Ген лептина (LEP) и его ассоциация с молочной продуктивностью первотелок голштинской породы

Введение. В АПК нашей страны молочное животноводство играет огромную роль. В последние десятилетия мы прикладываем значительные усилия для улучшения сельского хозяйства. Особое внимание уделяется молочному животноводству, поскольку молочные продукты широкодоступны населению. По этой причине доля молока и его продукции в объеме сельскохозяйственной продукции является значимой. В настоящее время

Problem and Purpose. Dairy cattle farming have been actively developing in the last decade. The number of Holstein cows is increasing every day, so it is important to work on their improvement. Milk productivity depends on the quantity and quality of milk, so there is an interest in increasing milk yield and fat content. Genotyping helps breeders determine the genetic potential of animals and identify first-calvers that are carriers of desirable alleles for use as parental pairs.

Methodology. The tetraprimer PCR method was used for DNA amplification of first-calvers. The analysis of amplification products was performed using horizontal electrophoresis.

Results. The results of the study allowed for the assessment of the genetic potential of Holstein breed and individual animals in terms of milk productivity. Polymorphism analysis of the LEP gene showed that cows with the LEPTT genotype have the highest milk fat content and higher milk yield. These data will be useful for monitoring and adjusting breeding processes in cattle farming.

Conclusions. To improve milk productivity and fat content, animals that are carriers of the desirable T allele in the LEP gene should be used when selecting parental pairs for breeding.

в формировании молочного стада чаще всего используются животные голштинской породы, которых в России насчитывается более четверти общего числа молочного скота. Молочная продукция улучшается благодаря выделению лучших кандидатов среди первотелок, работающих с голштинскими коровами. Изучение генетического потенциала этих животных имеет практическую ценность. Оно позволяет определить желаемые гене- тические характеристики у животных и выделить лучшие родительские пары. Маркерная селекция является эффективным методом для этого. Она позволяет определить желаемые генетические характеристики у животных.

Целью исследования является решение множества селекционных задач с помощью генетических маркеров для оценки молочной продуктивности крупного рогатого скота. Это позволяет точнее определить генетический потенциал коров голштинской породы и отдельных животных, а также эффективно контролировать и корректировать селекционные процессы.

Гормон лептин также играет важную роль в производстве высокопродуктивного потомства. Он влияет на жировой обмен, потребление и баланс энергии, живую массу, показатели воспроизводства и молочную продуктивность.

Исследование генома сельскохозяйственных животных на наличие генов, таких как гены лептина (LEP), связанных с молочной продуктивностью, играет важную роль в этом процессе.

Условия, материалы и методы исследований. В феврале 2023 года было проведено исследование, в ходе которого были собраны образцы ДНК из лейкоцитов крови 102 первотелок голштинской породы. Эти первотелки были предоставлены Сельскохозяйственным производ- ственным кооперативом племенному заводу имени Ленина Атнинского района Республики Татарстан. Для сбора крови использовались вакуумные пробирки, которые помещались в хвостовую вену. Для выделения ДНК использовался комплект реагентов «АмплиПрайм ДНК-сорб-В», а также специальное оборудование, включая термостат Гном, вортекс Vortex V-1, миницентрифугу MiniSpin, автоматические дозаторы, микропробирки и наконечники различного объема. Амплификация фрагментов ДНК проводилась с использованием ам-плификатора T100 Thermal Cycler. В состав ПЦР-смеси входили дистиллированная вода, Taq-полимераза, образец ДНК и буферный раствор. Для амплификации фрагментов гена LEP использовались соответствующие праймеры.

LEP-F1:  5'-GAC-GAT-GTG-CCA-CGT-GTG-

GTT-TCT-TCT-GT-3',

LEP-R1:  5'-CGG-TTC-TAC-CTC-GTC-TCC-

CAG-TCC-CTC-C-3',

LEP-F2:  5'-TGT-CTT-ACG-TGG-AGG-CTG-

TGC-CCA-GCT-3',

LEP-R2:  5'-AGG-GTT-TTG-GTG-TCA-TCC-

TGG-ACC-TTT-CG-3'.

ПЦР проводили с 2 мкл ДНК-образца, общий объем реакционной смеси в одной пробирке составлял 20 мкл.

Таблица 1 – Состав реакционной смеси тетрапраймерной амплификации фрагментов гена LEP

Реагенты	Исходная концентрация	Рабочая концентрация	На 1 пробу (мкл)
dH 2 O			12,6
dNTPs	2,5 мМ	0,25мМ	2
Буфер	×10	×1	2
Taq ДНК полимераза	5 ед	1 ед	0,2
LEP-F1	50 мкМ	0,5 мкМ	0,2
LEP-R1	50 мкМ	0,5 мкм	0,2
LEP-F2	50 мкМ	1 мкМ	0,4
LEP-R2	50 мкМ	1 мкМ	0,4
ДНК			2
Всего			20

С помощью метода горизонтального электрофореза в 2,5% агарозном геле был определен молекулярный вес продуктов ПЦР анализа. Гель был приготовлен из агарозы, трисборатного буфера (ТВЕ-буфер) и 10%-ного этидия бромистого (5мкл). Результаты были зафиксированы с помощью видеодокументирующей системы GelDoc.

Результаты и обсуждение. Была проведена серия исследований проб молока от 102 первотелок голштинской породы с использованием анализатора молока "Клевер" и программного пакета "Селекс" для анализа продуктивности. Результаты исследования показали, что средний удой молока коров за 305 дней лактации составляет 6323,5 кг, а за всю лактацию – 7986,5 кг. Среднее содержание жира в молоке составляет 4,22%.

В дальнейшем были проведены анализ ДНК лейкоцитов крови коров с использованием тет-рапраймерной ПЦР и метода горизонтального электрофореза для анализа продуктов амплификации. В результате были обнаружены специфические фрагменты гена LEP длиной 239 пар нуклеотидов. Также были выявлены два аллеля лептина – С и Т, и три генотипа – LEPТТ, LEPCT и LEPСС. Генотипу ТТ соответствует 239/131 п.н., гетерозиготному генотипу CT – 239/164/131 п.н., а генотипу СС - 239/164 п.н.

Рис. 1 – Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ гена лептина крупного рогатого скота с праймерами F1, R1, F2, R2. Обозначения: М – ДНК-маркеры 100 bp + 50 bp; 1, 4 – генотип CT (239/164/131 п.н.); 2, 3 – генотип СС (239/164 п.н); 5, 6 – генотип ТТ (239/131 п.н.).

Из 102 исследованных животных, 31 коров имели генотип ТТ, 48 – генотип CT, а 23 – генотип СС. Частота встречаемости генотипа ТТ составила

30%, генотипа CT – 47%, а генотипа СС – 23% аллель Т имеет – 0,52, аллель С – 0,48. (таблица 2).

Таблица 2 – Полиморфизм у коров голштинской породы гена лептина

CC		CT		TT		Частота аллелей
N	%	N	%	N	%	Т	С
23	23	48	47	31	30	0,52	0,48

Проведенные исследования воздействия полиморфизма гена лептина на молочную продуктивность 102 первотелок в Атнинском районе Республики Татарстан СХПК ПЗ им. Ленина показало, что коровы с генотипом LEPTT имеют наивысший удой, который в среднем составил 6765,8 кг молока, с генотипом LEPCC удой ниже и составляет в среднем 6562,2 кг, а у коров с гетерозиготным генотипом LEPСТ наиболее низкий удой – в среднем 6213,6 кг.

Наибольшее содержание жира характерно для коров с генотипом LEPTT – 4,48%; у коров с генотипом LEPСТ он занимает второе место, составляя 4,24%; а у коров с генотипом LEPCC наименьшее содержание – 4,09%. (таблица 3).

Таблица 3 – Продуктивность первотелок с различными генотипами лептина

Генотип LEP	Показатели продуктивности коров
	Удой, кг	Жир, %	Массовая доля жира, кг
TT (n=31)	6765,8 + 415,4	4,48 + 0,63	303,1 + 2,6
СТ (n=48)	6213,6 + 548,1	4,24 + 0,72	263,4 + 4,0
СС (n=23)	6562,2 + 412,5	4,09 + 0,58	268,4 + 2,4

Выводы. В ходе изучения качественных и количественных показателей молочной продуктивности, а также жирномолочности первотелок голштинской породы, принадлежащих Сельскохозяйственному производственному кооперативу племенному заводу имени Ленина Атнинского района РТ, было выяснено, что средний удой коров за 305 дней лактации составляет 6323,5 кг молока, а средняя жирность молока – 4,22 %.

В результате исследования проб крови коров методом ПЦР-ПДРФ анализа, выявлены три генотипа по генам лептина.

Коровы с генотипов LEPTT являются лидерами по удою (6765,8 кг), жирности (4,48%) и выходу жира (303,1 кг).

Для улучшения молочной продуктивности и жирности потомства рекомендуется использовать животных, которые являются носителями желательных аллелей. Необходимо также привлечение высококвалифицированных специалистов в области ветеринарной биотехнологии, чтобы создать и поддерживать базу данных по генетическому материалу скота. Это позволит автоматизировать процесс управления генетической селекцией животных, так как формирование признаков молочной продуктивности является полигенным.

Биология в сельском хозяйстве №3(44), 2024