Геномика, генофонд, репродуктивные биотехнологии: к 95-летию Федерального исследовательского центра животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Стерлядь (Acipenser ruthenus Linnaeus, 1758) относиться к видам осетровых рыб, представляющих интерес для выращивания в аквакультуре, поскольку характеризуется ранним половым созреванием и хорошо адаптируется к условиям содержания. В связи с развитием товарной аквакультуры возрастает спрос на разведение стерляди, имеющей высокую скорость роста, что обеспечивает наибольший экономический эффект. Для генетического улучшения популяций аквакультурной стерляди по этому экономически значимому признаку важно идентифицировать полиморфизмы, значимо связанные с особенностями роста рыбы. Удобный и эффективный подход к выявлению молекулярных маркеров, влияющих на полигенные признаки, - изучение ассоциаций между полиморфизмами в генах-кандидатах и показателями продуктивности. Известно, что инсулиноподобный фактор роста 1 (insulin-like growth factor 1, IGF1) играет важную роль в росте и развитии позвоночных. В представленной работе мы впервые секвенировали последовательности кДНК паралогичных генов инсулиноподобного фактора роста 1 стерляди и выявили на 7-й хромосоме несинонимичный полиморфизм (400 С > А) в 1-м экзоне и синонимичный SNP (479 С > А) - во 2-м экзоне. Также получены данные о влиянии генотипа по SNP (400 С > А) гена IGF1 на размеры и массу стерляди. Нашей целью было изучение полиморфизма кодирующей части гена IGF1 с помощью секвенирования кДНК, идентификация SNP и проведение ассоциативных исследований генотипов по размерно-весовыми показателями стерляди. Исследования проводили на сухонской (n = 58) и окской (n = 44) популяциях стерляди, содержащихся в установке замкнутого водоснабжения (ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, 2023 год). Окская популяция стерляди была привезена с Можайского производственно-экспериментального рыбоводного завода (Можайский городской округ, Московская обл.), сухонская - получена в ООО РТФ «Диана» (Кадуйский р-н, Вологодская обл.). Было выполнено чипирование рыбы и создана база данных, в которую заносили результаты бонитировки. Измерения проводили по 11 морфометрическим признакам. Тотальную РНК выделяли из фрагментов печени, мозга, мышцы, сердца и из крови с помощью комплекта реагентов РНК-ЭКСТРАН (НПО «Синтол», Россия). Синтез первой цепи ДНК на РНК-матрице проводили с использованием набора реагентов для проведения обратной транскрипции (НПО «Синтол», Россия). Геномную ДНК экстрагировали из консервированных в спирте фрагментов плавников с использованием набора для выделения геномной ДНК ДНК-ЭКСТРАН (НПО «Синтол», Россия). ПЦР выполняли на амплификаторе Thermal Cycler SimpliAmp («Thermo Fisher Scientific, Inc.», США). Детекцию результатов ПЦР осуществляли в 1-2 % агарозном геле с использованием колориметрической системы гель-документирования Uvitec FireReader V10 imaging System («Cleaver Scientific», Великобритания). A. ruthenus относится к тетраплоидным видам, поэтому подбор специфичных праймеров проводили к двум паралогичным генам, локализованным на 7-й и 14-й хромосомах. Последовательности ДНК определяли методом секвенирования по Сэнгеру на генетическом анализаторе Нанофор 05 (НПО «Синтол», Россия) с использованием набора GenSeq (НПО «Синтол», Россия) согласно инструкциям производителя. Полиморфизм гена (С → A в позиции 400 Accession No. XM_034024781.3) определяли методом ПЦР в режиме реального времени (ПЦР-РВ) на приборе QuantStudio 5 («Thermo Fisher Scientific», США). Работу с полученными нуклеотидными последовательностями генов выполняли с помощью специального программного обеспечения Mega7. В результате множественного выравнивания были идентифицированы несинонимичный (400 С > А) и синонимичный (479 G > A) однонуклеотидные полиморфизмы (7-я хромосома). Несинонимичная мутация в позиции 400 С > А приводила к замене аминокислоты пролина (триплет ССТ) на гистидин (триплет САТ) и, как следствие, к изменению пространственной структуры белка и его функций. Ассоциативные исследования генотипов по локусу 400 С > А с размерами и массой стерляди показали, что рыбы с генотипом СС имели достоверно большую массу тела, общую длину, длину тела до конца средних лучей, пектровентральное расстояние и наибольший обхват тела (р А на общую длину стерляди (р А гена IGF1 можно рассматривать как потенциальный генетический маркер для отбора по показателям роста у стерляди. Однако мы считаем необходимым провести дополнительные ассоциативные исследования на более многочисленной популяции, а также изучить влияние комплексных генотипов на показатели роста.
Бесплатно
Статья научная
Технология получения эмбрионов методом клонирования ядер соматических клеток (somatic cell nuclear transfer, SCNT) может быть применена в овцеводстве для решения задач по размножению и сохранению ценных животных, а также созданию новых генотипов методами геномного редактирования. Вместе с тем эффективность SCNT у Ovis aries остается сравнительно низкой и существует необходимость в оптимизации ее отдельных этапов. В представленной работе была поставлена цель оценить результативность технологии SCNT в зависимости от применяемой среды in vitro созревания (in vitro maturation, IVM) ооцитов, их возраста на момент начала процедуры энуклеации и переноса соматической клетки (СК) в перивителлиновое пространство полученных цитопластов (nuclear transfer, NT), а также условий подготовки СК - продолжительности их сывороточного голодания (СГ) в культуре и длительности хранения в суспензии накануне NT. Изучали воздействие перечисленных факторов на образование цитогибридов в процессе слияния энуклеированного ооцита и СК (доля слияния), а также на развитие клонированных эмбрионов (доля дробления цитогибридов). Выделенные post mortem ооцит-кумулюсные комплексы (ОКК) созревали в ТС-199 или в среде BO-IVM от «IVF Bioscience» (Великобритания). Для NT использовали ооциты с первым полярным тельцем (ППТ) в возрасте от 20 до 23 ч (с момента начала IVM), а также фетальные фибробласты (ФФБ) в качестве донорских СК. Последние накануне культивировали до 80-100 % монослоя с последующей инкубацией в условиях СГ (для синхронизации клеточного цикла) в течение 24 или 48 ч. К процедуре переноса в энуклеированный ооцит готовили суспензию ФФБ, которую хранили до NT на протяжении различных периодов времени (£ 30, 31-90, 91-150 и > 151 мин). Полученные в результате NT-реконструирования клеточные комплексы подергали процедуре электрослияния, образовавшиеся цитогибриды активировали, после чего культивировали в течение 2 сут для эмбрионального развития. Доля слияния значимо не различалась между экспериментальными группами и варьировалась от 31 до 42 %. Также не различалась доля дробления цитогибридов, если созревание ооцитов происходило в среде ТС-199 или BO-IVM (соответственно 47,1±2,40 % и 50,9±3,30 %). Когда для процедуры NT использовали ооциты с ППТ в возрасте 22 ч, выход клонированных эмбрионов составил 55,8±3,78 %. Для более ранних ооцитов результат был сопоставимым, а более возрастные (23 ч) показали его существенное ухудшение (до 39,3±6,69 %, p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Геномные исследования домашних коз (Capra hircus L.): современное состояние и перспективы (обзор)
Статья обзорная
Домашняя коза (Capra hircus L.) - это универсальный вид мелкого рогатого скота, разводимый на всех континентах, геномные особенности которого становятся предметом исследования для научных коллективов во всем мире (A.M.A.M. Zonaed Siddiki с соавт., 2020; М.И. Селионова с соавт., 2021). Цель обзора - отразить результаты недавних исследований геномов домашних коз с использованием ДНК-чипов и анализа последовательностей полных геномов (WGS) и составить список генов-кандидатов, выявленных с помощью WGS анализа, которые ассоциированы с экономически значимыми и адаптивными признаками у домашних коз. В настоящем обзоре обобщены и проанализированы результаты исследований WGS с 2020 по 2024 год. Представлен список генов-кандидатов, идентифицированных на основе WGS и ассоциированных с экономически значимыми и адаптивными признаками у домашних коз. Проведен анализ применяемых методических и биоинформатических подходов для изучения WGS домашних коз. С помощью ДНК-чипов установлены генетические взаимосвязи различных пород и популяций коз (T.E. Deniskova с соавт., 2021; V. Mukhina с соавт., 2022; A. Manunza с соавт., 2023), оценено их генетическое разнообразие (B.A. Vlaic с соавт., 2024; G. Chessari с соавт., 2024), изучена интрогрессия с дикими видами рода Capra (H. Asadollahpour Nanaei с соавт., 2023; N. Pogorevc с соавт., 2024). Снижение стоимости WGS (B. Gu с соавт., 2022) стимулировало рост числа генерируемых WGS коз (S. Belay с соавт., 2024). Выявлены гены, находящиеся под давлением конвергентного отбора у овец и коз, включая DGKB , FAM155A, GRM5 (J. Yang с соавт., 2024) и CHST11 (L. Tao с соавт., 2021). Показано, что увеличение числа копий гена GBP1 связано с иммунорезистентностью и многоплодием (R.Q. Zhang с соавт., 2019; R. Di Gerlando с соавт., 2020; M. Arslan, 2023). Идентифицирована большая группа генов, влияющих на молочную продуктивность, - ANPEP (J. Ni с соавт., 2024), ERBB4 (Z. Liu с соавт., 2024), NCAM2 (Z. Amiri Ghanatsaman с соавт., 2023), GLYCAM1 (J. Xiong с соавт., 2023; H.B. Gebreselase с соавт., 2024), на качество туш - ACOX1 , PGM1 (Z.X. An с соавт., 2024 ), ZNF385B и MYOT (H.B. Gebreselase с соавт., 2024), на рост - HMGA2 и GJA3 (C. Li с соавт., 2024), живую массу - STIM1 и ADM (R. Saif с соавт., 2021), а также шерстную продуктивность - CCNA2 (Y. Rong с соавт., 2024) и FGF5 (Q. Zhao с соавт., 2024). Обнаружены гены TSHR и STC1 , связанные с одомашниванием у швейцарских пород (H. Signer-Hasler с соавт., 2022). Выявлены гены, вовлеченные в формирование защитных реакций при заболеваниях и действии неблагоприятных климатических факторов: PIGR , TNFAIP2 (Q. Chen с соавт., 2021 , 2022), KHDRBS2 (X. Sun с соавт., 2022), PPP2R3C (R. HuangFu с соавт., 2024), GNG2 (Z.X. An с соавт., 2024), HOXC12 и MAPK8IP2 (O. Sheriff с соавт., 2024). При полногеномном поиске ассоциаций (GWAS) на основе WGS идентифицированы гены-кандидаты, ассоциированные с размерами туловища, включая гены FNTB, CHURC1 (R. Yang с соавт., 2024), PSTPIP2 и SIPA1L (B. Gu с соавт., 2022), и с молочной продуктивностью (H. Wu с соавт., 2023). Гены-кандидаты выявлены на 21 из 29 аутосом, при этом наибольшее их число к настоящему времени идентифицировано на CHI5 (9 генов), CHI18 (8 генов), CHI1, CHI3, CHI57 и CHI23 (по 7 генов на каждой хромосоме). Таким образом, сформирован список целевых генов-кандидатов, которые могут быть использованы в программах маркер-ориентированной селекции.
Бесплатно
Статья научная
Поиск генетических вариантов, влияющих на рост и развитие коз, актуален для создания специализированной мясной породы и повышения продуктивности животных. В настоящей работе впервые идентифицированы 34 потенциальных QTL, сопряженных с генами, ассоциированными с параметрами роста и развития, мясной продуктивностью и воспроизводительными качествами, адаптационными способностями, развитием волосяных фолликулов, молочной продуктивностью и доместикацией у коз из группы возвратных кроссов ресурсной популяции, полученных при скрещивании местных карачаевских коз, гибридных по дикому туру, c производителями калахарской породы. Цель исследований - идентифицировать гены-кандидаты, ассоциированные с хозяйственно полезными признаками в специально созданной ресурсной популяции коз (Capra hircus ). Исследования проводили в 2021-2023 годах в ФГБНУ Федеральный исследовательский центр животноводства - ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Объектом были кроссы животных из специально созданной ресурсной популяции коз (n = 237), в том числе 109 козликов и 128 козочек. Кроссы были получены при скрещивании местных карачаевских коз, генотип которых несет до 25 % генов дикого тура (3/4 карачаевская коза × 1/4 дикий тур) и калахарских козлов-производителей красной масти (порода Kalahari Red). При создании базы фенотипов учитывали параметры роста и развития молодняка коз, которые соответствовали среднему возрасту в 10, 110, 190 и 390 сут, что соизмеримо с учетом величин при рождении, в 3-4 мес, 6 и 12 мес. Фиксировали следующие параметры роста и развития: живая масса, высота в холке, высота в спине, высота в крестце, высота в маклоках, высота в седалищных буграх, косая длина туловища, обхват груди, обхват пясти, ширина груди в плечах, глубина груди, ширина в маклоках, ширина в седалищных буграх, длина головы. Генотипирование экспериментальных животных проводили на основе SNP-панелей средней плотности ДНК-чипа Caprine SNP 50K BeadChip (59727 точечных мутаций) («Illumina, Inc.», США). GWAS анализ выполняли по стандартной линейной регрессионной модели, реализованной в программе Plink 1.9, с учетом популяционной структуры изучаемой выборки коз. Аннотацию генов осуществляли с использованием международной базы данных NCBI по сборке генома ARS1.2 Capra hircus (goat). Всего было идентифицировано 1036 генов с входящими в них или находящимися вблизи ±0,2 Mb SNPs, сопряженными с изменчивостью фенотипических оценок по показателям экстерьера и живой массы молодняка коз из ресурсной популяции. Из них 341 полиморфизм был определен непосредственно в 326 генах на 1-29-й хромосомах. Для детального анализа выявленных в результате GWAS генов, в части их биологической функции, посредством генной онтологии проводили дальнейшее исследование с привлечением международной базы данных генетической информации DAVID. Наибольшее число выявленных ассоциаций (пределы значимости от p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Холмогорская и ярославская породы крупного рогатого скота наиболее распространены среди российских локальных пород. Однако история их возникновения и развития до сих пор остается предметом дискуссий и требует уточнений. Масштабное использование голштинских быков в качестве улучшателей могло привести к существенному изменению аллелофонда локальных пород. Включение в анализ музейных образцов позволяет прояснить историю становления пород, а также оценить, сохранились ли в современных холмогорской и ярославской породах предковые компоненты. В настоящем сообщении впервые описаны результаты анализа генетического разнообразия и структуры современного черно-пестрого скота в сравнении с предковыми популяциями с использованием ДНК-чипа высокой плотности, дана оценка влияния зарубежных пород на формирование генофонда холмогорского и ярославского скота в конце XIX-начале XX века. Целью нашей работы был анализ генетических взаимосвязей между предковыми и современными популяциями крупного рогатого скота черно-пестрого корня, оценка доли предковых компонентов в современных породах, уточнение истории происхождения и развития холмогорской и ярославской пород крупного рогатого скота на основании данных генотипирования с использованием ДНК-чипа высокой плотности. Выделение ДНК из музейных образцов проводили с использованием набора COrDIS Extract DECALCINE (ООО «ГОРДИЗ», Россия) с некоторыми модификациями протокола выделения ДНК, рекомендуемого производителем (увеличено время лизиса и объем реактивов на один образец). С помощью системы iScan («Illumina, Inc.», США) было проведено полногеномное генотипирование 68 музейных образцов с использованием ДНК-чипа высокой плотности (Bovine GGP HD BeadChip, «Illumina, Inc.», США), содержащего около 150 тыс. SNPs (single nucleotide polymorphisms). Полученные SNP-генотипы использовали для формирования объединенного набора данных, включающего SNP-генотипы 31 музейного (холмогорская порода, H_KHLM, n = 17; ярославская порода, H_YRSL, n = 12; великоросский скот, H_GRUS, n = 1; остфризский скот, H_OFRZ, n = 1) и 132 современных образцов (ярославская, YRSL, n = 53; холмогорская, KHLM, n = 26; голштинская, HLST, n = 54). Для оценки генетического разнообразия в каждой породе рассчитывали наблюдаемую (HO) и несмещенную ожидаемую (UHE) гетерозиготность, коэффициент инбридинга (UFIS) и показатель аллельного разнообразия, скорректированный на размер выборки (AR) с использованием R-пакета diversity. Генетические различия между породами оценивали в PLINK v1.90 методом анализа главных компонент (PCA) с визуализацией с помощью R-пакета ggplot2. Попарные дистанции для идентичных по состоянию (identical-by-state, IBS) фрагментов использовали для построения дендрограммы «сеть соседей» в программе SplitsTree 4.14.5. Попарные значения F ST были рассчитаны в R-пакете diveRsity и использовались для построения дендрограмм «сеть соседей» в программе SplitsTree 4.14.5. Кластерную структуру популяций исследовали в программе ADMIXTURE v1.23. Визуализация результатов анализа была выполнена с помощью R пакета BITE. Для оценки наличия и степени интрогрессии между породами проводили расчет показателей D-статистики и F4-статистики с использованием R пакета admixr. Для оценки степени дивергенции популяций и обмена генами между породами применяли программное обеспечение TreeMix 1.12. Аутгруппой при построении TreeMix дерева максимального правдоподобия (maximum likelihood, ML) послужила якутская порода. Результаты проведенных исследований указывают на более существенные изменения в генофонде ярославской породы за XX век по сравнению с холмогорской как за счет селекционного процесса, так и вследствие использования ограниченного числа производителей в связи со значительным снижением поголовья. Установлено, что аллельное разнообразие (AR) в предковых популяциях холмогорского и ярославского скота было достоверно (p ST = 0,040; D = 0,257) по сравнению с аналогичными показателями для H_YRSL и YRSL (F ST = 0,099; D = 0,353). Результаты анализа интрогрессии с помощью D- и F-статистики и анализа TreeMix подтвердили генетические связи между H_GRUS и H_YRSL. Показано присутствие в H_KHLM и H_YRSL некоторой доли геномных компонентов, характерных для остфризского скота, что подтверждает использование импортированного племенного материала в работе с российским локальным скотом на рубеже XIX-XX веков. В то же время в современных популяциях холмогорской и ярославской пород практически отсутствует интрогрессия голштинской породы, но сохранились геномные компоненты предковых популяций.
Бесплатно
Поиск генов, ассоциированных с возрастом начала яйцекладки у кур-несушек (Gallus gallus L.)
Статья научная
Возраст начала яйцекладки - важный селекционный признак, учитываемый при разведении сельскохозяйственной птицы, особенно при получении высокопродуктивных яичных кроссов. Выравненность по этому показателю в популяции кур-несушек, используемой в условиях промышленного производства яиц, приобретает особую актуальность, так как позволяет синхронизировать продолжительность продуктивного использования птицы и повысить общую яичную продуктивность стада. Начало периода яйцекладки зависит от ряда факторов и связано прежде всего с наступлением половой зрелости самок. На сельскохозяйственной птице в ряде исследований (в том числе полногеномных) показана генетическая обусловленность этого признака и выявлены соответствующие генетические маркеры для срока полового созревания и снесения первого яйца у несушек. Тем не менее этот вопрос все еще требует изучения с учетом особенностей видов, пород, кроссов, популяций. Мы провели полногеномные ассоциативные исследования (genome-wide association studies, GWAS) возраста начала яйцекладки у кур (Gallus gallus) F2 ресурсной популяции на основании данных полногеномного генотипирования. Цель работы - поиск однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphisms, SNPs) и идентификация генов, ассоциированных у кур-несушек с началом периода продуктивного использования. Исследования проводили на курах F2 модельной ресурсной популяции (n = 95), полученной посредством скрещивания двух пород, контрастных по показателям яичной продуктивности, - русская белая и белый корниш (физиологический двор ФГБНУ ФИЦ животноводства - ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, 2023-2024 годы). Птицу F2 ресурсной популяции генотипировали с использованием чипов средней плотности Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip («Illumina, Inc.», США). Для оценки возраста начала яйцекладки проводили индивидуальный учет показателей яичной продуктивности. В возрасте 12 нед птицу переводили на индивидуальное клеточное содержание. Возрастом начала яйцекладки считали возраст снесения полноценного яйца. На основании полученных генотипических и фенотипических экспериментальных данных выполнили GWAS анализ, используя программное обеспечение PLINK 1.9 (https://www.cog-genomics.org/plink/). Полученная F2 ресурсная популяция кур-несушек характеризовалась высокой вариабельностью возраста начала яйцекладки: внутрипопуляционные различия по этому показателю достигали 58,2 %. На основании проведенного GWAS анализа идентифицированы однонуклеотидные полиморфизмы и гены-кандидаты, ассоциированные с началом яйцекладки у кур исследованной F2 ресурсной популяции. Установлено 8 значимых SNPs (p -4), связанных с изученным показателем и локализованных на хромосоме GGA3. В области обнаруженных SNPs мы выявили 60 генов, в том числе 4 гена, совпадающих с позициями этих SNPs, - AIDA, NKAIN2, LIN9 и MAP4K3 . Результаты исследования могут быть использованы в геномной селекции кур на повышение яичной продуктивности и продуктивного потенциала.
Бесплатно
Статья научная
Геномы современных популяций сельскохозяйственных животных формировались под влиянием длительной селекции, следы которой можно детектировать с помощью биоинформатических подходов. Так, для анализа инбридинга в популяциях сельскохозяйственных животных используют сегменты гомозиготности (runs of homozygosity, ROH). Более того, ROH подходят для выявления признаков отбора через островки ROH. Распределение сегментов гомозиготности в геномах групп коз, разводимых на территории России, было изучено нами ранее, однако информация о признаках отбора в геноме этих групп коз до сих пор отсутствует. В настоящей работе впервые проведен поиск следов селекции в геномах пород и популяций коз, разводимых в России. Идентифицированы гены, локализованные в островках ROH на CHI12, CHI18, CHI25. Среди генов выявлены функциональные кандидаты, ассоциированные с шерстной (IFT88, CUX1) и молочной (LATS2) продуктивностью, регулирующие метаболизм (LCAT, PLA2G15, SMPD3), рост (SLC12A4, SH2B2) , репродуктивные (MRPL57, MICU2, SAP18) и иммунно-адаптивные функции (DDX28, IL17D) . Цель исследования - выявить геномные регионы, находящиеся под давлением селекции в российских популяциях коз, используя поиск островков ROH. Выборка коз (Capra hircus L.) включала следующие породы: алтайскую белую пуховую (n = 20), горноалтайскую пуховую (n = 33), дагестанскую пуховую (n = 34), дагестанскую шерстную (n = 20), оренбургскую (n = 32) и советскую шерстную (n = 29), а также популяцию местных карачаевских коз (n = 36). Геномные исследования популяций зааненской породы, разводимой в России, были проведены нами ранее, поэтому в представляемой работе SNP-профили зааненской породы (n = 33) были использованы как группа сравнения. ДНК выделяли из ушных выщипов с помощью набора ДНК-Экстран-2 (ООО «НПФ Синтол», Россия). SNP-профили были сгенерированы с использованием ДНК-чипа Illumina Goat SNP50 BeadChip («Illumina, Inc.», США) в рамках нашего предыдущего исследования. Работу проводили на базе ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста в 2021-2024 годах. Индивидуальная генетическая сеть была построена по принципу ближайшего соседа (Neighbor Net) в программе SplitsTree 4.14.5. Для поиска ROH в геноме исследуемых коз использовали метод последовательных прогонов, реализованный в пакете R «detectRUNS». В качестве индикаторов островков ROH были отобраны перекрывающиеся сегменты с минимальной длиной ROH в 0,3 Мb, которые встречались у более чем 50 % особей внутри своей группы. Поиск генов-кандидатов, локализованных внутри островков ROH, осуществляли с помощью онлайн-инструмента Genome Data Viewer (NCBI) по сборке генома домашних коз CHIR_1.0 (GCF_000317765.1). Генная онтология была проанализирована с использованием онлайн-ресурса DAVID (Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery). Островки ROH были обнаружены на 12-й хромосоме (CHI12) у горноалтайской, советской шерстной и дагестанской пуховой пород, а также на CHI18 и CHI25 у горноалтайской и алтайской белой пуховой пород. Во всех островках ROH были идентифицированы и аннотированы гены. Островок ROH на CHI12 включал 13 общих для четырех пород генов, среди которых наиболее значимыми были LATS2 (активация лактогенеза и потенциальное влияние на репродукцию), IL17D (функция иммунитета), IFT88 (ассоциация с тониной кашемировых волокон), MRPL57 (регуляция фолликулярной фазы эстрального цикла), MICU2 и SAP18 (развитие яичников и эмбрионов, спермиогенез). Внутри островка ROH на CHI18 были локализованы 16 генов, регулирующих липидный метаболизм (LCAT, PLA2G15 и SMPD3), вовлеченных в формирование реакции на гипоксию (DDX28) и связанных с развитием мышечных волокон (SLC12A4). Геномный регион на CHI25 включал гены PRKRIP, SH2B2, CUX1 и POLR2J, среди которых наиболее перспективными были CUX1, регулирующий развитие волосяных фолликулов, и SH2B2, ассоциированный с ростом и размерами туловища. Таким образом, наше исследование расширяет понимание геномной архитектуры российских локальных пород и популяций коз.
Бесплатно
Статья научная
Репродуктивная способность - один из основных показателей, определяющих племенную ценность самцов. Он зависит прежде всего от функционального состояния клеток семенников. Фертильность самцов определяется сложными физиологическими процессами, затрагивающими образование зрелых половых клеток - спермиев в процессе сперматогенеза. Формирование и накопление половых клеток происходит в семенных канальцах семенников, в связи с чем оценка развития гонад может служить одним из показателей, характеризующих сперматогенез и репродуктивный потенциал самцов. В ряде исследований на сельскохозяйственных животных, включая птицу, показана генетическая обусловленность этого признака. Выявлены соответствующие однонуклеотидные полиморфизмы SNPs и гены, детерминирующие рост и развитие мужских гонад. В настоящем сообщении представлены результаты GWAS-исследований массы и морфометрических показателей семенников петухов (Gallus gallus L.) F2 ресурсной популяции. Впервые идентифицированы новые достоверно значимые SNPs и гены-кандидаты (р -4), детерминирующие рост и развитие гонад у петухов. Целью работы был поиск и идентификация генов, ассоциированных с массой и морфометрическими параметрами семенников у петухов. Объектом исследований были петухи F2 модельной ресурсной популяции (n = 115), полученной посредством межпородного скрещивания двух пород - русская белая и белый корниш. Материалом для получения ДНК служила пульпа пера. ДНК выделяли с использованием коммерческого набора ДНК Экстран-2 (ООО «НПФ Синтол», Россия) в соответствии с протоколом, рекомендованным производителем. Генотипирование проводили с использованием чипов средней плотности Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip («Illumina, Inc.», США). В возрасте 63 сут после экспериментального убоя птицы определяли массу и изучали морфометрические показатели развития (длина, толщина) семенников. На основании полученных генотипических и фенотипических данных у петухов F2 ресурсной популяции был проведен GWAS-анализ с помощью программного обеспечения PLINK 1.9. Исследованная популяция петухов характеризовалась высоким коэффициентом изменчивости по изученным показателям. Коэффициент изменчивости по массе семенника достигал 96,1 %, по линейным промерам - 39,1 %. Масса и линейные промеры левого семенника были на 5-14 % выше значений, полученных для правого (р ≤ 0,05). GWAS-анализ выявил 36 достоверно значимых SNPs (р -4), ассоциированных с показателями роста и развития семенников петушков в возрасте 63 сут, в частности с массой, длиной и толщиной семенника - соответственно 3, 26 и 7 SNPs. SNPs были локализованы на хромосомах GGA1, GGA3, GGA6, GGA7, GGA12, GGA15 и GGA18. В области выявленных SNPs идентифицировано 156 генов, в том числе 16 генов, совпадающих с позициями таких SNPs, в частности 1 ген ( WNT7A ), связанный с массой семенников, 13 генов (LHFPL1, GALNT3, TMEM198, CACNA2D3, CCDC66, CACNA1D, DENND6A, CELSR3, WNT7A, IP6K2, ERC2, ABHD6, DEPDC5) - с длиной семенника, 3 гена (ESR1, POLE, RNFT2) - с толщиной семенника. Результаты исследования могут быть использованы в геномной селекции на повышение репродуктивного потенциала петухов.
Бесплатно
Статья научная
Повышение числа ооцит-кумулюсных комплексов (ОКК), получаемых за один сеанс пункции фолликулов (ovum pick-up, OPU), а также улучшение качества ОКК в отношении их компетенций к дальнейшему развитию - ключевые факторы эффективного использования коров-доноров в программах по получению эмбрионов in vitro (IVP). Изменения метаболического статуса, обусловленные нарушением обмена веществ, могут создавать неоптимальное микроокружение для ооцитов, оказывая тем самым негативное влияние на их качество и успех программ OPU/IVP. В настоящей работе впервые выявлена связь некоторых биохимических показателей сыворотки крови у коров истобенской породы с числом и качеством ооцитов и их компетенцией к дальнейшему развитию в системе in vitro. Целью работы было изучение ассоциаций содержания метаболитов в сыворотке крови с фолликулярным паттерном яичников, результативностью УЗИ-ассистированной пункции (OPU) и получения IVP-эмбрионов у телок-доноров истобенской породы. Исследования проводили в 2023-2024 годах на половозрелых телках (Bos taurus) истобенской породы (n = 6) в возрасте 22-24 мес c нормальной упитанностью и гормонально синхронизированным половым циклом. Время эксперимента приходилось на стойловый период (ноябрь-декабрь). Для получения ооцитов выполняли серию из девяти последовательных сеансов OPU на 4-е (OPU1), 7-е (OPU2), 11-е (OPU3), 14-е (OPU4), 18-е (OPU5), 21-е (OPU6), 25-е (OPU7), 28-е (OPU8) и 32-е сут (OPU9) после прихода животных в охоту (0-е сут). Для аспирации фолликулов использовали систему для OPU у крупного рогатого скота («Minitube GmbH», Германия) с ультразвуковым секторным зондом Aloka UST-9111-5, 5 МГц/90°/14 мм. Всего на шести телках было выполнено 54 сеанса OPU. Перед OPU проводили ультразвуковое исследование яичников с фиксацией видеоизображений. В каждом яичнике подсчитывали УЗИ-видимые фолликулы, после чего аспирировали фолликулярную жидкость. Для оценки результативности OPU определяли общее число полученных ОКК и степень извлечения ОКК, которую вычисляли, как долю полученных ОКК от числа аспирированных фолликулов, выраженную в процентах. По результатам морфологической оценки ОКК делили на три класса: хорошие, удовлетворительные и плохие (дегенерированные). Для оценки компетенций ооцитов к развитию в системе in vitro определяли долю созревших ооцитов, долю эмбрионов, прошедших первое деление-дробление, и долю эмбрионов, развившихся до стадии бластоцисты. Образцы крови отбирали из хвостовой вены непосредственно перед сеансом OPU. Биохимические исследования осуществляли на автоматическом биохимическом анализаторе ERBA XL-640 («ERBA, Lachema s.r.o.», Чешская Республика) с использованием системных реагентов. Для характеристики азотистого обмена определяли содержание в сыворотке крови общего белка, альбуминов, глобулинов, мочевины, креатинина, активность аланин- и аспартатаминотрансферазы (АЛТ и АСТ), а также соотношение содержания альбумина к глобулину (А/Г). Параметры углеводно-липидного обмена контролировали по показателям содержания в сыворотке крови глюкозы, триглицеридов, фосфолипидов, общего билирубина и холестерина. Для оценки статуса минерального обмена определяли содержание в сыворотке крови кальция, фосфора, щелочной фосфатазы, железа и хлоридов, а также рассчитывали отношение содержания кальция к фосфору (Ca/P). Концентрация всех определяемых метаболитов и ферментов крови находилась в пределах референсных значений, за исключением щелочной фосфатазы, которая несколько превышала лимиты. Отсутствие существенных отклонений от нормы, а также незначительные и средней степени коэффициенты вариации исключали влияние паратипических факторов на состояние здоровья животных. Двухфакторная модель, учитывающая животное и сеанс OPU, позволила объяснить 84,2-94,6 % изменчивости в содержании метаболитов азотистого обмена, 86,9 % - глюкозы, 51,0-94,5 % - метаболитов липидного обмена, 42,4-69,2% - показателей минерального обмена и 99,9 % - активности щелочной фосфатазы. Результаты корреляционного анализа показали наличие ассоциаций общего числа фолликулов с содержанием в сыворотке крови некоторых метаболитов: альбумина (r = -0,57, p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Бесплатно
Статья научная
Стерлядь (Acipenser ruthenus L. 1758) - один из наиболее мелких и короткоцикловых видов среди рыб семейства Acipenseridae с самым широким ареалом. Одно из ключевых условий, обеспечивающих эффективность мероприятий по сохранению и рациональному использованию генетических ресурсов этого в недавнем прошлом важного промыслового вида, находящегося сейчас в депрессивном состоянии, - изучение и оценка генетического разнообразия популяций стерляди. В настоящей работе на основе анализа полиморфизма 12 микросателлитных локусов (STR, short tandem reapets) представлены сведения о генетической изменчивости нескольких как заводских, так и естественных популяций, относящихся к бассейнам Белого, Каспийского, Карского, Азовского и Черного морей. Исследования проводили в 2023-2024 годах, ДНК выделяли из тканей грудных плавников стерляди (n = 191). Выборка состояла из двух групп рыб. Первая группа включала аквакультурные образцы от трех предприятий, на которых стада сформированы из особей стерляди окского (OK, n = 50, Можайский производственно-экспериментальный рыбоводный завод, д. Горетово, Можайский городской округ, Московская обл.), нижневолжского (NV, n = 34, аквакомплекс Астраханского государственного технического университета - АГТУ, г. Астрахань, Астраханская обл.) и сухонского (SX, n = 35, ООО Рыботоварная фирма «Диана», р. Кадуй, Кадуйский р-н, Вологодская обл.) происхождения. Во вторую группу были включены образцы от рыб из пяти природных популяций: куйбышевской (KV, n = 16, р. Волга, Республика Татарстан), саратовской (SV, n = 16, р. Волга, Саратовская обл.), донской (DN, n = 14, р. Дон, Ростовская обл.), вятской (VT, n = 16, р. Вятка, Республика Татарстан) и енисейской (EN, n = 10, р. Енисей, Красноярский край). Полиморфизм 12 STR микросателлитов (Aru13, Spl-163, An20, LS-68, AoxD161, AfuG 41, Afu 68 b, AfuG 51, LS-39, AfuG 63, AfuG 112, Aru18) определяли на генетических анализаторах ABI3130xl («Applied Biosystems», США) и НАНОФОР 05 (НПК «Синтол», Россия). Для оценки генетического разнообразия рассчитывали показатели аллельного разнообразия (AR), скорректированного на размер выборки, наблюдаемой (HO), несмещенной ожидаемой гетерозиготности (UHE) и коэффициента инбридинга (UFIS), основанного на несмещенной ожидаемой гетерозиготности. Для оценки происхождения, дисперсии и родства, характеристики генетической структуры и генетических связей между исследованными выборками стерляди использовали анализ главных компонент (Principal Component Analysis, PCA) и рассчитывали значения матрицы попарных генетических дистанций F ST и Jost’s D с последующим построением дендрограмм «сеть соседей» в программе SplitsTree 4.14.5. По результатам генетического анализа группа аквакультурных образцов из АГТУ (NV) имела наименьшие значения HO (0,566±0,098) и UHE (0,573±0,089). Во всех остальных семи популяциях стерляди величина HO варьировалась от 0,569 у SX до 0,708 у EN, а значения показателя UHE были выше 0,6. В семи исследованных выборках стерляди отмечались невысокие положительные значения коэффициента инбридинга (FIS), область доверительного интервала (CI 95 %) которого перекрывала нулевое значение, указывая на недостоверные отклонения числа гетерозигот от теоретически ожидаемого в указанных выборках. Исключение составила енисейская популяция стерляди, у которой детектировали отрицательные значения коэффициента инбридинга, что свидетельствует об избытке гетерозигот (UFIS(EN) = -0,1). Применение нескольких статистических подходов для оценки генетической структуры выявило, что наиболее обособлена енисейская популяция. При этом между группами рыб, относящимися к Волго-Каспийскому (окского, куйбышевского, саратовского и вятского происхождения) и Азово-Черноморскому (донская популяция) бассейнам было обнаружено сходство по частоте общих аллелей, общность генетической структуры и низкий уровень генетической дифференциации. Полученные в нашей работе данные о состоянии генетического разнообразия, генетическом сходстве и различиях между заводскими стадами стерляди, а также дикими популяциями Каспийского, Карского, Азово-Черноморского бассейнов могут быть востребованы при планировании управления маточными стадами и мер по сохранению уникального генофонда вида A. ruthenus . Для расширения представлений о генетической структуре генофонда российской стерляди эти исследования будут продолжены на выборках большего размера и с привлечением образцов из других стад аквакультуры и природных популяций.
Бесплатно
