Гены белкового обмена и показатели качества молока коров джерсейской породы, принадлежащих ООО «ПМК» Сабинского района Республики Татарстан

В связи с ситуацией, сложившейся на мировой политической арене в свете геополитической обстановки и вопросов, связанных с импортозамещением и учитывая её влияние на продовольственный рынок в Российской Федерации, возникает острый вопрос обеспечения граждан провизией, в том числе и молочными продуктами питания. Страна, в свою очередь, имеет множество возможностей, ресурсов и перспектив для увеличения собственного производства молока, молочных продуктов, их качества и количества – никак независящего от стороннего вмешательства иных государств.

На сегодняшний день перед сельским хозяйством стоит задача увеличения производства продуктов питания, а также внедрение инновационных технологий, способствующих не только увеличению объёмов, но и улучшению качества продукции. Это позволит не только удовлетворить внутренние потребности, но и создать конкурентоспособный экспортный продукт. Так, в животноводческих комплексах работа направлена на улучшение поголовья скота с применением маркерной селекции, включающая в себя подбор родительских пар, на основе генетики, методы которой позволяют усовершенствовать и отбирать поголовье животных по генотипу, отвечающего за желательные характеристики продуктивности коров.

Одним из ключевых направлений производства в сельском хозяйстве на сегодняшний день является молочное направление скотоводства, обеспечивающее граждан разнообразием натуральной продукции: сыр, йогурт, сметана, кефир и т.д. Не секрет, сегодня и рынок растительного молока стремительно развивается. Эксперты и производители считают, что сравнивать натуральное молоко, полученное от животных, и растительные аналоги неправильно. Эти напитки имеют разный физикохимический состав. Следует отметить, что не всем нравится вкус и качество растительного молока. Молоко, является незаменимым продуктом в рационе питания, исходя из того, что оно содержит множество полезных компонентов. Химический состав молока не только определяет его пищевую и биологическую ценность, но и влияет на технологическую переработку, выход и качество готовой продукции. К примеру, аминокислоты, витамины, минеральные соли и др., обеспечивают человека строительными веществами, способствующими нормальной работе клеток, тканей и органов организма в целом. По этой причине повышенный спрос на молоко сохраняется в результате тенденции к правильному здоровому питанию.

В связи с увеличенным спросом на молочную продукцию – была развернута и проведена работа по созданию ряда пород крупного рогатого скота, обладающих высокими показателями по качеству молока. Среди них стоит отметить относительно новую породу крупного рогатого скота – джерсейскую.

Джерсейская порода была выведена в конце 18 века на острове Джерси, в одном из Нормандских островов, путём строгой селекции местного скота. Широкую известность порода получила лишь в прошлом столетии, когда местные власти дали добро на импорт семени быков–производителей. Животные данной породы имеют небольшое, даже угловатое телосложение, крепкую конституцию. Тёлочки раннеспелые, половозрелости достигают в 14 месяцев. Джерси также славятся лёгким протеканием беременности и родов у первотёлок. Вес коров составляет – 350-400 кг, быков 600700 кг. Популярность породы обуславливается высоким удоем молока, жирностью и уровнем содержания белка. За период лактации корова способна давать свыше 5 т. молока, при оптимальных условиях содержания этот показатель может достигать и 10 т. Жирность молока может достигать 7-9 %, а содержание белка в нем составляет более 4%.

В регионах Российской Федерации существует множество фермерских хозяйств, занимающихся молочным производством, и Татарстан остается безусловным лидером в стране по валовому надою молока за прошлые года. Одним из ведущих предприятий по производству молока является ООО «ПМК» Сабинского района Республики Татарстан. Это хозяйство вызывает наибольший интерес, т.к. все производство автоматизировано. В каждом из корпусов установлены роботатизированные доильные системы, инновационные скреперы и охлаждающие помещения при зное. В данном хозяйстве также представлена джерсейская порода, демонстрирующая высокую жирность

Высокая продуктивность сельскохозяйственных животных зависит от многих факторов, таких как условия содержания, качество кормления и, конечно же, их генетического потенциала. Генетический потенциал животных определяется комплексом наследственных генов, и, исходя из этого, ДНК оценка имеет важное значение в подборе животных в качестве родительских пар для разведения. Одним из методов ранней оценки является прогнозирование племенной ценности животных. Однако селекция животных – сложная задача, требующая учёта большого количества факторов, перечисленных выше, включая потребности хозяйства. Усовершенствование методов оценки племенных качеств в популяции молочного скота становится все более актуальной темой, особенно в свете геополитической обстановки и вопросов, связанных с импортозамещением. Соответственно учет генетической информации особей, качественные и количественные показатели надоев лежит в основе племенной работы хозяйства.

Особый интерес сегодня представляют ДНК-исследования по молекулярно-генетическим маркерам генов белка CSN3 и BLG . Каппа-казеин ( CSN3 ) ответственен за белковомолочность, так же известно, что его аллель В , CSN3^BB , указывает на более высокое содержание белка в молоке. Бета-лактоглобулин ( BLG ) связан с белковомолочностью и удоем молока в целом.

Цель текущего исследования заключается в ДНК – анализе генетического материала коров джерсейской породы крупного рогатого скота, на наличие комбинаций генов, ответственных за синтез белков молока (CSN3 и BLG), с применением ПЦР-ПДРФ анализа.

Материал и методы исследований. Для выявления аллельного полиморфизма и генотипов молочных белков проведены научно-хозяйственные опыты на поголовье джерсейской породы коров в количестве 127 голов, принадлежащих ООО «ПМК» Сабинского района РТ. Взятие крови было осуществлено из хвостовой вены животных с использованием одноразовых игл и вакуумных пробирок объемом 100 мл с антикоагулянтом EDTA . Количественная оценка массовой доли жира и плотности в каждой пробе свежевыдоенного молока проводились с применением анализатора Клевер-2. Отобранные в исследуемую группу животные находились в идентичных условиях технологического обслуживания и кормления.

Исследования нуклеиновых кислот проводились в отделе молекулярных исследований Татарского филиала ФГБУ «ВНИИЗЖ». Генетический материал (ДНК) выделяли стандартным набором «Ампли Прайм ДНК-сорб-В» (Россия) предназначенный для экстракции нуклеиновых кислот из биологического материала. Процесс амплификации фрагментов ДНК проводили со стандартными компонентами ПЦР-смеси: дистиллированная вода, буферный раствор, смесь дезоксинуклеотидтрифосфатов, праймеры, Taq -полимераза и выделенный ДНК-образец.

По гену каппа-казеина ( CSN3) проводили ПЦР анализ проб крови крупного рогатого скота на четырёхканальном программируемом амплификаторе ДНК-Технология «Терцик» (Россия) в объёме 20 мкл, с применением праймеров, предложенные Medrano J.F., Aguilar-Cordova E. в 1990 г, где амплифицировался цельный фрагмент длиной 350 п.н.:

JK5: 5/ -ТСА ТТТ АТG GCC ATT CCA CCA AAG-3 / (24 н.)

JK3: 5/ -GCC CAT TTC GCC TTC TCT GTA ACA GA-3 / (26 н.).

Для проведения ПДРФ-анализа CSN3-гена 20 мкл ПЦР-пробы обрабатывали рестриктазой Hinf I, HindIII в 1×буфере «O» фирмы СибЭнзим (Россия).

По аналогичной схеме проводили ПЦР по гену бета-лактоглобулина ( BLG ) с 2 мкл ДНК-образца на четырёх канальном программируемом амплификаторе ДНК-Технология «Терцик» (Россия), где общий объем реакционной смеси в одной пробирке составлял также 20 мкл., с праймерами, предложенными Medrano J.F., Aguilar-Cordova E. в 1990 г.:

BLGP3: 5/-GTC CTT GTG CTG GAC ACC GAC TAC A-3/(25 н.)

BLGP4: 5/-CAG GAC ACC GGC TCC CGG TAT ATG A-3/(25 н.) , амплифицировался цельный фрагмент длиной 262 п.н. Для проведения ПДРФ - анализа BLG -гена 20 мкл ПЦР пробы обрабатывали рестриктазой HaeIII в 1×буфере « G » фирмы СибЭнзим (Россия) при 37 ℃ течение ночи. Вес продуктов ПЦР-ПДРФ-анализа определяли методом горизонтального электрофореза в 2-2,5 % агарозном геле, где использовали агарозу, трис-боратный буфер ( TBE -буфер), 10 %-ный бромистый этидий 5мкл. Электрофорез проведен при 200мА, 150В, 20Вт (Эльф-8, ДНК-Технология, Россия). Идентификацию полученных результатов электрофореза проводили с помощью видеодокументирующей системы GelDoc (BioRad , США).

Результат исследований. Анализ результатов и проведённое исследование по изучению воздействия полиморфизма гена каппа-казеина ( CSN3 ) на молочную продуктивность 127 джерсейской породы коров, принадлежащих ООО «ПМК» Сабинского района РТ, показал, что средний удой молока коров за 305 дней лактации составляет 6935,13 кг. Среднее содержание жира составляет 6,69 %, а белка – 3,99 %.

Из 127 исследованных животных, 1 корова оказалась носителем гомозиготного генотипа AA , 23 коров имели гетерозиготный генотип AB , 103 коров – гомозиготный генотип BB .

Таблица 1 – Полиморфизм гена CSN3 у коров джерсейской породы

AA		AB		BB		Частота аллелей
N	%	n	%	n	%	A	B
1	0,8	23	18,1	103	81,1	0,16	0,84

Таблица 2 – Продуктивность коров с различными генотипами гена CSN3

Генотип CSN3	Показатели продуктивности коров
	Удой, кг	Жир, %	Белок, %	Массовая доля жира, кг	Массовая доля белка, кг
AA (n=1)	7334	7,7	3,72	564,7	272,8
AB (n=23)	6820,7 + 1021,29	6,5 + 1,17	3,82 + 0,26	4433,4 + 11,92	260,6 + 2,61
BB (n=103)	6956,8 + 1133,08	6,7 + 1,17	4,02 + 0,33	466,1 + 13,23	279,7 + 3,72

Частота встречаемости гомозиготного генотипа AA составила 0,8%, гетерозиготного генотипа AB – 18,1%, гомозиготного генотипа BB – 81,1%. Частота встречаемости аллеля A – 0,16, аллеля B – 0,84 (Таблица 1).

Результаты исследования влияния полиморфизма гена CSN3 на молочную продуктивность были получены путем ПЦР ПДРФ – анализа генетического материала 127 коров, и изучения качественных и количественных показателями молока. Анализ показал, что коровы с гомозиготным генотипом CSN3^AA имеют самый высокий удой - 7334 кг молока. Коровы с гомозиготным генотипом CSN3^BB имеют более низкий удой на 377,2 кг (в среднем 6956,8 кг), а у коров с гетерозиготным генотипом CSN3^AB наблюдается наименьший удой – 6820,7 кг (Таблица 2).

Наибольшее содержание белка наблюдается у коров с генотипом CSN3BB – 4,02 %; на втором месте группа коров с генотипом CSN3AB – 3,82 %; наименьшее содержание белка в молоке у коров с гомозиготным генотипом CSN3AA – 3,72 %.

Распределение жира в молоке оказалось следующим: коровы с генотипом CSN3^AA – 7,7 %, с генотипом CSN3^BB – 6,7 % и у животных с генотипом CSN3^AB – 6,5 %.

Корова с гомозиготным генотипом каппа-казеина CSN3^AA показала лучшие количественные показатели молочной продуктивности, чем коровы с генотипом CSN3^BB . Их средний удой составляет 7334 кг, что на 377,2 кг больше, чем у коров с генотипом CSN3^BB , а также содержание жира больше на 1 %. Однако, коровы с генотипом CSN3^BB имеют наибольшую белковомолочность – 4,02 % и при среднем удое в 6956,8 кг выдают 279,7 кг молочного белка.

Из 127 исследованных животных методом ПЦР ПДРФ - анализа, 36 коров оказались носителями гомозиготного генотипа AA , 63 коровы имели гетерозиготный генотип AB , 28 коров – гомозиготный генотип BB .

Таблица 3 – Полиморфизм гена BLG у коров джерсейской породы

AA		AB		BB		Частота аллелей
N	%	n	%	n	%	A	B
36	28,34	63	49,61	28	22,05	0,52	0,48

Частота            встречаемости гомозиготного генотипа AA составила 28,34 %, гетерозиготного генотипа AB –

49,61 %, гомозиготного генотипа BB – 22,05 %. Частота встречаемости аллеля A – 0,52, аллеля B – 0,48 (Таблица 3).

Таблица 4 – Продуктивность коров с различными генотипами гена BLG

Генотип BLG	Показатели продуктивности коров
	Удой, кг	Жир, %	Белок, %	Массовая доля жира, кг	Массовая доля белка, кг
AA (n=36)	7057,44 + 1173,37	6,77 + 1,21	3,91 + 0,22	477,79 + 14,18	275,95 + 2,55
AB (n=63)	6915,79 + 1102,69	6,69 + 1,22	3,96 + 0,34	462,67 + 13,45	273,87 + 3,71
BB (n=28)	6821,39 + 1028,96	6,6 + 0,99	4,17 + 0,35	450,21 + 10,19	284,45 + 3,59

Результаты исследования влияния полиморфизма гена BLG на молочную продуктивность были получены путем ПЦР ПДРФ – анализа генетического материала 127 коров, и изучения результатов качественных и количественных показателями молока. Было выявлено, что наибольший удой был у коров с гомозиготным генотипом BLG^AA – в среднем 7057,44 кг молока, у коров с гетерозиготным генотипом BLG^AB – 6915,79кг, а у коров с гомозиготным генотипом BLG^BB наименьший удой –

6821,39 кг.

Наибольшее содержание белка наблюдается у коров с желательным генотипом BLG^BB – 4,17 %; на втором месте группа коров с генотипом BLG^AB – 3,96 %; наименьшее содержание жира в молоке у коров с гомозиготным генотипом BLG^AA – 3,91 %.

Распределение процентного содержания жира в молоке оказалось следующим: коровы с генотипом BLG^AA – 6,77 %, с генотипом BLG^AB – 6,69 % с генотипом BLG^BB – 6,6 %.

Таблица 5 – Молочная продуктивность коров в зависимости от комплексных генотипов генов CSN3 и BLG

Генотип	Количество		Показатели молочной продуктивности
	голов	%	Удой, кг	Жир, %	Белок, %	Массовая доля жира, кг	Массовая доля белка, кг
CSN3AABLGAB	1	0,8	7334	7,7	3,72	564,72	239,82
CSN3ABBLGAA	7	5,5	6919,14 + 1251,33	6,47 + 1,32	3,80 + 0,22	447,67 + 16,52	231,79 + 2,75
CSN3ABBLGAB	11	8,7	6605,1 + 859,60	6,27 + 1,10	3,82 + 0,30	414,14 + 9,46	222,59 + 2,58
CSN3ABBLGBB	5	3,9	7157,2 + 866,68	6,84 + 0,96	3,86 + 0,19	489,55 + 8,32	244,06 + 1,65
CSN3BBBLGAA	29	22,8	7090,83 + 1151,28	6,84 + 1,17	3,93 + 0,21	485,01 + 13,47	246,76 + 2,42
CSN3BBBLGAB	51	40,2	6974,61 + 1146,71	6,76 + 1,23	3,99 + 0,34	471,48 + 14,10	246,9 + 3,90
CSN3BBBLGBB	23	18,1	6748,4 + 1046,80	6,55 + 0,99	4,24 + 0,34	442,02 + 10,36	255,76 + 3,56

Анализ трех полиморфных локусов, отвечающих за характеристики молочной продуктивности, показал, что есть связь между качественными и количественными показателями лактации. Изучение влияния полиморфизма гена BLG на лактацию показало, что у животных с генотипом

BLGAA продуктивность за 305 дней лактации была выше, чем у животных с генотипом BLGBB – разница составляла 236,05 кг. Коровы, обладающие генотипом BB, опережали своих собратьев с генотипом AA по содержанию белка в молоке на 0,28 % и продуктивности молочного белка – 8,5 кг.

Научными исследованиями доказано, что удой, содержание белка и жира в молоке определяются комплексным сочетанием генотипов, поэтому были осуществлены исследования частот встречаемости комплексных сочетаний генотипов генов BLG и CSN3 . В результате анализа встречаемости комплексных генотипов среди 127 коров было выявлено 7 различных комплексных генотипов: CSN3^AABLG^AB , CSN3^ABBLG^BB , CSN3^ABBLG^AA , CSN3^ABBLG^AB , CSN3^BBBLG^BB , CSN3^BBBLG^AA , CSN3^BBBLG^AB (Таблица 5).

Результаты анализа показали, что животное с генотипом CSN3^AABLG^AB обладает наивысшим удоем – 7334 кг, демонстрирует высокие результаты по содержанию жира, в частности, процентное содержание жира составляет 7,7 %, а массовая доля белка - в среднем 239,82 кг. Однако наивысшая белковомолочность характерна для коров с генотипом CSN3^BBBLG^BB – 3,79 %, массовая доля белка – 255,76 кг. Таких коров 18,1 %. Большинство коров обладают генотипом CSN3^BBBLG^AB , который характеризуется значениями выше среднего по всем показателям.

Заключение. В результате