Генотипическая зависимость содержания белков в молоке у разных видов сельскохозяйственных животных

Биологическое значение и пищевую ценность молочного белка трудно переоценить. Белок – главный компонент молока, обеспечивающий рост молодняка, а в питании человека является основным источником поступления в организм незаменимых аминокислот. В настоящее время в молоке известно более 20 белковых компонентов, из них главными считаются 4 вида белка: αs1-; β-; κ-казеины и β-лактоглобулин, которым в общей сложности приходится до 70%общего белка в молоке (Тепел А., 1979). Кроме того, у них, в отличие от остальных белков, существует хорошо выраженный генетический полиморфизм, то есть они имеют несколько молекулярных форм, различающихся по одной или же двум аминокислотам, которые легко выявляются методом электрофореза белков молока и соответствуют генотипу животных (Хаертдинов Р.А., 1989).

В нашей предыдущей работе (Афанасьев М.П., Хаертдинов Р.А., 2010) было показано, что в молоке сельскохозяйственных животных разные молекулярные формы одного и того же белка из-за разной экспрессии их аллелей имеют неодинаковое количественное содержание. Как уже было отмечено выше, полиморфные белки в молоке занимают преобладающее количество (70%), поэтому можно предположить, что от генотипа животных во многом будет зависить содержание общего белка, казеина, белка сыворотки и других белковых фракций в молоке. В этой связи изучали генотипическую зависимость содержания белков в молоке у разных видов сельскохозяйственных животных: крупного скота, овцы и свиньи.

Исследования проводили в племенных хозяйствах Республики Татарстан: племзаводе «KИM», племрепродукторах им. Тимирязева и «Камский бекон», где определяли генотип и содержание белков в молоке у 211 коров бестужевской породы, 112 овец породы прекос и 35 свиноматок крупной белой породы. Генотип и содержание белков в молоке исследовали методом электрофореза в полиакриламидном геле с последующим денситометрированием полученных фореграмм (Хаертдинов Р.А., 1989).

Биометрическую обработку экспериментальных данных с вычислением общепринятых величин проводили на персональном компьютере путем использования статографического пакета программ.

В результате исследований установлено, что у крупного рогатого скота все 4 вида белка молока являются полиморфными: αs1-казеин имел 2 молекулярные типы (генотипы), обозначенные как ВВ и ВС; β-казеин – 6 типов: А1А2, А2А2, А1А2, А1В, А2В; κ-казеин – 3 (АА, ВВ, АВ); β-лактоглобулин – 3 (АА, ВВ, АВ). У других видов: овец и свиней полиморфизм белков молока выражен значительно хуже, чем у крупного рогатого скота. В молоке овец полиморфным оказался лишь 2 вида белка: β-казеин с молекулярными типами В1В2 и АВ1В2, β- лактоглобулин – АА, ВВ, АВ; а у свиней – вовсе 1 вид белка – β-казеин (АА, ВВ, АВ). Поэтому видовые особенности генотипической зависимости содержания белков в молоке изучали лишь по двум локусам: β-казеину и β-лактоглобулину.

Исследования показали, что различия в генотипе коров по β-казеину оказывают достоверное влияние на содержание общего белка, казеина и отдельных белковых фракций. Генотипы А 1 В, А 2 В и А 1 А 1 обеспечивали повышенное содержание общего белка и казеина, а генотип А₂А₂ – пониженное. Так, в молоке коров бестужевской породы содержание этих белков составило соответственно 3,448…3,525; 2,696…2,774 и 3,269; 2,533 г/100 мл (табл.1). В большой зависимости от генотипа по β-казеину находилось количество самого β-казеина. Доля влияния локуса β-казеина на содержание соответствующего ему белка оказалась наивысшей и составила η²=0,249. При этом высокое содержание β-казеина (0,844 и 0,863 г/100 мл) наблюдалось в молоке коров с генотипами А 1 В и А 2 В, а наименьшее (0,715 г/100 мл) – с генотипом А 2 А 2 .

Другой казеиновой фракцией, на содержание которой локус β-казеина оказал сильное влияние, был κ-казеин (η²=0,151). Генотипам ВВ и А 2 В в сравнении с остальными (0,230…0,238 г/100 мл) соответствовало повы-шенное содержанием κ-казеина (0,262 и 0,258 г/100 мл). Тесная взаимосвязь двух этих казеиновых локусов, по-видимому, объясняется их генетическим сцеплением, в результате которого генотипы ВВ и АВ κ-казеина часто находятся в комбинации с аналогичными генотипами β-казеина. Как было показано нами ранее, генотипам ВВ и АВ κ-казеина соответствует повышенное содержание белка.

Локус β-казеина оказал влияние также на содержание сывороточных белков. Так, наименьшим содержанием этих белков (0,697 г/100 мл) характеризовалось молоко коров с генотипом ВВ. У них снижение концентрации белков сыворотки произошло за счет β-лактоглобулина (0,285 г/100 мл) и α-лактальбумина (0,117 г/100 мл).

У коров по локусу β-казеина возможны и другие генотипы, например, А 1 А 3 и А 2 А 3 , однако они очень редки и найдены лишь у двух коров бестужевской породы, поэтому о влиянии этих генотипов на содержание белков в молоке судить трудно.

У других видов животных (овец, свиней) также выявлено влияние генотипов β-казеина на содержание белков в молоке. У овец это влияние оказалось аналогичным тому, что наблюдалось у крупного рогатого скота, т.е. превосходством обладали гетерозиготные особи, в частности, с генотипом АВ1В2. Овцы с таким генотипом имели в молоке повышенное содержание общего белка – 6,182; казеина – 4,937; β-казеина – 1,932; κ-казеина – 0,299 г/100 мл (табл. 1). Однако влияние генотипа овец по β-казеину на содержание сывороточных белков не установлено. Их содержание у особей разных генотипов было почти равным – 1,244…1,245 г/100 мл, а наблюдаемые по отдельным белковым фракциям различия оказались несущественными и разнонаправленными.

• 1.    Содержание белков в молоке основных видов сельскохозяйственных животных с разными генотипами β- казеина

  Вид и генотип животных	Содержание белков в молоке, г/100 мл
  	общий белок	казеин	его фракции			белок сыворотки
  			αs 1	β	κ
  Крупный рогатых скот: А 1 А 2 , n=67	3,448 ± 0,027	2,696 ± 0,025	0,896 ± 0,010	0,789 ± 0,012	0,230 ± 0,004	0,752 ± 0,011
  А 2 А 2 , n=16	3,269 ± 0,056	2,533 ± 0,052	0,856 ± 0,022	0,715 ± 0,025	0,238 ± 0,009	0,736 ± 0,022
  А 1 А 2 , n=70	3,361 ± 0,027	2,595 ± 0,025	0,862 ± 0,010	0,767 ± 0,012	0,231 ± 0,004	0,766 ± 0,011
  ВВ, n=9	3,362 ± 0,068	2,665 ± 0,063	0,837 ± 0,026	0,795 ± 0,030	0,262 ± 0,011	0,697 ± 0,027
  А 1 В, n=28	3,525 ± 0,042	2,761 ± 0,041	0,853 ± 0,017	0,863 ± 0,019	0,235 ± 0,007	0,764 ± 0,017
  А 2 В, n=21	3,512 ± 0,045	2,774 ± 0,042	0,869 ± 0,017	0,844 ± 0,020	0,258 ± 0,007	0,738 ±0,017
  Овца: В 1 В 2 , n=107	5,792 ± 0,085	4,548 ± 0,081	1,894 ± 0,049	1,474 ± 0,031	0,213 ± 0,003	1,244 ± 0,019
  АВ 1 В 2 , n=5	6,182 ± 0,124	4,937 ± 0,111	1,738 ± 0,095	1,932 ± 0,029	0,229 ± 0,018	1,245 ± 0,067
  Свинья: АА , n=8	6,135 ± 0,066	3,586 ± 0,057	1,312 ± 0,045	1,055 ± 0,039	0,231 ± 0,025	2,549 ± 0,046
  ВВ, n=10	6,293 ± 0,057	3,755 ± 0,049	1,460 ± 0,042	1,176 ± 0,024	0,186 ± 0,023	2,538 ± 0,047
  АВ, n=17	6,116 ± 0,044	3,547 ± 0,040	1,224 ± 0,036	1,089 ± 0,020	0,249 ± 0,014	2,569 ± 0,042

• 2.    Содержание белков в молоке основных видов сельскохозяйственных животных с разными генотипами β-лактоглобулина

  Вид и генотип животных	Содержание белков в молоке, г/100 мл
  	общий белок	казеин	его фракция	белок сыворотки	его фракции
  			β-казеин		β-лакта-глобулин	α-лакт-альбумин
  Крупный рогатый скот: АА, n=59	3,437 ± 0,031	2,642 ± 0,030	0,778 ± 0,012	0,795 ± 0,011	0,360 ± 0,006	0,136 ± 0,003
  ВВ, n=66	3,372 ± 0,030	2,679 ± 0,030	0,825 ± 0,012	0,693 ± 0,011	0,273 ± 0,006	0,137 ± 0,003
  АВ, n=165	3,404 ± 0,019	2,646 ± 0,019	0,780 ± 0,007	0,758 ± 0,007	0,326 ± 0,004	0,140 ± 0,002
  Овца: АА, n=46	5,658 ± 0,084	4,480 ± 0,082	1,462 ± 0,050	1,178 ± 0,028	0,656 ± 0,017	0,105 ± 0,004
  ВВ, n=16	5,728 ± 0,098	4,483 ± 0,094	1,467 ± 0,069	1,245 ± 0,031	0,739 ± 0,026	0,114 ± 0,009
  АВ, n=54	5,831 ± 0,074	4,526 ± 0,076	1,461 ± 0,049	1,305 ± 0,024	0,831 ± 0,020	0,106 ± 0,005

У свиней влияние генотипов по Р-казеину на содержание белков в молоке имело иной характер. У них повышенным содержанием белков в молоке отличались гомозиготные особи с генотипом ВВ, пониженным -АА, а гетерозиготные АВ обладали промежуточными показателями. Так, в молоке свиней крупной белой породы с генотипом ВВ содержание общего белка составило 6,293; казеина - 3,755; as1-казеина - 1,460; Р-казеина -1,176 г/100 мл; АА - соответственно 6,135; 3,586; 1,312; 1,055; АВ - 6,116; 3,547; 1,244; 1,089 г/100 мл.

Влияние генотипа по Р-казеину на содержание сывороточных белков оказалось незначительным. Так, свиноматки с разными генотипами по этому белку имели примерно равную концентрацию белков в молочной сыворотке - 2,53 8^2,569 г/100 мл.

Р-Лактоглобулин - главный белок молочный сыворотки, поэтому влияние его генотипов было значительным на содержание сывороточных белков. Так, у коров независимо от их породной принадлежности генотип АА обеспечивал высокое содержание белков в молочной сыворотке, ВВ -низкое, АВ - промежуточное. Например, в молоке коров бестужевской породы содержание этих белков составило соответственно 0,795; 0,683 и 0,758 г/100 мл (табл. 2). Аналогичные данные получены по айрширской и холмогорской породам - соответственно 0,841; 0,782; 0,826 и 0,735; 0,658; 0,662 г/100 мл. Количественные различия между генотипами Р-лактоглобулина по содержанию белков сыворотки в основном обусловлены различиями в содержании главного белка сыворотки - р-лактоглобулина. Содержание этого белка в молоке коров находилось в аналогичной зависимости от генотипов по локусу р-лактоглобулина, что и общее количество белков сыворотки.

Выявлено достоверно влияние локуса р-лактоглобулина на содержание других белков сыворотки и некоторых казеиновых фракций, например, иммуноглобулина и Р-казеина. Содержание этих белков находилось в меньшей зависимости от генотипов локуса Р-лактоглобулина, чем родного белка, однако их зависимость была стабильной. Так, коровы с генотипом ВВ у всех исследованных пород отличались повышенным содержанием в молоке Р-казеина и превосходили остальных генотипов по этому белку на 0,045…0,047 г/100 мл. Ранее, по локусу Р-казеина приводились данные, доказывающие влияние этого локуса на содержание Р-лактоглобулина. Следовательно, локусы Р-казеина и Р-лактоглобулина, по-видимому, находятся в тесном взаимодействии, что отражается на количественном содержании соответствующих им белков.

У овец обнаружена несколько иная зависимость содержания молочных белков от генотипа по β-лактоглобулину. У них в отличие от коров повышенным содержанием общего белка, белков сыворотки обладали гетерозиготные особи АВ. Например, овцы породы прекос с таким генотипом превышали остальных генотипов по содержанию этих белков на 0,103…0,173 г/100 мл (табл. 2). Их повышение произошло в основном за счет β-лактоглобулина, количество которого в молоке гетерозигот было наивысшим – 0,831 г/100 мл.

Таким образом, независимо от вида животных локусы β-казеина и β-лактоглобулина оказывают существенное влияние на содержание белков в молоке, их влияние оказалось наиболее значительным на содержание тех белков, за синтез которых они ответственны, и в меньшей степени – остальных белков. Если учесть тот факт, что эти локусы контролируют синтез до 38% общего белка в молоке, то обнаруженная зависимость имеет важное селекционное значение в целях повышения белковости молока. При осуществлении такой селекции необходимо учитывать видовые особенности влияния генотипов β-казеина и β-лактоглобулина на содержание белков в молоке. У овец по этим локусам превосходство имеют гетерозиготные животные; у крупного рогатого скота по β-казеину – гетерозиготы А1В и А2В; а по β-лактоглобулину – гомозиготы АА; у свиней по β-казеину – также гомозиготы ВВ.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Афанасьев М.П. Экспрессия генов белков молока у разных видов сельскохозяйственных животных / М.П. Афанасьев, Р.А. Хаертдинов // Достижения науки и техники АПК. – 2010. – № 3. – С.19 – 21; 2. Тепел А. Химия и физика молока / А.Тепел. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 623 с.; 3. Хаертдинов Р.А. Методические рекомендации по проведению качественного и количественного анализа белков молока методом электрофореза в полиакриламидном геле. – М.: ВАСХНИЛ, 1989. – 31 с.

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ЗАВИСИМОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ БЕЛКОВ В МОЛОКЕ У РАЗНЫХ ВИДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

Афанасьев М.П.

Резюме

У разных видов сельскохозяйственных животных: крупного рогатого скота, овцы и свиньи по локусам β-казеина и β-лактоглобулина изучена генотипическая зависимость содержания белков в молоке. У них независимо от вида установлено значительное влияние этих локусов на содержание тех белков, за синтез которых они ответственны, и в меньшей степени – остальных белков. Видовые различия заключаются в том, что у овец по содержанию белков в молоке превосходством обладают гетерозиготы, у свиней – гомозиготы, а у крупного рогатого скота – как гетерозиготы, так и гомозиготы.

GENOTYPICAL DEPENDENCE OF MILK PROTEINS CONTENT IN VARIOUS SPECIES OF AGRICULTURAL ANIMALS

Afanasyev M.P.