Характер распространения летальных генов у молочного скота

Оценка генотипа племенных животных является основой современной селекционной работы. В настоящее время имеет значение не только выявление генов, отвечающих за развитие хозяйственнополезных признаков (например: ген каппа-казеина, беталактоглобулин и др.), но и особенно важно - выявление мутаций, снижающих племенные и продуктивные качества скота (летальных и полулетальных).

Для характеристики состояния этого вопроса нами были проанализированы и обобщены данные ряда авторов и собственные исследования о распространенности наиболее значимых мутаций молочного скота среди племенного поголовья стран мира, России и Республики Татарстан.

В международном списке летальных дефектов крупного рогатого скота содержится 402 наследственных фактора, из них 17 являются самыми распространенными во всем мире и наиболее серьезные экономические последствия имеют летальные мутации, такие как BLAD, CVM, DUMPS, Дефицит фактора XI, Цитруллинонурия. Одной из причин появления дефектов явился интенсивный, из поколения в поколение, отбор животных по молочности и максимальное использование небольшого количества производителей – улучшателей – без учета инбридинга, в результате в наследственности животных постепенно накопились нежелательные рецессивные летальные мутации. Из этих семнадцати первой серьезной проблемой, имеющей национальные масштабы, является дефицит адгезивности лейкоцитов крупного рогатого скота, сокращенно BLAD. Животные, несущие в своем генотипе мутантный аллель в гомозиготном состоянии (CD18ТL/ТL), не способны противостоять вирусным и бактериальным инфекциям, что приводит к снижению иммунитета животных и заканчивается летальным исходом в первые месяцы развития. Болезнь была обнаружена в 1983 году.

Специфичность проблемы BLAD заключается в том, что возникла она у голштинской породы - наиболее распространенной породы молочного скота. Оказалось, что все носители данной мутации - потомки одного из лидеров этой породы быка К. Айвенго Белла 1667366, сперму которого интенсивно использовали для осеменения коров в 50-60-х годах.

Кровь этого быка через маток и особенно через сыновей, внуков, правнуков, боковых родственников существенно сконцентрирована в современной генеалогической структуре голштинской породы. По оценкам американских исследований 15 % племенных быков и 6 % коров голштинской породы в США были носителями мутации BLAD. В Германии 13,5 % протестированных на BLAD быков принадлежали черно-пестрой голштинской и 0,3 % красно-пестрой голштинской породам.

Второй проблемой, принимающей не менее значимые масштабы, стала мутация, получившая название CVM-синдром – комплексный порок позвоночника, который был открыт датскими учеными в конце 2000 года. Наиболее заметные внешние проявления синдрома - уродливые конечности с негнущимися суставами, укороченная шея, аномальный изгиб позвоночника. При анализе родословных телят, пораженных заболеванием, оказалось, что тот же самый бык К. Айвенго Белл - основатель американских голштинов - является и носителем CVM -синдрома. Среди его потомков 72 быка имели гетерозиготный ген CVM.

Систематизация данных сайта Ассоциации по разведению голштинов позволила определить процент гетерозиготных носителей этого гена у быков в разных странах: в США он составил 20,7 %; Канаде - 6,42; Голландии -8,80; Франции - 42,85; Германии - 7,15; Италии - 15,40 %. Таким образом, из 6342 быков 1215 (19,5 %) оказались скрытыми носителями CVM -синдрома. В Чехии, Венгрии, Австралии и Великобритании носителей выявлено не было.

Следствием проведенных исследований явилось создание в ряде стран специальных программ селекции для исключения из интенсивного воспроизводства быков-носителей BLAD и CVM, что улучшило обстановку в целом по голштинской породе.

DUMPS – дефицит фермента уридин-монофосфат-синтетазы. Недостаток активного фермента является аутосомнорецессивным признаком и приводит к неправильному синтезу ДНК, который провоцирует развитие мегабластоза и аномальное функционирование нервной ткани, приводя к ранней эмбриональной смертности ряда других проявлений. У гомозигот летальность начинает проявляться на ранней стадии эмбрионального развития. Эмбрионы погибают на ранней стадии своего развития (до 40 дней), поэтому гомозиготы DUMPS до сих пор не идентифицированы.

Дефицит фактора XI – наследственная рецессивно обусловленная аномалия, ген которой F11 приводит к нарушениям свертывания крови (гемофилии).

Цитруллинонурия – заболевание, обусловленное энзимотическим дефектом в цикле биосинтеза мочевины тремя рибосомальными генами FTE1; MFTL; MGC23240 .

Основная опасность отрицательных последствий вышеназванных генетических мутаций связана с использованием системы искусственного осеменения коров, при котором от одного быка – носителя летальных генов – могут быть получены десятки тысяч потомков, несущих в своем генотипе мутантный аллель, частота которого может резко увеличиться в течение малого числа поколений, что приведет к существенному повышению процента гибели племенного молодняка. Поэтому актуальной является разработка и внедрение метода диагностики летальных и селекционно-значимых мутаций крупного рогатого скота для исключения животных-носителей летальных генов и оздоровления селекционно-племенного поголовья страны.

Начиная с 80-х годов 20 века в России и Республике Татарстан животных голштинской породы широко использовали для совершенствования практически всех разводимых пород, поэтому в начале XXI века встал вопрос об оценке имеющегося поголовья быков на наличие BLAD и CVM. Для этого в ряде племпредприятий и племенных заводов Всероссийским институтом животноводства (ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии) были проведены исследования. Результаты: в 15 предприятиях носителями CVM -синдрома оказались 18 быков или 5,25 %, мутации BLAD - 5 быков или 2,38 %. Особенно высокий процент носителей гетерозиготы CVM обнаружен в ФГУП «Невское» (18,8 %) и ФГУП «Московское» (14,6%), а гена

BLAD - в СПК «Красная Нива» Московской области (20 %) и ФГУП «Орловское» (10%).

Была проведена работа по выбраковке носителей мутаций из стад и при повторном анализе в 2010 году были получены следующие результаты исследований: из 107 быков в 10 племпредприятиях носителями CVM -синдрома оказались два быка или 1,87 %, из 141 быков в 20 племенных хозяйствах гетерозиготу по мутации BLAD нес только один производитель (0,71%).

Совместно с ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии нами в период 20052010 гг. проведено тестирование быков-производителей и ремонтных бычков племенных заводов и племенных репродукторов России. Так, по мутации CVM из 1566 быков выявлено 2,17 % носителей данной патологии. По BLAD из 1842 быков обнаружено у 2,77 %. Причем наибольшее количество носителей наследственных дефектов приходится на 2007-2008 гг. Это, возможно, связано с тем, что стали использоваться в искусственном осеменении быки, которые являются потомками завезенных в страну племенных нетелей, являвшихся скрытыми носителями данных мутаций.

В 2009 году для выявления носителей мутантных аллелей BLAD Татарским научно-исследовательским институтом сельского хозяйства были исследованы быки-производители головного племпредприятия Республики Татарстан ГУП ГНИ «Элита» в количестве 65 голов. Из них 61 бык - молочного направления, в том числе 17 быков канадского

ЛИТЕРАТУРА: 1. Pareek C.L., Kamifiski S.

and its worldwide prevalence. J.Appl. Genet., 1996, 37(3):299-311. 2. Эрнст, Л.К. Биологические проблемы животноводства в XXI веке/ Л.К. Эрнст, Н.А. Зиновьева. - М.: РАСХН, 2008. - 508 с. 3. Эрнст Л.К. Характеристика региональных популяций быков-производителей по генам наследственных заболеваний / Л.К. Эрнст, Е.А. Гладырь, П.В. Горелов, Е.А. Демидова, Р.Р. Шайдуллин, Т.Х Фаизов, Г.С Шарафутдинов., Ф.С. Сибагатуллин, Н.А. Зиновьева // Достижения науки и техники АПК». - 2011. - № 10. – С. 28-30. 4. Шакиров, Ш.К. Племенные ресурсы быков-производителей ГУП ГПП «Элита» Республики Татарстан / Ш.К. Шакиров, СП. Гынку, Ш.З. Валидов, Ф.Ф. Зиннатова // Нива Татарстана. - 2009. -№ 3-4. - С. 45-47.

происхождения, и 4 быка мясного направления продуктивности. У всех исследованных быков мутантный ген BLAD отсутствовал. Это позволяет использовать семя данных быков без угрозы распространения аномалии среди поголовья крупного рогатого скота республики.

Подводя итог, можно отметить, что наследственные заболевания имеют разную степень распространенности в стадах крупного рогатого скота стран мира, но целенаправленная работа по выявлению и выбраковке носителей мутантных генов позволяет эффективно бороться с их дальнейшим распространением. Поэтому нами предлагается создание и внедрение системы ДНК-скрининга генетических аномалий молочного скота. Что даст возможность своевременного выявления носителей генетических дефектов (мутаций) на основе молекулярногенетических методологий и позволит избежать скрещивания двух гетерозиготных особей или, наоборот, использовать при разведении под контролем в случае их высокой препотентности. Для того чтобы не допустить дальнейшего бесконтрольного распространения мутации, наряду с тестированием быков-производителей необходимо проводить тестирование популяций быкопроизводящих коров и ремонтного молодняка. В результате системного мониторинга летальных мутаций, возможно, решить проблему повышения резистентности племенного поголовья и оздоровления селекционноплеменного стада Республики Татарстан.

Bovine leukocyte adhesion deficiency (BLAD)

ХАРАКТЕР РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕТАЛЬНЫХ ГЕНОВ У МОЛОЧНОГО СКОТА

Шайдуллин Р.Р., Фаизов Т.Х., Ганиев А.С.

В статье говорится о распространении летальных генов у молочного скота среди племенного поголовья в различных странах. Наиболее значимые аллельные мутации - это BLAD - дефицит адгезивности лейкоцитов крупного рогатого скота и CVM – комплексный порок позвоночника. Предложена эффективная система ДНК-диагностики генетических заболеваний.

CHARACTER DISTRIBUTION LETHAL GENES IN DAIRY CATTLE

Shaydullin R.R., Faizov T.H., Ganiev A.S.