Генетическая структура популяций голштинского скота отечественной и зарубежной селекции по гену GPX-1

Глутатионпероксидаза 1 – это фермент, защищающий организм от окислительного повреждения. GPX-1 экспрессируется в почках, печени и мышцах, выполняет функцию катализатора в восстановлении гидроперекисей и пероксида водорода до воды, защищает от токсического действия биомолекулы. Этот фермент является конечным регулятором метаболического пути, который расщепляет реактивные формы кислорода, ограничивая его взаимодействие с оксидом азота, медью или железом и, таким образом, предотвращает образование клеточных оксидантов [2, 5]. Сниженные значения содержания глутатионпероксидазы-1 в крови являются индикатором окислительного стресса в организме [6].

Ген GPX-1 крупного рогатого скота картирован на BTA22 , содержит 1 интрон и 2 экзона [8]. Мутация в положении 189 п.н. на локусе Bsc4 I (SNP Pro → Leu ; переход C/T) гена GPX-1 может контролировать интенсивность биосинтеза в структуре гена и в дальнейшем воздействовать на конфигурацию протеина [9].

Цель работы: изучить генетическую структуру популяций голштинского скота отечественной и зарубежной селекции по гену глутатионпероксидаза-1 ( GPX-1).

Материал и методы исследований. Исследования проводились в двух хозяйствах Республики Татарстан: в КФХ «Мухаметшин» Сабинского района – 231 корова голштинской породы зарубежной селекции и в СХПК «Племзавод им. Ленина» Атнинского района – 295 коров голштинской породы отечественной селекции.

С помощью готового набора «АмплиПрайм» ДНК-сорб-В (Некст БИО, Россия) из биологического материала выделяли ДНК, которая впоследствии подвергалась тестированию по локусу гена GPX-1-Bsc4 I (Bacillus schlegelii) . Полиморфизм гена GPX-1 (переход C → T; С189Т) выявляли методом ПЦР с последующей рестрикцией при оптимизированных температурновременных режимах [4, 9, 10]. Частоту аллелей и генотипов рассчитывали по методикам Е.К. Меркурьевой и Г.Н. Шагина-Березовского [3]. Генетическое равновесие в исследуемых популяциях крупного рогатого скота определяли согласно закону Харди-Вайнберга, вариабельность между наблюдаемым и ожидаемым распределением тестировали методом хи-квадрат.

В ранее опубликованной работе [1] и последующих наших исследованиях на коровах-первотелках в СХПК «ПЗ им. Ленина», выявленные аллели и генотипы гена GPX-1 получили одинаковую частоту встречаемости. В связи с этим полученные данные были объединены.

Результат исследований. Проведенное ДНК-тестирование коров голштинской породы отечественной селекции СХПК «Племзавод им. Ленина» показало, что исследуемое поголовье представлено всеми возможными аллелями и генотипами гена GPX-1 (Таблица 1).

В наблюдаемом распределении наибольшее количество голов насчитывается среди носителей гетерозиготного генотипа ТС (60,3 %), а гомозиготные особи, имеющие генотипы СС и ТТ, представлены группами по 20,0 и 19,7 % соответственно. Частота встречаемости аллелей составила С – 0,502 и Т – 0,498, что свидетельствует о небольшом перевесе в сторону аллеля С.

Вариабельность между наблюдаемым и ожидаемым распределением генотипов установлена на уровне χ²=12,62, который выше допустимых значений (%² крит (0,001) = 13,8). В популяции отечественной селекции в ожидаемом распределении наблюдается достоверное смещение в сторону наращивания гомозиготности.

Таблица 1 – Частота встречаемости аллелей и генотипов гена GPX-1

Н* – наблюдаемое, О** – ожидаемое

Рисунок 1 – Генетическая структура популяций по гену GPX-1 отечественной и зарубежной селекции крупного рогатого скота РТ

В процессе генотипирования особей голштинской породы зарубежной селекции «КФХ «Мухаметшин З.З.» было также установлено численное превосходство коров с гетерозиготным генотипом TC (56,7 %), вторая по численности группа коров имела гомозиготный генотип СС (23,0 %) и меньше всего было особей с генотипом ТТ (20,3 %). Частота встречаемости аллелей С и Т гена GPX-1 составила 0,513 и 0,487 соответственно, демонстрируя незначительное доминирование аллеля С.

Вариабельность между наблюдаемым и ожидаемым распределением генотипов установлена на уровне χ² = 4,21, который ниже критических значений (х 2 крит (0,05) = 5,99). В популяции зарубежной селекции в ожидаемом распределении наблюдается небольшое смещение в сторону увеличения гомозиготных генотипов, что свидетельствует о нарушении генетического равновесия.

На диаграммах можно увидеть, что в популяции коров зарубежной селекции сокращается число гетерозиготных особей TC и увеличивается поголовье гомозиготных СС и TT-животных (Рисунок 1).

Исследования индийских авторов, направленные на изучение полиморфизма гена GPX-1 крупного рогатого скота пород Нимари и Малви, в результатах сообщают о генетическом биоразнообразии и вариативности в популяциях [7, 9].

В работе R. Jagtap и др. (2012) аллели C и T в породе Малви имели частоту 0,741 и 0,249 соответственно, а генотипы СС – 53,8%, TC – 42,3 и TT – 3,9 % [7]. Опытное поголовье этой же породы в исследовании S.Singh и др. (2011) представлено аллелями С и Т с распределением – 0,870 и 0,130 [9]. А животным породы Нимари соответствовали следующие значения: аллель С – 0,930 и аллель Т – 0,070. Максимальное количество животных, являлись носителями гомозиготного генотипа CC – 86,0 %, гетерозиготная группа TC насчитывала лишь 14,0% от общего числа, а особи, имеющие генотип TT, среди этой породы не обнаружены.

Анализ полученных данных по генотипированию скота в Индии, как и в нашем эксперименте, указывает на то, что «нормальный» аллель С имеет преимущество над «мутантным» аллелем Т в опытных популяциях различной селекции.

Заключение. В результате исследования татарстанской популяции крупного рогатого скота голштинской породы отечественной и зарубежной селекции были идентифицированы все возможные варианты аллелей и генотипов гена GPX-1 , что свидетельствует о генетическом биоразнообразии и полиморфности изучаемых популяций. Различие в генетической структуре популяций отечественной и зарубежной селекции может быть вызвано использованием спермопродукции быков различного происхождения.

Статья написана в рамках государственного задания Экологогенетические подходы к созданию и сохранению ресурсов растений и животных, расширению их адаптивного потенциала и биоразнообразия, разработка сберегающих агротехнологий с целью повышения устойчивости производства высококачественной продукции, достижения безопасности для здоровья человека и окружающей среды. Номер регистрации: 122011800138-7.