Генетика, геномика. Рубрика в журнале - Сельскохозяйственная биология
Статья научная
Ген лептина - один из ценных генетических маркеров, определяющих молочную продуктивность, технологические свойства молока и продолжительность хозяйственного использования крупного рогатого скота, что имеет практическое значение в селекционно-племенной работе. Ведение маркер-ориентированной селекции животных по конкретным показателям продуктивности и функционального долголетия с использованием ассоциированных с ними генотипов по гену лептина способствует сохранению и совершенствованию ценных племенных ресурсов отечественных пород, а также созданию референсных стад крупного рогатого скота. В настоящей работе впервые получены данные о наличии достоверной ассоциации локуса гена лептина LEP-A80V с хозяйственно полезными признаками у коров черно-пестрой породы на территории Костромской области, что доказывают значимость этих генотипов в характеристике племенных и продуктивных качеств животных региона. Цель работы заключалась в изучении ассоциативных связей различных аллельных вариантов гена лептина с показателями молочной продуктивности у коров из племенных хозяйств Костромской области. Объектом исследований был крупный рогатый скот (Bos taurus) трех пород (Костромская обл., 2019-2021 годы), всего 141 корова, в том числе костромской породы - 33, ярославской - 47, черно-пестрой - 61 животное. В исследования использовали данные племенного и зоотехнического учета. Оценка молочной продуктивности проводилась по результатам ежемесячных контрольных доек. Для выделения ДНК использовали цельную кровь. Биоматериал отбирали из хвостовой вены в вакуумные пробирки с антикоагулянтом EDTA. Выделение ДНК осуществляли с помощью набора DNeasy Blood & Tissue Kit («QIAGEN N.V.»», Германия). Полиморфные варианты гена лептина LEP определяли методом полимеразой цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) по трем локусам: LEP-R25C (аллели R, C; генотипы RR, RC, CC), LEP-A80V (аллели A, V ; генотипы AA, AV, VV) и LEP-Y7F (аллели Y , F ; генотипы YY, YF, FF) с использованием амплификатора DTprime (ООО «НПО ДНК-технология», Россия) и технологии HRM (high resolution melting). Установлено, что генное равновесие по локусу LEP-A80V у коров черно-пестрой породы было значимо смещено в сторону гомозиготных животных, преимущественно с генотипом АА (0,541±0,064), при этом полиморфизм оказывал статистически значимое влияние на удой и содержание жира в молоке, причем повышенным удоем обладали гомозиготные носители аллеля A (8856 кг с доверительным интервалом 8819,2-9394 кг), а наибольшей жирностью молока - гетерозиготные животные (4,05 % с доверительным интервалом 3,99-4,21 %). Генное равновесие по локусу LEP-Y7F у животных всех изученных групп оказалось достоверно смещено в сторону гомозигот YY (0,936-0,970), однако влияние этого полиморфизма на молочную продуктивность коров не обнаружили. Тем не менее для полиморфизма LEP-Y7F выявлена тенденция к большему удою и содержанию жира в молоке у первотелок черно-пестрой породы с генотипом YY (соответственно на 2275 кг и 0,075 %). По локусу LEP-R25C достоверное смещение генного равновесия наблюдалось только у коров черно-пестрой породы в сторону гомозигот, но статистически значимого влияния этого полиморфизма на молочную продуктивность мы не обнаружили, вероятно, в силу недостаточной численности генотипированных животных, что указывает на необходимость дальнейших исследований на более многочисленном поголовье.
Бесплатно
Статья научная
Немецкий классический пони - сравнительно молодая порода, официальная регистрация которой состоялась в 2000 году. Порода была создана в Германии с целью разведения лошадей, идеально подходящих для детского конного спорта. Немецкие классические пони умны, добронравны, энергичны, гармонично сложены и исключительно элегантны, выглядят как верховая лошадь в миниатюре. Порода характеризуется наличием нарядной игреневой масти различных оттенков. Игреневая масть у домашних лошадей - результат действия доминантной мутации гена PMEL17 , получившей название Silver, которая оказывает влияние на количество черного пигмента эумеланина, осветляя масть. Как правило, мутация Silver меняет черный цвет волос гривы и хвоста на белый, льняной или дымчатый. С 2010 года немецких классических пони разводят в России. В настоящее время российская популяция немецких классических пони крайне малочисленна: на начало 2023 года насчитывалось 30 маток и 9 жеребцов-производителей. Поголовье племенных пони сосредоточено в одном хозяйстве. Оригинальная и нарядная масть считается одним из важнейших селекционируемых в породе признаков. В настоящей работе впервые дана характеристика генетической структуры российской популяции немецких классических пони с применением ДНК-маркеров. Цель исследования состояла в оценке генетической вариабельности в популяции немецких классических пони с использованием 17 высокополиморфных STR-маркеров, а также в изучении полиморфизма 4 генов, влияющих на пигментацию волоса и имеющих важное селекционное значение. Всего протестировано 32 пони с использованием маркеров генов MC1R , ASIP , PMEL17 , MATP и 17 STR-маркеров: AHT4, AHT5, ASB2, ASB17, ASB23, CA425, HMS1, HMS2, HMS3, HMS6, HMS7, HTG4, HTG6, HTG7, HTG10, LEX3, VHL20. Образцы для исследования были отобраны от немецких классических пони в КФХ «Кошелев В.В.» (Тверская обл.). ДНК выделяли из волосяных луковиц с помощью коммерческого набора реагентов ExtraGene™ DNA Prep 200 (ООО «Лаборатория Изоген», Россия). Генотипирование по STR-маркерам проводили с использованием набора реагентов для мультиплексного анализа COrDIS Horse (ООО «ГОРДИЗ», Россия). По результатам тестирования определяли частоту встречаемости аллелей, число наблюдаемых аллелей в каждом локусе (А), эффективное число аллелей (Ae), ожидаемая (He) и наблюдаемая (Ho) гетерозиготность, коэффициент инбридинга (FIS). Результаты исследования продемонстрировали наличие достаточно высокой внутрипородной генетической изменчивости. Число аллелей в каждом STR-локусе варьировало от 3 до 8 при среднем значении 5,53±0,35, показатель наблюдаемой гетерозиготности (Ho), рассчитанный с учетом 16 аутосомных локусов, составил 0,7051±0,0434, коэффициент популяционного инбридинга Fis равнялся -0,0686±0,0196. Установлено, что частота встречаемости доминантного аллеля А гена ASIP и доминантного аллеля Е гена MC1R составила соответственно 0,313 и 0,688, частота мутантного аллеля Silver гена PMEL17 - 0,563. Мутация Cremello гена MATP у животных экспериментальной выборки не обнаружена. С учетом четырех генов, контролирующих пигментацию, у протестированных животных идентифицировано 14 различных вариантов генотипа, что свидетельствует о довольно высокой генетической вариабельности в популяции. Наибольшее распространение имели генотипы, ассоциированные с необычными и нарядными мастями.
Бесплатно
Статья научная
Локальные породы уступают по продуктивности специализированным коммерческим породам скота, однако обладают хорошими адаптационными качествами. Степная зона России занимает обширные пространства, характеризуясь резко-континентальным климатом. Разведение высокопродуктивных коммерческих пород в условиях степной зоны требует значительных затрат, в то время как локальные породы менее требовательны к условиям содержания и кормления. Полногеномное генотипирование с применением SNP-маркеров помогает детально охарактеризовать генетическое разнообразие и структуру аллелофонда пород. Учитывая особенности таких пород, важно комплексно подходить к разработке программ сохранения их генетических ресурсов, включая использование молекулярно-генетического мониторинга для оценки структуры популяций и контроля инбридинга. В настоящей работе впервые приведены результаты анализа аллелофондов степных пород крупного рогатого скота разного происхождения (группы турано-монгольского, серого и красного скота) в сравнительном аспекте с улучшающими и предковыми породами. Описаны аллельные профили степных пород скота, а также профили улучшающих и предковых пород для исследуемых популяций, выявлены аллели, общие для степных пород скота. Целью исследований было изучение генетического разнообразия, филогенетических взаимосвязей и изменений аллелофонда локальных степных пород крупного рогатого скота с использованием микросателлитных маркеров. Объектом исследования были образцы биоматериала от животных трех пород крупного рогатого различного происхождения, традиционно разводимых в степной зоне: красная степная (REDSTEP, n = 161), калмыцкая (KALM, n = 38), серая украинская (GUKR, n = 150). Образцы от серой украинской породы были разделены на три субпопуляции в соответствии с происхождением, а именно архивные образцы от животных, разводимых в 2008 году в монастырском подсобном хозяйстве в Киевской области (GUKR, n = 42); образцы от животных, содержащихся в 2009-2010 годах в Новосибирской области (GUKR_SYB, n = 45); образцы от животных, содержащихся в 2023 году в Алтайском крае (GUKR_ALT, n = 63). В качестве групп сравнения в анализ были включены образцы от трех трансграничных пород, используемых для улучшения локального скота: голштинской (HOL, n = 34), симментальской (SIM, n = 32), герефордской (HRFD, n = 26). Также использовали образцы двух групп локального скота, разводимого в условиях степи на протяжении многих веков, — киргизского (KRGZ, n = 20) и монгольского (MNGL, n = 76). Породы генотипировали по 11 микросателлитным локусам: TGLA227, BM2113, TGLA53, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA23, TGLA126, BM1818, ETH225, BM1824. Для оценки генетического разнообразия в каждой породе были рассчитаны наблюдаемая (HO) и несмещенная ожидаемая гетерозиготность (UHE), коэффициент инбридинга (UFIS), основанный на несмещенной ожидаемой гетерозиготности, и аллельное разнообразие, скорректированное на размер выборки (AR). Степень генетической дифференциации оценивали на основании попарных значений генетических дистанций Jost’s D. Матрицы попарных значений UFST и генетических дистанций Jost’s D использовали для построения дендрограмм по алгоритму «сеть соседей» в программе SplitsTree 4.14.5 software. Анализ структуры популяций проводили в программе Structure 2.3.4 с визуализацией результатов в программной среде R с использованием пакета BITE. Программа CLUMPAK использовалась для определения наиболее вероятного числа кластеров в исследованной выборке на основании значений DeltaK. Кроме того, при определении структуры популяции дополнительно учитывали полученные в CLUMPAK средние оценки сходства нескольких независимых запусков при одном значении K. На основании анализа РСА была выявлена дифференциация красной степной, голштинской и одной из популяций серой украинской породы от остальных групп. Анализ генетических дистанций ' выявил минимальные расстояния внутри группы турано-монгольского скота (Jost’s D = 0,042). Показана близость между традиционно разводимым в степи скотом и серой украинской (Jost’s D = 0,088), а также красной степной (Jost’s D = 0,124) породами. По результатам анализа генетического разнообразия установлены минимальные значения наблюдаемой гетерозиготности HO и аллельного разнообразия AR в серой украинской породе (HO = 0,593-0,736 и AR = 4,211-6,250), в то время как в группе турано-монгольского скота они оказались несколько выше (HO = 0,715-0,841 и AR = 7,436-8,000). Сопоставление аллельных профилей популяций выявило аллели (81 в локусе TGLA227, 115 в TGLA126), общие для всех степных пород скота. Также обнаружено совпадение аллельных профилей для пар пород: 5 из 11 локусов — для KALM и REDSTEP, 7 из 11 локусов — для KALM и GUKR, 9 из 11 — для REDSTEP и GUKR. Анализ структуры популяций выявил генетические компоненты, характерные для каждой из исследованных пород, а также предковые компоненты. Исследованные породы степного скота являются носителями уникальных форм изменчивости.
Бесплатно
Статья научная
Панели, предложенные ISAG и FAO для генотипирования микросателлитных локусов, получили широкое распространение в исследованиях, выполненных на сельскохозяйственных животных, в том числе на домашней овце (Ovis aries L.). К настоящему времени по десяткам и сотням пород разных видов накоплено большое количество данных, представляющих полученные результаты усредненно по разным микросателлитным локусам как дополнительные породные характеристики. В то же время до сих пор остается невыясненным источник противоречия между консервативностью праймеров и высоким полиморфизмом самих микросателлитных локусов. Практически отсутствуют исследования, позволяющие связывать полиморфизм микросателлитов панели с хорошо документированными межпородными различиями по фенотипическим характеристикам. Для выяснения потенциальных причин такого несоответствия в представленной работе на примере генотипирования овец карачаевской породы с использованием панели ISAG (ISAG, 2021) мы оценили возможные связи между полиморфизмом отдельных микросателлитов и их различиями по нуклеотидному составу элементарной единицы тандемного повтора — нуклеотидному кору, его локализации в межгенном или интронном участках белок-кодирующих генов, принадлежности фланговых белок-кодирующих генов к разным метаболическим путям. Панель состоит их 12 микросателлитов и включает четыре микросателлита с коровым мотивом AC, три — с CA, три — с TG и два — с GT. Число выявленных наблюдаемых аллелей по разным микросателлитам варьировало от 7 до 17 и не зависело от нуклеотидной последовательности коровых мотивов. С использованием программ Blastn и рекомендованных к панели ISAG праймеров выполнена их локализация в геноме овцы (ARS-UI_Ramb_v3.0, 2023). Все четыре микросателлита с наибольшим числом аллельных вариантов — INRA023 (предположительно), INRA005, INRA172 (по 15 аллелей) и OarFCB20 (17 аллелей) локализовались в межгенных пространствах независимо от корового мотива. Наименьшее число аллельных вариантов (семь) выявлено по локусам ETH152 и MAF214; первый расположен близко к белок-кодирующему гену MPPED1 (вовлечен в регуляцию клеточной дифференцировки) (K. Gupta и соавт., 2023), второй локализован в интроне гена TTC33 (контролер стабильности белков) (L.R. Serrano и соавт., 2025). Три микросателлита — McM42, McM527 и INRA006 локализовались в межгенных пространствах, остальные три — в интронах белок-кодирующих генов. Все белок-кодирующие гены, тесно связанные с микросателитами панели, относились к участникам фундаментальных метаболических путей внутриклеточного жизнеобеспечения. По-видимому, именно это и объясняет противоречия между консервативностью нуклеотидных последовательностей праймеров и высоким полиморфизмом микросателлитов. Учитывая интенсивность искусственного отбора, регулярные бонитировки овец, можно ожидать, что носители мутаций в последовательностях праймеров, тесно сцепленных с функционально важными белок-кодирующими генами, элиминируются из генофонда популяций. Сравнение данных, полученных у разных пород овец, генотипированных по микросателлитам с использованием этой же панели, свидетельствуют об относительно пониженной эффективности их использования для локализации генов-кандидатов контроля изменчивости хозяйственно ценных признаков, но очевидной важности для исключения ошибок происхождения животных.
Бесплатно
Потенциальные источники негативных эффектов генного редактирования у животных
Статья научная
Генное редактирование получает все более широкое распространение при работе с животными сельскохозяйственных видов. В то же время ограниченное число генов и признаков -мишеней редактирования позволяет предполагать необходимость создания методов прогноза как желательных, так и неблагоприятных последствий использования этого подхода, связанных с особенностями выбранных генов-мишений. С этой целью в настоящей работе выполнено сравнение эволюционной консервативности генетического сцепления с генами-соседями у трех генов: тканеспецифичного гена миостатина (MSTN), наиболее широко используемого для увеличения скорости прироста живой массы (A.V. Ledesma, A.L. Van Eenennaam, 2024); гена рецептора лептина (LEPR), экспрессирующегося в разных тканях и влияющего на энергообмен и рост животных (X. Wang с соавт., 2022), и гена одного из членов суперсемейства гликозилирующих ферментов N-ацетилгалактозаминилтрансфераз (GALNT17), ассоциированного с социальным поведением животных (C.Y. Chen с соавт., 2022) и входящего в хроматиновую петлю у человека с двумя другими регуляторно связанными генами, из которых один кодирует кальций-связывающий белок 8 (CALN1 , calneuron 1), другой - активатор транскрипции AUTS2 (autism susceptibility gene 2) (N. Gheldof с соавт., 2013). Генное редактирование LEPR и GALNT17 (в отличие от MSTN) сопровождалось высокой смертностью животных (K.A. Pennington с соавт, 2022; C.Y. Chen с соавт., 2022). У LEPR и GALNT17 в отличие от MSTN выявлены эволюционно консервативные генетические сцепления с рядом соседних генов у представителей млекопитающих, птиц и пресмыкающихся, что увеличивает вероятность плейотропных эффектов редактирования LEPR и GALNT17. По-видимому, для снижения таких эффектов при выборе мишеней редактирования необходимо избегать генов с экспрессией в большом числе тканей и/или вовлеченных в сигнальные системы, как в случае LEPR , а также входящих в эволюционно консервативные генные блоки, как GALNT17 .
Бесплатно
Статья научная
Мясо индейки (Meleagris gallopavo) характеризуется постным составом и высоким содержанием белка и приобретает все большую популярность. В индейководстве практикуется получение межпородных и межлинейных кроссов, поскольку кроссы, как правило, имеют более высокие продуктивные показатели по сравнению с породами. С разработкой платформ для высокопроизводительного SNP-генотипирования начался этап поиска геномных вариантов, лежащих в основе формирования мясных и откормочных качеств индеек. До настоящего времени не было создано стандартизированных панелей микросателлитных маркеров для генетической характеристики пород и популяций индеек. В связи с этим продолжается выявление новых и апробация ранее известных локусов у различных пород и кроссах индеек. В настоящей работе мы впервые установили, что современная популяция бронзовой северокавказской породы (2025 год) индеек Meleagris gallopavo имеет более высокие значения генетического и аллельного разнообразия по сравнению с архивной популяцией этой породы в 2011 году, в которой, в свою очередь, были выявлены достоверные значения инбридинга. Отечественные кроссы Виктория и Универсал характеризовались сопоставимыми значениями генетического разнообразия и более высокими значениями аллельного разнообразия по сравнению с иностранными промышленными кроссами. Генетическая дифференциация между исследуемыми породами и кроссами индеек варьировала от незначительной до высокой. Цель работы — оценить генетическое разнообразие и дифференциацию пород и кроссов индеек, разводимых в России, а также изменения популяционно-генетических показателей у индеек бронзовой северокавказской и черной тихорецкой пород в процессе разведения. Работу проводили в 2025 году. Образцы цельной крови индеек (Meleagris gallopavo) бронзовой северокавказской (популяция 2025 года, n= 48) и черной тихорецкой (популяция 2025 года, n= 34) пород были отобраны в Селекционно-генетическом центре Северо-Кавказская зональная опытная станция по птицеводству» — филиал ФНЦ ВНИТИП (Ставропольский край, Георгиевский р-н, с. Обильное). Образцы цельной крови популяций бронзовой северокавказской (популяция 2011 года, n= 13), черной тихорецкой (популяция 2011 года, n= 15), узбекской палевой (n= 13), белой московской (n= 15), белой широкогрудой (n= 29), серебристой северокавказской (n= 9), белой северокавказской (n= 14), а также кроссов B.U.T.6 (n= 12), Big-6 (n= 20), Big -10 (n= 18), Виктория (n= 14) и Универсал (n= 9) были получены из биоколлекции Банк генетического материала домашних и диких видов животных и птицы ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста (УНУ № 498808). Анализ по шести микросателлитам MNT036, MNT0115, MNT0247, MNT0348, MNT0370 и WT54 выполняли на генетическом анализаторе ABI3130xl («Applied Biosystems, Inc.», США). В R пакете diveRsity были рассчитаны показатели генетического разнообразия и значения генетической дифференциации, а также выполнена оценка степени миграции генов между популяциями. Генетическая сеть была построена в программе SplitsTree 4.14.5. Кластерный анализ проводили в программе Structure 2.3.4. Значения наблюдаемой гетерозиготности варьировали от 0,319 в популяции бронзовой северокавказской породы 2011 года до 0,600 в узбекской палевой породе среди пород и от 0,444 в кроссе B.U.T.6 до 0,620 в кроссе Big-10. Значения аллельного разнообразия варьировали от 3,335 (B.U.T.6) до 4,284 (Универсал) среди кроссов и от 3,000 (серебристая северокавказская) до 4,215 (бронзовая северокавказская популяция 2025 года) среди пород. Популяция черной тихорецкой породы 2025 года характеризовалась более высоким аллельным разнообразием по сравнению с архивной (3,612 и 3,026), но практически не отличалась по наблюдаемой гетерозиготности. Обе популяции имели схожую генетическую структуру и кластеризовались совместно (FST = 0,09, Jost`s D = 0,07). Популяция бронзовой северокавказской породы 2025 года характеризовалась более высоким генетическим (HO 0,507 и 0,319) и аллельным разнообразием (AR 4,215 и 3,290) по сравнению с популяцией 2011 года. Популяции 2011 и 2025 годов различались по генетической структуре и кластеризовались отдельно друг от друга. Это указывает на генетические изменения, произошедшие в бронзовой северокавказской породе, причины которых будут изучены более подробно в наших следующих работах с увеличенным числом микросателлитных локусов и анализом последовательностей полного генома.
Бесплатно
