Анализ полиморфизма гена BoLA-DRB3 у симментальской породы крупного рогатого скота

Автор: Козлов Александр Леонидович, Смазнова Ирина Александровна, Заякин Владимир Васильевич, Нам Ирина Янгуковна

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 5-3 т.13, 2011 года.

Бесплатный доступ

Проанализирован аллельный полиморфизм гена BoLA-DRB3 в стаде крупного рогатого скота симментальской породы. Проанализирована связь некоторых аллелей с молочной продуктивностью. Не было выявлено корреляций между удойностью и аллелями устойчивости или чувствительности.

Симментальская порода, аллели устойчивости, аллели чувствительности

Короткий адрес: https://sciup.org/148200458

IDR: 148200458

Текст научной статьи Анализ полиморфизма гена BoLA-DRB3 у симментальской породы крупного рогатого скота

На сегодняшний день проблема лейкоза крупного рогатого скота (КРС) является одной из наиболее актуальных в животноводстве. Это обусловлено в первую очередь значительными экономическими потерями, причиняемыми данным заболеванием. При этом за последнее десятилетие наблюдается значительный рост числа заболевших животных [1, 2]. Проблема усугубляется также и тем, что лейкоз КРС во многом является малоизученным заболеванием, безопасность которого для человека четко не установлена. Вирус лейкоза крупного рогатого скота (ВЛ КРС) относится к группе ретровирусов типа С и по своей организации очень похож на вирус, вызывающий лейкемию у человека. Известны случаи проявления клинических признаков лейкоза у овец, свиней и шимпанзе при заражении их ВЛ КРС [3]. Кроме того, традиционная селекционная работа направлена в основном на улучшение признаков, связанных с продуктивностью, тогда как признаки, ответственные за устойчивость к болезням, не учитывались. Это стало причиной увеличения подверженности животных за болеваниям, в частности лейкозу [4].

Главный комплекс гистосовместимости (ГКГ) является ключевым в организации иммунного ответа организма. Входящий в него ген BoLA-DRB3 определяет устойчивость животных к лейкозу. Он высокополиморфен и к моменту исследования известно более 90 его аллелей, из которых для трех установлена их связь с устойчвостью к лейкозу, а для четырех – с восприимчивостью [5,6].

В работах, проведенных ранее, показано различие в полиморфизме гена BoLA-DRB3 у различных пород КРС [7,8]. При этом устойчивость породы к лейкозу в целом определяется долей аллелей устойчивости в её генофонде .

Цель данного исследования – анализ полиморфизма второго экзона гена BoLA-DRB3 у

животных симментальской породы в сравнении с айрширской и черно-пестрой, а также выявление связи его аллелей с молочной продуктивностью.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследование было проведено на КРС симментальской породы из колхоза «Большевик» Стародубского р-на Брянской обл. Всего проанализировано 77 особей.

ДНК животных выделяли из цельной крови коров согласно методике [9]. Для выявления различных аллелей гена BoLA-DRB3 использовали метод ПЦР-ПДРФ. Температурный профиль реакции для анализа полиморфизма гена BoLA-DRB3:денатурация ДНК – 940С, 3 мин. – первый цикл, денатурация – 940С, далее по 1 мин. Отжиг праймеров – 650С, 1 мин., элонгация ДНК – 720С, 60 сек. количество циклов – 28. Достраивание одноцепочечной формы ДНК – 720С – 5 мин согласно [10, 11]. Рестрикция фрагмента гена BoLA-DRB3 длиной 284 п.о., полученного при амплификации, осуществлялась с помощью эндонуклеаз рестрикции RsaI, BstIY и HaeIII. Продукты рестрикции анализировали электрофорезом в 9% полиакриламидном геле.

Связь с молочной продуктивностью возможно было проследить только для тех аллелей, которые имели наибольшую частоту в выборке. При этом общая совокупность генотипов разбивалась на две. Первая была представлена генотипами гомозиготными в отношении анализируемого аллеля в сумме с генотипами, несущими данный аллель вместе с редкими нейтральными в отношении лейкоза аллелями, не вошедших в выборки других анализируемых аллелей. Вторая совокупность особей, большая по количеству, была представлена всеми остальными генотипами выборки, не несущими анализируемый аллель. Каждая совокупность была проанализирована на характер распределения с помощью теста Колмогорова-Смирнова.

Статистическое различие между парами совокупностей оценивалось с помощью U-теста Манна-Уитни: при значении его p-уровня меньше 0,05 различие между совокупностями считалось статистически достоверным. Для оценки характера данного различия использовали среднее арифметическое. Все вычисления проводились с помощью пакета SPSS 15.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе исследования выявлено неравномерное распределение аллелей в выборке (табл. 1.).

Таблица 1 . Частоты аллелей гена BoLА-DRB3 в исследованных стадах

№ алле ля	Частота,%	χ 2	Частота,%	χ 2	Частота,%	χ 2
№ алле ля	симментальская		айрширская		черно-пестрая
1	0,65	5,02	-	-	0,79	2,91
2	0,65	5,02	1,06	4,30	0,79	2,91
3	0,65	5,02	-	-	0,79	2,91
5	2,60	2,13	-	-	-	-
6	-	-	-	-	0,79	2,91
7	16,23	15,95	39,36	175, 42	2,38	0,89
8	7,14	0,13	1,06	4,30	9,52	6,16
9	3,90	0,89	-	-	-	-
10	11,04	3,67	1,06	4,30	5,56	0,34
11	12,99	7,26	4,26	0,64	14,29	22,72
12	0,65	5,02	4,26	0,64	0,79	2,91
13	1,95	2,96	-	-	2,38	0,89
14	-	-	-	-	1,59	1,75
15	1,95	2,96	3,19	1,50	6,35	0,92
16	11,69	4,73	2,13	2,72	1,59	1,75
18	5,84	0,03	-	2,72	-	-
19	-	-	4,26	0,64	0,79	2,91
20	1,95	2,96	2,13	2,72	5,56	0,34
22	2,60	2,13	-	-	6,35	0,92
23	-	-	8,51	0,82	15,08	26,49
24	10,39	2,74	9,57	1,77	13,49	19,23
25	0,65	5,02	6,38	0,00	0,79	2,91
26	-	-	-	-	0,79	2,91
28	1,30	3,92	8,51	0,82	3,97	0,03
30	-	-	-	-	1,59	1,75
32	1,30	3,92	-	-	-	-
33	1,95	2,96	-	-	-	-
36	0,65	5,02	2,13	2,72	3,97	0,03
46	0,65	5,02	-	-	-	-
53	0,65	5,02	-	-	-	-

Прим.: 1) аллели устойчивости, 2) аллели чувствительности

Для сравнения приведены данные полученные нами ранее для айрширской и черно-пестрой пород. Наибольшей частотой для симментальской породы характеризуются аллели *7, *10, *11, *16, *24. Из них аллель *11 относится к аллелям устойчивости, *16, *24 - чувствительности, а *7 и *10 являются нейтральными. Частота аллеля *11

составила 12,99%, *16 - 11,69%, *24 - 10,39%. Довольно высока доля нейтральных аллелей: *7 -16,23%, *10 - 11,04%. Что касается остальных нейтральных аллелей, то их частота значительно ниже.

Распределение аллелей различно среди разных пород, что возможно связано с различным их происхождением. Для симментальской породы характерно наличие ряда аллелей, не присутствующих у других пород: *5, *9, *32, *33, *46, *53. Профиль аллелей связанных с устойчивостью к лейкозу также различен среди пород. Для исследованной выборки симментальской породы характерна высокая частота аллелей чувствительности. В то же время ввиду доминантного характера наследования аллелей устойчивости [12] важно то, в каком состоянии находятся аллели. Диаграмма, отображающая распределение аллелей по генотипам, представлена на рис.

Рис. Соотношение генотипов устойчивых, нейтральных и чувствительных к вирусу лейкоза животных в изученных стадах

Ввиду сложной структуры главного комплекса гистосовместимости, интересным является проанализировать связь между полиморфизмом гена BoLA-DRB3 и удойностью. В работах, посвященных исследованию структуры ГКГ, отмечается сцепление между различными локусами этого региона [13, 14]. Некоторые исследователи отмечают связь между отдельными аллелями и параметрами молочной продуктивности [15].

Таблица 2. Связь аллелей с молочной продуктивностью

№ аллеля	M±m	σ²	p, Манна-Уитни	n
7	3954,9±90	80407,2	0,929	10
10	4010,4±167	139336,3	0,811	5
11	4011,33±122	134923,0	0,679	9
16	4008,77±133	230928,2	0,950	13
24	3777,4±31	4778,8	0,121	5

В представленной выборке симментальского скота были выбраны несколько совокупностей генотипов, несущих анализируемый аллель. Данные анализа представлены в таблице 2. В ходе проведенного анализа не было выявлено каких- либо корреляций между удойностью и наличием определенного аллеля.

Таким образом, проведенное исследование показало необходимость учета аллелей гена BoLA-DRB3.2 при организации племенной работы, т.к. в проанализированных стадах довольно высоко содержание аллелей чувствительности к лейкозу одновременно с низкой долей аллелей устойчивости.

Проведенный анализ связи между молочной продуктивностью и полиморфизмом исследуемого участка не выявил статистически значимых корреляций.

Работа выполнена при поддержке грантов ФЦП № 02.740.11.0285, АВЦП № 2.1.1/224 и гранта администрации Брянской области № 215.

Список литературы Анализ полиморфизма гена BoLA-DRB3 у симментальской породы крупного рогатого скота

Гулюкин М.И., Симонян Г.А., Замараева Н.В. и др. Научные основы профилактики и борьбы с лейкозом крупного рогатого скота//Труды ВИЭВ. 1999. Т. 72. С. 38-47.
Коровин Р.Н., Богданов А.И., Борисенкова А.Н. Построение обобщенного показателя оценки эпизоотической ситуации//Доклады РАСХН. 2002. Т. 2. С. 54-55.
Schwartz I., Levy D. Pathology of bovine leukemia virus//Vet. Res. 1994. V. 25. P. 521-536.
van Dorp R.T., Martin S.V., Shoukri M.M. et al. Epidemiologic study of disease in 32 registered Holstein dairy herds in British Columbia//Can. J. Veterin. Res. 1999. V. 63. P. 185-192.
Harris A. L., George C R., Elizabeth L.G. Comparative organization and function of the major histocompatibility complex of domesticated cattle//Immun. Rev. 1999. V. 167. P. 145-158.
Mirsky M. L., Olmstead C., Da Y., Lewin H.A. Reduced bovine leukaemia virus proviral load in genetically resistant cattle//Anim. Gen. 1998. V. 29. P. 245-252.
Рузина М.Н. и др. Полиморфизм гена BoLA-DRB3 у крупного рогатого скота монгольской, калмыцкой и якутской пород//Генетика. 2010. Т. 46. № 4. С. 517-525.
Сулимова Г.Е., Удина И.Г., Шайхаев Г.О., Захаров И.А. ДНК-полиморфизм гена BoLA-DRB3 у крупного рогатого скота в связи с устойчивостью и восприимчивостью к лейкозу//Генетика. 1995. Т. 31. № 9. С. 1294-1299.
Boom R., Sol C.J.A., Salimans M.M.M. Rapid and simple method for purification of nucleic acids//J. Clin. Microbiol. 1990. V. 28. P. 495-503.
van Eijk M.J.T., Stewart-Haynes J.A., Lewin H.A. Extensive polymorphism of the BoLA-DRB3 gene distinguished by PCR-RFLP//Anim. Gen. 1992. V. 23. P. 483-496.
Xu A., Van Eijk M.J.T., Park Ch., Lewin H.A. Polymorphism in BoLA-DRB3 exon 2 correlates with resistance to persistent lymphocytosis caused by bovine leukemia virus//J. Immunol. 1993. V. 151. P. 6977-6985.
Удина И.Г., Карамышева Е.Е., Туркова С.О., Орлова А.Р., Сулимова Г.Е. Генетические механизмы устойчивости и чувствительности к лейкозу у айрширской и черно-пестрой пород крупного рогатого скота, установленные на основе распределения аллелей гена BoLA-DRB3//Генетика. 2003. Т. 39. С.383-396.
Beever J.E., Lewin H.A., Barendse W. et al. Report of the first workshop on the genetic map of bovine chromosome 23//Anim. Gen. 1996. V. 27. N 2. P. 69-75.
Leprovost F. Prolactin gene expression in ovine and caprine mammary gland//Neuroendocrinology. 1994. V. 60. P. 305-313.
Carlos Souza do Nascimento, Marco Antonio Machado, Mario Luiz Martinez. Association of the bovine major histocompatibility complex (BoLA) BoLA-DRB3 gene with fat and protein production and somatic cell scorein Brazilian Gyr dairy cattle (Bos indicus)//Gen. Mol. Biol. 2006. V. 29. № 4. P. 641-647.

Еще

Статья научная