Генетическая структура лошадей татарской и якутской пород по полиморфным белкам крови

В настоящее время генотипирование по полиморфным белкам крови и генам микроса-теллитной ДНК является обязательным условием для осуществления селекционной работы с сельскохозяйственными животными. Изучение генетического полиморфизма белков позволяет контролировать генетическую структуру популяций и определить их идентичность [2, 3, 4].

В коневодстве маркерная селекция преимущественно используется для изучения генетической структуры и филогенеза пород и популяций лошадей, оценки степени разнообразия и определения генетического сходства. Она показывает высокую эффективность при проведении контроля применения родственного разведения, диагностике наследственных дефектов и заболеваний и особую значимость имеют маркеры, ассоциированные с хозяйственно-полезными признаками [5].

На современном этапе развития коневодства разведение большинства пород лошадей невозможно без генетической сертификации, которую осуществляет лаборатория генетики Всероссийского научно-исследовательского института коневодства (ВНИИК). Сотрудниками лаборатории ежегодно тестируется более четырех тысяч лошадей [4, 5, 6].

Важное значение для местных пород лошадей имеет изучение их генетической структуры и их дифференциации, в связи с малочисленностью и генетической уникальностью. Сохранение и совершенствование местных пород лошадей требует комплексного подхода, в котором предусматривается систематический генетический мониторинг, необходимый для создания и совершенствования селекционных программ с целью защиты уникального аллелофонда лошадей, сохранения традиций каждого народа и их культурного наследия [7].

Все местные породы обладают уникальными, ценными качествами, что необходимо для их эффективного хозяйственного использования. Местные породы лошадей включают в себя породы, произошедшие от одного генетического корня: татарскую, якутскую, башкирскую, тувинскую, вятскую, имеющее общее генетическое происхождение. Все эти породы генетически близки, но имеют фенотипические и генетические различия по морфологическим признакам [8, 9].

Полиморфные системы белков крови при кодоминантном типе наследования, являются удобными генетическими маркерами для описания пород, линий и семейств. Полиморфизм белков представлен более чем одним аллелем, контролируется серией таких генов, использование которых позволяет изучить межпородные и внутрипородные дифференциации, филогенез и аллелофонд, внутрипородный инбридинг, а также определить происхождение животных с точностью до 90%. Определение происхождения животных любых видов и особенно некоторых пород лошадей, является обязательным процессом при оценке племенной ценности.

Основными белками крови являются трансферрин и альбумин, которые выполняют транспортную функцию и служат маркерами для оценки генетического разнообразия. Наибольший интерес для генетических исследований представляет локус трансферрина, который представлен 12 аллелями. Роль трансферрина в организме прежде всего связывают с регулированием обмена железом тканями. В отличие от трансферрина, альбумин слабо полиморфен и имеет всего лишь два аллеля.

В связи с тем, что татарская порода по своему происхождению связана со многими аборигенными породами, целью проводимых исследований было изучение особенностей полиморфизма белков крови лошадей татарской и якутской породы для установления их генетических различий. Основной задачей исследования было изучение генетической структуры по полиморфным системам крови: трансферрину и альбумину.

Условия, материалы и методы. Объектом исследования служили кобылы татарской породы из хозяйства-оригинатора ИП ГКФХ «Набиуллин С.Ф.» Лениногорского района Республики Татарстан в количестве 200 голов. Определение полиморфных вариантов белков проводилось методом электрофореза в полиакриламидном геле в соответствии с методическими рекомендациями, разработанными ВНИИ коневодства [7]. Для характеристики якутской породы по этим белкам использовались данные научных исследований Додохова В.В., Филипповой Н.П., Степанова Н.П., исследования проводились в 2016 году у якутских лошадей в количестве 424 голов [10, 11, 12]. Для сравнительного анализа были использованы генетико-статистические показатели такие как, частота аллелей по каждому локусу и число генотипов, наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготность, а также количество эффек- тивных аллелей.

Статистическую    обработку    данных проводили в соответствии с принятыми стандартами с использованием приложения MS Excel ПK (Меркурьева, Е.К. Генетические основы селекции в скотоводстве. М.: «Колос», 1977. 240 с.). При определении частот отдельных аллелей применялись следующие формулы:

p А = (2n AA +n AB ) / 2N (1);

q B = (2n BB +n AB ) / 2N (2), где:

pА – частота аллеля А, qB – частота аллеля В,

N – общее число особей.

Для определения частоты генотипов использовалась формула:

р = n / N (3), где:

р – частота соответствующего генотипа, n – количество особей с данным генотипом, N – общее число особей.

Фактическая гетерозиготность вычислялась по формуле:

Но = N2/n  (4), где:

Н о –фактическая гетерозиготность,

N 2 – число гетерозигот особей, n – общее число особей.

Ожидаемую гетерозиготность рассчитывали по формуле:

He= 1-(pА2+qВ2)  (5), где:

He – ожидаемая гетерозиготность, pА2 и qВ2 – частоты соответствующих аллелей А и В.

При определении индекса фиксации использовалась формула:

F = Не– Но / Не (6), где:

H e - ожидаемая гетерозиготность,

H o – фактическая гетерозиготность.

Результаты и обсуждение. Исследования показали, что сравниваемые местные породы лошадей имеют типичный спектр аллелей и характеризуются достаточно высоким уровнем генетического разнообразия [13].

По системе локуса трансферрина у лошадей татарской и якутской породы выявлено одинаковое число аллелей – F, R, O, H, D (рис. 1).

Трансферрин                    Альбумин

■ Татарская порода лошадей и Якутская порода лошадей Рисунок 1 – Частота аллелей полиморфных белков крови

В генетической структуре обеих популяций преобладает аллель F, его частота у татарской и якутской пород лошадей составила соответственно 0,437 и 0,571, то есть встречаемость аллеля F у татарской породы оказалась значимо ниже, чем у якутской на 0,134 (рис. 2). К следующим наиболее часто встре- лошадей татарской породы на 0,097,

Якутская порода лошадей

Татарская порода лошадей

Рисунок 2 – Сравнение частоты аллелей трансферрина и альбумина у лошадей татарской и якутской пород

Небольшие различия, в пользу лошадей татарской породы, обнаружены также по частоте аллели О, а по аллелю H трансферрина существенных различий не выявлено.

Графическое изображение частоты встречаемости аллелей полиморфных белков крови у лошадей татарской породы в сравнении с якутской породой показало, что как по трансферрину, так и альбумину наблюдаются положительные и отрицательные отклонения в частоте встречаемости аллелей. При этом по локусу трансферрина наибольшие отклонение прослеживаются в отрицательную строну по аллелю F, наименьшие отклонения, но тоже в отрицательную строну – по аллелю H. По локусу альбумина выявленные различия в двух аллелях равнозначны, но противоположны по выраженности. По аллелю А прослеживается превышение частоты встречаемости, а по аллелю В такое же снижение частоты встречаемости.

якутской – 0,159 и 0,161. То есть, в противоположность аллелю F, частота встречаемости этих двух аллелей была выше у лошадей татарской породы. Более значимые различия прослеживаются по аллелю R, частота встречаемости которого оказалась выше у

Следовательно, основные различия между татарской и якутской породами по локусу трансферрина заключаются в том, что аллель F у татарской лошади выявлен с меньшей частотой, сходство пород по происхождению подтверждается практически одинаковой частотой встречаемости аллелей H и D.

Наличие в локусе трансферрина пяти аллелей позволяет выделить у лошадей татарской породы 14 генотипов, у лошадей якутской породы, несмотря на наличие тех же пяти аллелей, удалось выделить только 13 генотипов, что также позволяет дифференцировать эти породы между собой.

Наиболее высокую концентрацию у лошадей татарской породы имеют 3 генотипа, включающие аллель F в сочетании с другими аллелями, из которых два гетерозиготных - FR (25%) и DF (14,5%), а один гомозиготный - fF (18,5%) (рис. 3).

Трансферрин

Рисунок 3 - Распределение частот генотипов по локусу трансферрина

Также часто выявлялся гомозиготный генотип – RR (7%) и гетерозиготный - DR (7%), содержащие аллель R. Остальные генотипы имеют частоту от 0,5% до 5,5%, а гомозиготный генотип OО не выявлен вовсе. У якутской породы не были идентифицированы генотипы – ОО и ОR, из которых самыми распространенными по частоте оказались гомозиготный генотип FF (33,3%) и гетерозиготный генотип DF (13%), DR (18,2%).

В популяции лошадей данных пород локус альбумин представлен двумя аллелями – А и

В. Преобладающим по частоте аллелем оказался аллель B, средняя частота его у лошадей татарской породы составила 0,515, а у якутской соответственно – 0,659. Вторым по частоте был аллель А, по которому межпородные различия оказались выражены в большой степени и составили, соответственно 0,485 и 0,341. Два аллеля альбумина образовали 3 генотипа: AA, BB и АВ, их частота у лошадей татарской породы составила в следующем соотношении: АВ (49%) > ВВ (27%) > АА (24%) (рис. 4).

■ Татарская          24                    27                    49

я Якутская            7                     61                     32

Альбумин

Рисунок 4 – Частота генотипов по локусу альбумина

Следовательно, каждая порода имеет свою характерную ей генетическую структуру с четко выраженными различиями по частотам отдельных аллелей полиморфных белков крови, несмотря на их историческую близость.

Определение уровня изменчивости и дифференциации лошадей татарской породы проводилось на основе общепринятых показателей, которые представлены в таблице. Результаты исследования показали, что лошади татарской породы обладают высокой степенью полиморфизма. В изученных полиморфных системах крови уровень полиморфности в среднем на 2 локуса составил 2,676, что считается достаточно высоким показателем для местных пород лошадей.

Таблица – Генетико-популяционная характеристика лошадей татарской и якутской пород

Порода	Голов	Локус	Показатели
			He	Ho	Ae	F
Татарская	200	Трансферрин	0,701	0,705	3,354	-0,004
		Альбумин	0,499	0,490	1,998	0,018
		В среднем	0,600	0,597	2,676	0,006
Якутская	217	Трансферрин	0,615	0,590	2,598	0,041
		Альбумин	0,449	0,221	1,816	0,508
		В среднем	0,532	0,406	2,207	0,274

Примечание: Ae – уровень полиморфности, He и Но – ожидаемая и фактическая гетерозиготность, F – индекс фиксации

Показатель фактической гетерозиготности по полиморфным белкам крови характеризуется высокой степенью гетерозиготности, которая равна в среднем 0,597. Анализ фактической гетерозиготности по отдельным локусам показал, что максимальное значение наблюдается по локусу трансферрина – 0,705, а минимальное по альбумину – 0,490.

Ожидаемая гетерозиготность по локусу трансферрина ниже, чем фактическая гетерозиготность, что свидетельствует о небольшом избытке гетерозигот. На это также указывает отрицательный индекс фиксации, который составил -0,004.

У якутской породы наблюдается дефицит гетерозигот по двум локусам полиморфной системы белков, так как индекс фиксации высокий 0,274. Это указывает на то, что в данной популяции возможен инбридинг. Уровень по-лиморфности по двум исследуемым локусам оказалась несколько ниже и был равен в среднем 2,207.

Сравнительный анализ изученных пород лошадей показал, что они различаются между собой по уровню полиморфности (Ae) и степени гетерозиготности.

Выводы. Таким образом, проведенные исследования показали, что татарская и якутская породы, несмотря на историческую близость, имеют разную генетическую структуру, которая выразилась в более высоком уровне полиморфизма и богатом генофонде по изученным локусам белков крови у лошадей татарской породы. По локусам полиморфных белков крови выявили определенную межпородную дифференциацию по частотам встречаемости аллелей и степени гетерозиготности. Генетические исследования позволили выявить межпородные различия и сходства, они минимизировали ошибки, возникающие при осуждении генетического родства татарской и якутской пород.