 2017 и 2018 гг. получили лошади ганноверской породы - 2,76 и 2,85 балла соответственно. Они же отличались самым высоким результатом по двигательным и прыжковым качествам. Наибольшую работоспособность в конкуре в 2016 г. и 2017 г продемонстрировали спортивные помеси (3,76 и 4,14 балла), а в 2018 г. - лошади ганноверской породы, их оценка составляла 4,90 балла.

Ключевые слова: коневодство, верховые породы, тракененская, ганноверская, спортивная помесь, бонитировка, двигательные и прыжковые качества, работоспособность.

Экстерьерные и конституциональные особенности лошадей в спортивном коневодстве играют важную роль, так как для разных видов конного спорта требуются лошади определённого телосложения и темперамента [1 - 5].

Испытания молодняка племенных лошадей верховых пород - это часть селекционно-племенной работы, проводимой в коневодстве [6 - 10]. Цель испытаний заключается в выявлении и оценке врождённых рабочих качеств. Испытания

молодняка верховых пород лошадей предусмотрены таким образом, чтобы минимизировать воздействие спортсмена на результаты проверки спортивных качеств лошадей. Прыжковые качества определяются в шпрингартене. Такой способ позволяет ускорить процесс напрыгивания, так как опыт прыжка вырабатывается в критериях абсолютной свободы движений на базе их натуральной координации и позитивной двигательно-пищевой мотивации, в результате чего совершенствуются