Геномное сканирование, контроль происхождения. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Валидация панели SNP-маркеров для контроля происхождения локальных российских пород овец
Статья научная
Создание панелей для контроля происхождения овец на основе наиболее высокоинформативных SNP (single nucleotide polymorphism) с частотой минорных аллелей MAF ≥ 0,3 - актуальная проблема овцеводства. Международным обществом генетики животных (International Society for Animal Genetics, ISAG) предлагается использование панели происхождения из 88 аутосомных SNP, разработанной Международным консорциумом по геномике овец (International Sheep Genomics Consortium, ISGС). Однако эта панель базируется на результатах оценки ДНК-профилей только североамериканских, новозеландских и австралийских пород овец. Российские породы не были включены в исследование, и вопрос о возможности применения панели ISAG для подтверждения достоверности их происхождения остается открытым. Мы провели полногеномное исследование SNP у четырех аборигенных российских пород овец - романовской (ROM, n= 22), забайкальской тонкорунной (ZBL, n = 7), полугрубошерстной бурятской овцы Буубей (BUB, n= 15) и тувинской короткожирнохвостой (TUV, n = 16) с использованием Ovine SNP50k BeadChip. Обработку полученных данных проводили для общего числа маркеров (54241 SNP) и для 88 аутосомных SNP, рекомендованных ISAG. Для оценки информативности панели в контроле происхождения для каждой из пород и для всей выборки в целом определяли долю MAF≥ 0,3, среднюю частоту MAF, вероятность совпадения генотипов (PI) и вероятности исключения в качестве родителей (P1, P2, P3). Универсальность панели оценивали посредством сравнения степени генетической дифференциации пород на основании всего спектра SNP и панели ISAG, используя в качестве критериев значения индекса F st (AMOVA) при парном сравнении и результаты анализа главных компонент (PCA плот). Для расчетов использовали программное обеспечение Plink 1.09 и GenAlEx 6.5. По результатам контроля качества всей выборки было отобрано 47385 SNP со средним значением MAF = 0,292±0,131. Значение MAF для 88 SNP происхождения составило 0,380±0,091. Большая часть SNP (81,8 %) оказались информативными (MAF ≥ 0,3). Доля информативных SNP различалась между породами и составляла 56,8 % у ROM, 63,4 % - у ZBL, 71,6 % - у BUB и 72,7 % - y TUV. При этом 21 SNP (23,9 %) были высокоинформативны во всех четырех породах; 37 SNP (42,0 %), 17 SNP (19,3 %) и 10 SNP (11,4 %) оказались информативными соответственно в трех, двух или только в одной породе. Маркер DU196132_525.1 был мономорфен у овец TUV (MAF = 0). Три SNP с MAF st при использовании 88 SNP по сравнению с полногеномными SNP-профилями при сохранении характера выявленных связей подтвердили высокую универсальность панели ISAG. Низкая породная зависимость SNP панели подтверждалась формированием на PCA плоте слабо консолидированных перекрывающихся массивов, соответствующих отдельным породам. Вероятность совпадения генотипов по 88 SNP составила от 4,32×10 -33 у TUV до 7,48×10 -33 у BUB. Вероятность исключения в качестве родителя составила P1 ≥ 99,99 % для всех четырех пород. Значение P2 оказалось максимальным для TUV (P2 ≥ 99,99 %), для трех остальных пород - P2 ≥ 99,98 %, значение P3 для всех пород было A 99,99 %. Полученные нами данные, хотя и обнаруживают некоторую породную зависимость панели ISAG, в целом показывают ее пригодность для контроля достоверности происхождения четырех аборигенных российских пород овец.
Бесплатно
Статья научная
Создание специализированных линий - один из приемов генетического совершенствования и сохранения биоразнообразия пород и популяций медоносной пчелы. Серая горная кавказская порода ( Apis mellifera caucasica L.) выделяется среди прочих по комплексу хозяйственно полезных признаков (самый длинный хоботок, высочайшая работоспособность и продуктивность, использование широкого видового состава медоносов, чрезвычайно слабая ройливость, миролюбие и др.). Целью настоящего исследования была сравнительная оценка разнообразия и степени дифференциации линий A . m . caucasica на основании данных морфометрического анализа и микросателлитов (MС). Материалом для исследований служили рабочие пчелы пяти линий (I - линия № 19, с. Медовеевка; II - линия № 13, ПГТ Красная Поляна; III - линия № 12, ПГТ Красная Поляна; IV - линия № 49, с. Калиновое Озеро; V - линия № 34, с. Аибга; n = 728) с пяти пасек в районе Большого Сочи (Краснодарский край). Для морфометрического анализа измеряли длину хоботка (ДХ, мм), ширину 3-го тергита (ШТ, мм) и рассчитывали кубитальный индекс (КИ). Молекулярно-генетические исследования проводили по семи локусам МС (A024, A88, A113, AP043, HB-C16-05, HB-THE-03, HB-C16-01). Степень межсемейной изменчивости по морфометрическим показателям определяли методом двухфакторного иерархического дисперсионного анализа. Генетические различия между семьями по МС оценивали по показателям F st при парном сравнении. Полученную матрицу использовали для PCA-анализа (principal component analysis). Для количественной оценки межсемейной изменчивости внутри линий рассчитывали индексы F st, R st (AMOVA). Степень дифференциации линий по морфометрическим признакам определяли посредством расчета евклидовых дистанций. Полученные значения использовали для построения дендрограммы подобия методом одиночной связи (single linkage) в алгоритме иерархической кластеризации. Степень дифференциации линий по МС оценивали на основании расчета значений генетических дистанций по М. Nei. Дендрограмму подобия строили с помощью метода UPGMA. Для расчетов использовали программное обеспечение STATISTICA, GenAlEx (v. 6.5.1), PAST (v. 3.03). Результаты морфометрического анализа показали наличие достоверных различий между линиями по ДХ и Ш3Т, тогда как в отношении КИ различий не обнаружили. Установлена большая гетерогенность в отношении изучаемых признаков в линиях II и V и, напротив, большая консолидация в линиях III и IV. Пчелы линии I существенно отличались от остальных по обоим показателям, однако характеризовались значительными межсемейными различиями по ДХ. Анализ МС профилей выявил сходные тенденции при оценке степени внутрисемейной и межсемейной изменчивости. В линии I наблюдается избыток гетерозигот (F is = -0,048), что можно рассматривать как указание на высокую гетерогенность. Пчелы этой линии характеризовались минимальной индивидуальной (F it = 0,052) и максимальной межсемейной (F st = 0,124) изменчивостью. В линиях II-V наблюдали дефицит гетерозигот (F is= 0,062-0,128), относительно высокую индивидуальную изменчивость (F it = 0,143-0,189) и более низкие по отношению к линии I значения межсемейной изменчивости (F st = 0,095-0,104). Наименьшие межсемейные различия были отмечены в линиях III и IV (F st 0,096 и 0,095). Анализ дифференциации изучаемых линий по морфометрическим признакам и МС выявил различия в структуре генеалогического дерева. Дендрограмма, построенная по МС, была отражением географической удаленности изучаемых линий. Структура генеалогического дерева, построенного по морфометрическим признакам, не отражала ни географическую общность (различия) происхождения, ни сходство (различия) в хозяйственно полезных признаках у изучаемых линий. Таким образом, при исследовании морфометрических показателей и МС обнаружены сходные тенденции в оценке внутрисемейной и внутр
Бесплатно
Полилокусное генотипирование крупного рогатого скота по участкам гомологии к ретротранспозонам
Статья научная
Задачи интенсификации животноводства привели к необходимости развития генетических методов селекционной оценки животных (genomic breeding values - GBV). В этих целях применяются подходы, основанные на выявлении ассоциаций изменчивости признаков продуктивности животных в связи с полиморфизмом разных геномных элементов, начиная от микросателлитных локусов до миллионов мононуклеотидных полиморфизмов при полногеномном секвенировании. Несмотря на большой объем накопленных данных до сих пор остаются актуальными разработки относительно простых, быстрых и доступных для интерпретации методов полилокусного генотипирования (геномного сканирования) для решения таких традиционных проблем, как выявление «генофондного стандарта» пород, и задач геномной селекции. Одним из таких методов полилокусного генотипирования может быть использование мобильных генетических элементов (наиболее полиморфных геномных участков) в качестве «якорных» последовательностей. В этом отношении особый интерес представляют видоспецифичные ретротранспозоны, которые встречаются в геноме крупного рогатого скота с высокой частотой, такие как L1_BT LINE и эндогенный ретровирус ENV1_BT. В этой связи целью настоящей работы был сравнительный анализ полиморфизма участков геномной ДНК, фланкированных инвертированными повторами нуклеотидных последовательностей, гомологичных фрагментам этих ретротранспозонов, у специализированных молочных пород (айрширский и черно-пестрый голштинизированный скот) и мясной калмыцкой породы. Выявленный нами ранее продукт рекомбинации между ними оказался консервативным у исследованных пород, что, по-видимому, свидетельствует о древности его формирования. Поскольку генетические взаимоотношения, выявленные на основании анализа распределения и полиморфизма длин участков ДНК, фланкированных инвертированными повторами ENV1_BT, демонстрируют существенные различия между специализированными молочными и местной мясной породами, но характеризуются низкой внутрипородной изменчивостью, это позволяет прийти к заключению об относительно низкой транспозиционной активности ENV1_BT. Значения полиморфного информационного содержания (PIC) спектров, полученных с праймером к участку энлогенного ретровируса ERV1_BT, варьировали у разных пород от 0,075 до 0,089. Распределение инвертированных повторов участков гомологии к L1_BT имело другой характер и оказалось неодинаковым у разных пород и внутри пород, значения PIC были существенно выше и варьировали от 0,062 до 0,260. Таким образом, использование мобильных генетических элементов для полилокусного генотипирования оказывается эффективным при решении задач частной генетики и селекции животных, однако зависит от транспозиционной активности этих элементов. Судя по полученным данным, для оценок генетической дифференциации пород и выявления «генофондного стандарта» удобными маркерами представляются инвертированные повторы ENV1_BT, а при изучении индивидуальной внутрипородной изменчивости с этой целью следует использовать более транспозиционно активные элементы L1_BT.
Бесплатно
Статья научная
Северный олень ( Rangifer tarandus ), единственный представитель рода Rangifer, принадлежит к числу наиболее интересных объектов исследования генетического разнообразия. Создание панелей STR (short tandem repeats) маркеров - один из приемов изучения генетической структуры популяций и оценки достоверности происхождения животных. Целью настоящей работы стала разработка мультилокусной панели анализа STR маркеров и оценка ее информативности для контроля достоверности происхождения и изучения биоразнообразия российских популяций северного оленя. В качестве биологического материала для исследований использовали образцы тканей (пробы уха) северного оленя эвенской (EVN, n = 44), эвенкийской (EVK, n = 44), ненецкой пород ( n = 45) и оленей тувинской популяции (TUV, n = 35). ДНК выделяли с использованием колонок фирмы «Nexttec» (Германия) согласно рекомендациям фирмы-изготовителя. Полиморфизм девяти STR (NVHRT76, RT9, NVHRT24, RT30, RT1, RT6, RT27, NVHRT21, RT7) определяли по собственным методикам с использованием ДНК-анализатора ABI3130xl («Applied Biosystems», США). Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета MS Excel 2007 с плагином GenAIEx v. 6.5, программного обеспечения MSA 4.05, Phylip, v. 3.5c, Treev32 и Structure, v. 2.3.4. Исследуемые популяции северного оленя характеризовались относительно высокой степенью генетического разнообразия. Среднее число аллелей на локус составило 6,11±0,56 у TUV; 6,67±0,50 - у NEN; 8,00±0,76 - у EVN и 8,89±0,65 - у EVK. Наименьшим числом эффективных аллелей на локус характеризовалась популяция TUV (3,37±0,47), максимальным - EVK (4,89±0,46), популяции EVN и NEN занимали промежуточное положение (соответственно 4,42±0,53 и 3,90±0,38). Число аллелей в отдельных локусах варьировало от 4 (в локусах NVHRT21 и NVHRT24 у TUV) до 12 (в локусе RT7 у EVK и в локусе RT1 у EVN). Вероятность совпадения генотипов (PI) по девяти локусам составила от 1,8½10 -9 у NEN до 5,9½10 -11 у EVK, что подтвердило высокую информативность предложенной панели в контроле достоверности происхождения. Расчет среднего значения коэффициента членства Q в i -м кластере для наиболее вероятного числа кластеров k = 3 и k = 4 (Q i/k) показал неоднородность генетической структуры всех исследованных популяций. Наибольшей генетической обособленностью характеризовались популяции TUV (Q 2/3 = 0,899±0,034, Q 3/4 = 0,883±0,035) и NEN (Q 3/3 = 0,885±0,031, Q 4/4 = 0,813±0,038). Изучаемые популяции пород EVN и EVK были дифференцированы в меньшей степени, и четкой кластеризации между ними не обнаружили. Расчет значения R st (AMOVA) показал, что общая молекулярная изменчивость была на 11,4 % обусловлена различиями между популяциями и на 88,6 % - индивидуальными различиями между животными (p st при парном сравнении были выявлены сходные тенденции. Популяция TUV характеризовалась наибольшей удаленностью от остальных (D Nei = 0,283-0,502, F st = 0,299-0,452), при этом она оказалась наиболее дифференцирована от NEN и более близка к EVN. Минимальные генетические различия отмечались между EVN и EVK (D Nei = 0,068, F st = 0,032). Полученные результаты подтвердили высокую функциональную емкость разработанной STR панели как для анализа достоверности происхождения, так и для изучения биоразнообразия российских популяций северного оленя.
Бесплатно
