Ассоциация комплексных генотипов генов DGAT1, CSN3, LGB с хозяйственноценными признаками быков-производителей

Важнейшим генетическим резервом дальнейшего улучшения молочного поголовья коров являются быки-производители, полученные от лучших представителей генофонда породы. Улучшение генетики молочного поголовья на 85-90 % зависит от племенной ценности быков-производителей. При интенсивном использовании выдающихся быков и их лучших сыновей, внуков, правнуков в странах США и Европы, в том числе и в Российской Федерации, созданы молочные стада высокопродуктивных коров. Рентабельность отбора определяется степенью подкрепляющего эффекта племенных быков, применяемых в каждом поколении. При этом, как показывают работы отечественных ученых, племенная ценность быков состоит из ряда характеристик и показателей. Отбор и идентификация быков-производителей по их способности передать желаемые экономически значимые признаки обеспечивают положительную динамику селекционной работы [3, 5].

Идентификация аллельных вариантов генов позволяет осуществлять прямой отбор на уровне ДНК в дополнение к традиционному отбору животных. Преимущество анализа ДНК в том, что с помощью ДНК-анализа можно определить генотип биологического объекта независимо от возраста, пола и физиологического состояния, что является важнейшим пунктом в племенной работе [4, 7].

Генетический маркер – ген, полиморфный                 признак, идентифицируемый           методами молекулярной биотехнологии на уровне ДНК [1,  6]. Рассматриваемые нами генетические маркеры это:    Ген диацилглицерин-O-ацилтрансферазы (DGAT1), выявлен как генетический маркер, влияющий на качество молока. Этот ген используется в биосинтезе липидов и связан с жирномолочностью коровьего молока. Ген капа-казеина (CSN3) связан с технологическими свойствами молока и молочным белком, указывает на оптимальные технологические свойства молока  при производстве  сыра. Ген лактоглобулина (LGB), который кодирует белок  бета-лактоглобулин  в молоке, отвечает за белок молока и идентифицирован как индикатор ценности молока и молочных продуктов [7].

Таким образом, целью работы является ДНК идентификация ассоциации комплексных генотипов генов DGAT1, CSN3, LGB с хозяйственно-ценными признаками быков-производителей и коров основного стада.

Материал и методы исследований. Для исследований были отобраны образцы крови от быков голштино-фризкой породы в количестве 17 голов, черно-пестрой – 46 голов        племпредприятий        и племрепродукторов Республики Татарстан ГУП ГПП «Элита» ООО АФМ «Лельвиж», ООО «Смаиль». Для проведения генетического мониторинга с целью увеличения этой популяции в племенной работе учитывали их родительский индекс

(РИБ). Показатель РИБ соответственно определяли по молочной продуктивности женских предков.

ДНК выделяли из лейкоцитов крови быков-производителей в количестве 100 мкл с применением стандартного набора ДНК-сорб-В (ООО «ДНК-технологии»), по методике представленной изготовителем. В работе была оптимизирована программа проведения ПЦР с некоторыми поправками в температурных и временных режимах реакции, что обеспечило оптимальную ПЦР апмлификацию фрагментов.

ПЦР-фрагменты генов диациглицерол-О-ацил трансферазы (DGAT1), капа-казеина (CSN3) и лактоглобулина (LGB) были подвергнуты гидролизу с применением ферментов рестриктаз AcoI, Hinf I и Hae III соответственно. Рестрикция проводилась по рекомендациям изготовителя. Молекулярный масса продуктов ПЦР-ПДРФ анализа определяли методом горизонтального электрофореза в 2,4-3 % агарозном геле.

Обработку данных производили с помощью программного обеспечения Microsoft Excel.

Частоту встречаемости генотипов определяли по формуле: p=n/N, где p-частота определения генотипа, n-количество особей, имеющих определенный генотип, N - число особей.

Результат исследований. В процессе ПЦР-ПДРФ анализа ДНК лейкоцитов крови быков-производителей были получены специфические фрагменты гена DGAT1 длиной 411 пар нуклеотидов, выявлено два аллеля – A и K и соответственно три генотипа – DGAT1AA, DGAT1KK, DGAT1AK. Гомозиготному генотипу AA соответствует 208/203 п.н., гетерозиготному генотипу AK – 411/208/203 п.н., гомозиготному генотипу KK – 411 п.н. Частота встречаемости гомозиготного генотипа АА составила 9,5 %, гетерозиготного генотипа АК – 87,3 %, гомозиготного генотипа КК – 3,2 %. Частота встречаемости аллеля А– 0,53, К – 0,47 (Таблица 1).

После проведения ПЦР-ПДРФ анализа ДНК крови быков-производителей, нами были получены специфические фрагменты гена CSN3 длиной 265 пар нуклеотидов, выявлено два аллеля – A и В и три генотипа – CSN3AA, CSN3ВВ , CSN3AВ. Гомозиготному генотипу AA соответствует 134-132/89 п.н., гетерозиготному генотипу AВ – 265/134-132/89 п.н., гомозиготному генотипу ВВ – 265/89 п.н. Частота встречаемости гомозиготного генотипа АА составила 73,1 %, гетерозиготного генотипа АВ – 20,6 %, гомозиготного генотипа ВВ – 6,3 %. Частота встречаемости аллеля А– 0,83, В – 0,17 (Таблица 2).

В результате ПЦР-ПДРФ анализа ДНК лейкоцитов крови быков-производителей с парой праймеров были получены специфические фрагменты гена LGB длиной 153 пар нуклеотидов. Выявлено два аллеля A и B и три генотипа LGBAA, LGBAB, LGBBB. Гомозиготному генотипу АА соответствуют фрагменты 153/109 п.н., гетерозиготному генотипу АВ – 153/109-74/79 п.н., гомозиготному генотипу ВВ – 109-74/79 п.н. (Рисунок 1).

Таблица 1 – Полиморфизм гена DGAT1 у быков-производителей

АА		АК		КК		Частота аллелей
n	%	n	%	n	%	А	К
6	9,5	55	87,3	2	3,2	0,53	0,47

Таблица 2 – Полиморфизм гена CSN3 у быков-производителей

АА		АВ		ВВ		Частота аллелей
n	%	n	%	n	%	А	В
46	73,1	13	20,6	4	6,3	0,83	0,17

Таблица 3 – Полиморфизм гена LGB у быков-производителей

АА		АВ		ВВ		Частота аллелей
n	%	n	%	n	%	А	В
10	15,9	34	54	19	30,1	0,43	0,57

Таблица 4 – РИБ быков-производителей в зависимости от комплексных генотипов генов

DGAT1, CSN3 и LGB

Генотип	Количество		РИБ быков-производителей
	n	%	удой, кг	массовая доля, %		количество молочного, кг
				жира	белка	жира	белка
DGAT1AACSN3AALGBAA	1	1,6	7923,5	3,1	3,2	245,6	253,6
DGAT1AACSN3AALGBAB	2	3,2	7424,35 + 940,6	3,4 + 0,3	3,7 + 0,4	255,2 + 54,3	278,5 + 64,5
DGAT1AACSN3AALGBBB	2	3,2	7089,6 + 260,1	3,5	3,95 + 0,15	248,1 + 9,1	279,6 + 0,36
DGAT1AACSN3ABLGBBB	1	1,6	7336,7	3,2	3,7	234,8	271,5
DGAT1AKCSN3AALGBAA	6	9,5	7385,5 + 992,2	3,3 + 0,3	3,4 + 0,3	247,01 + 45,2	249,9 + 46,3
DGAT1AKCSN3AALGBAB	22	34,9	7220,4 + 691,2	3,5 + 0,3	3,6 + 0,2	251,5 + 35,6	258,5 + 31,2
DGAT1AKCSN3AALGBBB	11	17,5	7224,6 + 248,9	3,4 + 0,2	3,7 + 0,14	243,2 + 18,7	268,6 + 13,6
DGAT1AKCSN3ABLGBAA	5	7,9	8039,42 + 365,8	3,6 + 0,2	3,62 + 0,2	288,4 + 25,6	290,9 + 21,1
DGAT1AKCSN3ABLGBAB	4	6,4	7269,5 + 614,9	3,4 + 0,18	3,6 + 0,29	246,2 + 12,5	262,1 + 14,3
DGAT1AKCSN3ABLGBBB	3	4,7	7845,3 + 1519	3,53 + 0,3	3,83 + 0,2	279,9 + 68,9	304 + 73,1
DGAT1AKCSN3BBLGBAB	3	4,7	7075,6 + 500,6	3,7 + 0,08	4,2 + 0,09	262,2 + 23,9	295,1 + 25,8
DGAT1AKCSN3BBLGBBB	1	1,6	9261,5	3,7	4,2	342,68	388,9
DGAT1KKCSN3AALGBAB	1	1,6	6483,8	3,1	3,3	200,9	213,9
DGAT1KKCSN3AALGBBB	1	1,6	9151,3	3,9	3,7	356,9	338,6

200 п.н. —

100 п.н. —

50 п.н. —

— 79-74 п.н

— 153п.н

— 109п.н.

Рисунок 1 – Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ анализа гена бета- лактоглобулина (LGB). Обозначения: М-ДНК – маркеры 1500-50 bp (СибЭнзим); 1, 2, 3, 4, 5 – генотип АB (153/109/74-79); 6, 7, 8, 9, 10 – генотип ВВ (109/74-79 bp)

Частота встречаемости гомозиготного генотипа АА составила 15,9 %, гетерозиготного генотипа АВ – 54 %, гомозиготного генотипа ВВ – 30,1 %. Частота встречаемости аллеля А– 0,43, В – 0,57 (Таблица 3).

Особые сочетания генотипов имеют влияние на количество жира и белка в молоке. Поэтому было решено проследить закономерность сочетания генотипов генов DGAT1, CSN3 и LGB. Всего выявлено у 63 животных 14 различных комплексных генотипов (Таблица 4).

Наивысшие показатели продуктивности по РИБ принадлежат животным с сочетанием генотипов DGAT1AKCSN3BBLGBBB – 9261,5 кг и 3,7 % жира и 4,2 % белка. Коровы с этим же сочетанием генотипов отличаются высоким выходом жира и белка – 342,6 кг и 388,9 кг.

Заключене. Для увеличения в стадах животных с наивысшими показателями хозяйственно-ценных признаков следует проводить ДНК тестирование поголовья коров и быков-производителей по генам липидного и белкового обмена в животноводческих предприятиях Российской Федерации, что позволит повысить экономическую эффективность, молочную продуктивность и улучшить качество молока.

Резюме

Проведенные исследования с применением ДНК-анализа среди комплексных генотипов генов DGAT1, CSN3 и LGB показали, что у 63 животных идентифицировано 14 различных комплексных генотипов. Наивысшие показатели продуктивности принадлежат животным с сочетанием генотипов DGAT1AK CSN3BB LGBBB – 9261,5 кг и 3,7 % жира и 4,2 % белка. Их насчитывается 1,6 % из числа исследованных. Коровы с этим же сочетанием генотипов отличаются высоким выходом жира и белка – 342,6 кг и 388,9 кг.