Характеристика быков-производителей с комплексными генотипами генов BLG и INOS по молочной продуктивности женских предков

Гильманов Х.Х.; Тюлькин С.В.; Ржанова И.В.; Вафин Р.Р.; Gilmanov Kh.kh.; Tyulkin S.V.; Rzhanova I.V.; Vafin R.R.

doi:10.31588/2413-4201-1883-241-1-71-76

Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Биологические науки в целом \ Общая генетика. Общая цитогенетика. Иммуногенетика. Эволюционное учение. Видообразование. Филогенез

Характеристика быков-производителей с комплексными генотипами генов BLG и INOS по молочной продуктивности женских предков

Автор: Гильманов Х.Х., Тюлькин С.В., Ржанова И.В., Вафин Р.Р.

Журнал: Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана @uchenye-zapiski-ksavm

Статья в выпуске: 1 т.241, 2020 года.

Бесплатный доступ

Повышенная молочная продуктивность коров, как правило, сопряжена со снижением устойчивости к различным заболеваниям, включая лейкоз крупного рогатого скота. В данном исследовании изучена ассоциативная связь комплексных генотипов генов BLG и iNOS быков-производителей с их племенной ценностью по показателям молочной продуктивности женских предков. Установлено, что наибольшие показатели по удою и выходу молочного жира женских предков оказались в группе исследуемых быков с комплексным генотипом AB / BB генов BLG и iNOS.

Бык-производитель, генотип, пдрф, лейкоз крупного рогатого скота, молочная продуктивность

Короткий адрес: https://sciup.org/142224201

IDR: 142224201 | УДК: 575.174.015.3:636.082:636.2 | DOI: 10.31588/2413-4201-1883-241-1-71-76

Characteristics of bull-producers with complex genotypes genes of BLG and INOS by milk productivity of female ancestors

The increased milk productivity is typically connected to decrease of various diseases resistance, including leukemia of cattle. The study analyzed the associative relation between complex genotypes of genes BLG and iNOS of bull-producers with their breeding value on milk productivity indicators of immediate female ancestors. The research has been established that the highest rates of milk yield and fat amount of female ancestors were observed in studied bulls of complex genotype AB / BB genes of BLG and iNOS.

Текст научной статьи Характеристика быков-производителей с комплексными генотипами генов BLG и INOS по молочной продуктивности женских предков

Одной из основных целей селекционной работы в молочном скотоводстве является увеличение удоя, выхода молочного жира и содержания молочного жира. При этом повышенная молочная продуктивность коров, как правило, сопряжена со снижением устойчивости к различным заболеваниям крупного рогатого скота, включая лейкоз, наиболее распространенным на территории Российской Федерации, в т.ч. Республике Татарстан, что подтверждено исследованиями возбудителя инфекции – вируса бычьего лейкоза [2, 13].

Полученное от лейкозных коров молоко зачастую приводит к снижению его качества, биологической полноценности и безопасности, что впоследствии негативно сказывается при производстве разнообразных молочных продуктов, особенно функциональных, геродиетических, консервированных и др. [3, 7, 17].

Опыт многих стран свидетельствует об использовании в животноводстве генетических маркеров, связанных с качественными признаками молочной продуктивности: каппа-казеин (CSN3), бета-лактоглобулин (BLG) [1, 6, 18], диацилг-лицерол-О-ацилтрансфераза, (DGAT1) [9]; а также ассоциированных с генетической резистентностью к лейкозу крупного рогатого скота: BoLA-DRB3 [4, 8], полиморфный маркер AH13-1 гена iNOS [10].

Бета-лактоглобулин, являющийся белком молочной сыворотки, представляет собой ценный компонент молока, необходимый для роста молодняка. Исследования влияния генотипов гена BLG животных на их молочную продуктивность и качества молока показали, что коровы с генотипами АА и АВ превосходили сверстниц с генотипом ВВ по удою, массовой доле жира [12], количеству молочного жира [11, 15] и белка [16].

Ген индуцибельной синтазы оксида азота (iNOS) содержит 3 полиморфных маркера AH13-1, AH13-2, AH13-3 в третьем интроне. Чичининой С.В. в 2005 году [10], исследован аллельный полиморфизм полиморфного маркера AH13-1 гена iNOS и установлена связь с генетической чувствительностью и резистентностью к лейкозу крупного рогатого скота. Так, в гене iNOS за устойчивость к инфицированию вирусом бычьего лейкоза отвечает аллель А и гомозиготный вариант АА, а за чувствительность – аллель B и генотип BB.

Целью настоящей работы являлось изучение ассоциативной связи комплексных генотипов генов BLG и iNOS быков-производителей с их племенной ценностью по показателям молочной продуктивности женских предков.

Материал и методы исследований . Исследования проводились на выборке из 60 быков-производителей молочного направления продуктивности, принадлежащих ГУП ГПП «Элита» Высокогорского района Республики Татарстан.

Для экстракции ДНК из цельной консервированной крови крупного рогатого скота использовали комплект реагентов «ДНК-сорб B» (ЦНИИ Эпидемиологии).

Постановку ПЦР для амплификации локуса гена BLG длиной 262 п.н. осуществляли набором реактивов «Encyclo Plus PCR kit» (ЗАО «Евроген») с применением набора специфических праймеров: BLG3 и BLG4 [14].

Для последующего проведения ПДРФ-анализа образцы амплифицирован-ного ПЦР-продукта обрабатывали 5 ед. эндонуклеазы рестрикции HaeIII в 1 × буфере «G» (ООО «СибЭнзим») при 37 °С в течение ночи.

Постановку ПЦР для амплификации локуса гена iNOS длиной 258 п.н. осу- ществляли набором реактивов «Encyclo Plus PCR kit» с применением набора специфических праймеров iNOS-F и iNOS-R [5]. Для последующего проведения ПДРФ-анализа образцы амплифицированного ПЦР-продукта обрабатывали 5 ед. эндонуклеазы рестрикции HinfI в 1 × буфере «O» при 37 °С в течение ночи.

Последовательность специфических праймеров, и генерируемых генотип-специфичных ПЦР-ПДРФ профилей (AA, BB, AB) генов BLG и iNOS крупного рогатого скота представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Последовательность праймеров и ПЦР-ПДРФ профили генотипов генов BLG и iNOS

Гены

Праймеры

ПЦР-ПДРФ профиль генотипов (п.н.)

BLG

BLG3: 5^/-GTCCTTGTGCTG GACACCGACTACA-3^/ (25 н.)

BLG4: 5^/ CAGGACACCGGCTCCCGGTAT ATGA-3^/ (25 н.)

AA=153/109

BB=109/79/74

AB=153/109/79/74

iNOS

iNOS-F: 5^/-AGGCGGGTTTAAGCTCCTAG-3^/ (20 н.)

iNOS-R: 5^/-ACACTGGACCCATCAGCTGC-3^/ (20 н.)

AA= 192/66

BB= 258 AB =258/192/66

Таблица 2 – Аллельный полиморфизм гена iNOS у исследуемой выборки быков

Быки-производители	n = 60 гол.	Частота встречаемости								χ2
		генотипов						аллелей
		AA		AB		BB		A	B	1,72
		n	%	n	%	n	%	0,525	0,475
	Н	14	23,3	35	58,3	11	18,4
	О	16	26,7	30	50,0	14	23,3

Примечание: Н – наблюдаемое распределение генотипов, О – ожидаемое распределение генотипов

Таблица 3 – Аллельный полиморфизм гена BLG у исследуемой выборки быков- производителей ГУП ГПП «Элита»

Быки-производители	n = 60 гол.	Частота встречаемости								χ2
		генотипов						аллелей
		AA		AB		BB		A	B	1,42
		n	%	n	%	n	%	0,32	0,68
	Н	8	13,3	22	36,7	30	50,0
	О	6	10,0	26	43,3	28	46,7

Примечание: Н – наблюдаемое распределение генотипов, О – ожидаемое распределение генотипов

Электрофоретическую детекцию образующихся ПЦР-ПДРФ-фрагментов проводили с использованием комплекта реагентов «ЭФ-генотип 200» (ЦНИИ Эпидемиологии) в 2 % агарозном геле в буфе- ре ТБЕ, содержащим бромид этидия, с последующей визуализацией ДНК в УФ-трансиллюминаторе (Vilber Lourmat) и фиксацией результата ПЦР-ПДРФ-анализа на цифровую фотокамеру (Canon).

Таблица 4 – Характеристика быков-производителей с комплексными генотипами генов BLG и iNOS по молочной продуктивности женских предков

Комплексные генотипы генов BLG / iNOS		Показатель молочной продуктивности
Комплексные генотипы генов BLG / iNOS		удой, кг	жир, %	жир, кг
n=60		Матери (М)
AA / AA	1	9064,0±0,0	3,91±0,00	354,4±0,0
AA / AB	7	8941,0±1372,9	3,92±0,18	350,5±70,4
AA / BB	–	–	–	–
AB / AA	6	10063,8±1633,1	3,86±0,16	388,5±51,7
AB / AB	12	8672,6±1718,8	3,90±0,18	338,2±69,2
AB / BB	4	10595,2±1124,0	3,86±0,17	409,0±24,2
BB / AA	7	7615,4±1254,5	3,89±0,24	296,2±63,1
BB / AB	16	8266,4±1483,4	3,86±0,23	319,1±72,3
BB / BB	7	8157,0±1886,3	3,84±0,17	313,2±77,6
n=60		Матери Матерей (ММ)
AA / AA	1	11401,0±0,0	3,96±0,00	451,5±0,0
AA / AB	7	7832,6±2350,3	3,89±0,16	304,7±77,2
AA / BB	–	–	–	–
AB / AA	6	7879,8±1758,4	3,97±0,40	312,8±124,0
AB / AB	12	6672,7±1373,7	3,90±0,42	260,2±74,3
AB / BB	4	9224,0±3179,0	3,82±0,15	352,4±121,7
BB / AA	7	5820,4±1759,3	3,94±0,32	229,3±77,0
BB / AB	16	7149,6±1990,2	3,78±0,19	270,3±71,4
BB / BB	7	6980,6±1370,6	3,93±0,54	274,3±34,4
n=60		Матери Отцов (МО)
AA / AA	1	14560,0±0,0	3,50±0,00	509,6±0,0
AA / AB	7	10878,0±2986,5	4,15±0,34	451,4±91,0
AA / BB	–	–	–	–
AB / AA	6	10199,5±924,4	4,24±0,55	432,5±118,2
AB / AB	12	10080,2±2187,9	4,10±0,42	413,3±152,3
AB / BB	4	16317,8±4772,0	3,94±0,19	642,9±193,4
BB / AA	7	9290,6±1388,1	3,84±0,04	356,8±53,2
BB / AB	16	10273,9±2424,2	3,94±0,22	404,8±62,6
BB / BB	7	10057,7±1842,4	4,17±0,53	419,4±196,3
n=60		Родительский индекс быка (РИБ)
AA / AA	1	11022,2±0,0	3,82±0,00	417,5±0,0
AA / AB	7	9148,1±1707,9	3,97±0,16	346,3±60,8
AA / BB	–	–	–	–
AB / AA	6	9551,7±1195,4	3,98±0,25	380,6±81,8
AB / AB	12	8524,5±1494,5	3,95±0,23	337,5±70,0
AB / BB	4	11683,1±2119,6	3,87±0,10	453,3±75,6
BB / AA	7	7585,5±1189,3	3,89±0,19	294,6±60,8
BB / AB	16	8489,1±1219,7	3,86±0,16	328,3±56,0
BB / BB	7	8338,1±1185,2	3,95±0,18	330,0±76,5

При изучении ассоциативной связи дуктивности женских предков использова-комплексных генотипов генов BLG и iNOS ны также данные зоотехнического и пле-быков-производителей с их племенной менного учета исследуемого хозяйства: ценностью по показателям молочной про- племенные карточки (форма 1-МОЛ), ка- талоги, племенные свидетельства быков-производителей.

Результаты исследований. Распределение быков-производителей молочного направления продуктивности, представляющих собой помесный и чистопородный голштинский скот, по генотипам гена iNOS было следующим: AA – 14 гол. (23,3 %), AB – 35 гол. (58,3 %), BB – 11 гол. (18,4 %). Частота аллеля A составила 0,525, аллеля B – 0,475 (таблица 2).

Распределение быков-производителей молочного направления продуктивности, по генотипам гена BLG было следующим: AA – 8 гол. (13,3 %), AB – 22 гол. (36,7 %), BB – 30 гол. (50,0 %). Частота аллеля A составила 0,32, аллеля B – 0,68 (таблица 3).

Для оценки быков-производителей по происхождению с различными комбинациями генотипов использованы индексы племенной оценки быков, в которые входили показатели ближайших женских предков (таблица 4).

Распределение исследуемой выборки животных с комплексными генотипами BLG / iNOS было следующим: 1 (1,7 %) бык-производитель имел комбинацию генотипов AA / AA, 7 быков (11,7 %) – AA / AB, 6 (10 %) –AB / AA, 12 (20,0 %) – AB / AB, 4 (6,6 %) – AB / BB, 7 (11,7 %) – BB / AA, 16 (26,6 %) – BB / AB, 7 (11,7 %) – BB / BB, соответственно.

Также исходя из анализа данных, представленных в таблицы 4, установлено, что наибольшие показатели по удою (10595,2 кг) и выходу молочного жира (409,0 кг) отмечены в группе матерей (М) быков-производителей с комбинацией генотипов AB / BB, а по содержанию молочного жира (3,92 %) – с комбинацией генотипов AA / AB.

В группе матерей матерей (ММ) более высокий удой (11401 кг) и выход молочного жира (451,5 кг) зафиксирован у быка с комплексным генотипом AA / AA. Наибольшее содержание молочного жира (3,97 %) отмечено у быков с комбинацией генотипов AB / AA.

В группе матерей отцов (МО) наибольшие показатели по удою (16317,8 кг) и выходу молочного жира (642,9 кг)

выявлены у быков с комплексным генотипом AB / BB, а по содержанию молочного жира (4,24 %) – с комбинацией генотипов AB / AA.

Оценка быков по родительскому индексу (РИБ) показала, что наибольший удой (11683,1 кг) и выход молочного жира (453,3 кг) отмечен у быков с комплексным генотипом AB / BB, а более высокое содержание молочного жира (3,98 %) имели быки с комбинацией генотипов AB / AA.

При этом наименьший удой (7585,5 кг) и выход молочного жира (294,6 кг) наблюдался у быков с комплексным генотипом BB / AA, а наименьшее содержание молочного жира (3,82 %) имел бык с комбинацией генотипов AA / AA генов BLG и iNOS, соответственно.

Заключение. По результатам исследования оценки быков-производителей по показателям молочной продуктивности женских предков, наибольшие показатели по удою и выходу молочного жира были у быков с комплексным генотипом AB / BB генов BLG и iNOS. Данный факт согласуется с литературными данными, описывающими взаимосвязь повышенной молочной продуктивности со снижением устойчивости к инфицированию вирусом бычьего лейкоза. Полученные результаты исследования будут учитываться в селекционноплеменной работе при воспроизводстве молочного стада с генетической устойчивостью к лейкозу крупного рогатого скота.

Резюме

Список литературы Характеристика быков-производителей с комплексными генотипами генов BLG и INOS по молочной продуктивности женских предков

Ахметов, Т.М. Молочная продуктивность коров с разными комбинациями генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина / Т.М. Ахметов, С.В. Тюлькин, Э.Ф. Валиуллина // Учёные записки Казанской ГАВМ. - 2011. - Т. 207. - С. 51-57.
Вафин, Р.Р. Генотипическая идентификация вируса бычьего лейкоза / Р.Р. Вафин [и др.] // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. - 2014. - № 4. - С. 34-40.
Галстян, А.Г. Научные основы и технологические принципы производства молочных консервов геродиетического назначения / А.Н. Петров [и др.] // Вопросы питания. - 2016. - Т. 85. - № 5. -С. 114-119.
Гильманов, Х.Х. Полиморфизм гена ВоLA-DRB3 и генетический статус выборки быков - производителей по отношению к лейкозу крупного рогатого скота / Х.Х. Гильманов [и др.] // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. -2018. - № 11. - С. 89-98.
Гильманов, Х.Х. Способ проведения ПЦР-ПДРФ для генотипирования крупного рогатого скота по аллельным вариантам полиморфного маркера AH13-1 гена iNOS / Х.Х. Гильманов [и др.] // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. - 2018. - № 4. - С. 22-28.
Калашникова, Л.А. Возможности использования ДНК маркеров продуктивных качеств животных в практической селекционной работе / Л.А. Калашникова // Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных. - Дубровицы. - 2003. - С. 33-39.
Петров, А.Н. Производство молочных консервов: инновации в формировании свойств сырья / А.Н. Петров [и др.] // Молочная промышленность. - 2010. - № 5. - С. 74-77.
Серемягин, А.А. Связь генотипов BoLA-DRB3 с племенной ценностью по показателям молочной продуктивности в Российской популяции молочного скота / А.А. Семерягин [и др.] // Сельскохозяйственная биология. - 2016. - Т. 51. - № 8. -С. 775-781.
Тюлькин, С.В. Разработка способа проведения ПЦР-ПДРФ на примере DGAT1-гена крупного рогатого скота / С.В. Тюлькин [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 2-17. - С. 37733775.
Чичинина, С.В. Роль аллельной вариабельности генов цитокинов в формировании резистентности крупного рогатого скота к лейкозу: дис.. канд. биол. наук: 16.00.03, 03.00.23 / С.В. Чичинина. - Новосибирск, 2005. - 107 с.
Юльметьева, Ю. Связь полиморфных вариантов генов молочных белков и гормонов с признаками молочной продуктивности крупного рогатого скота / Ю. Юльметьева [и др.] // Молочное и мясное скотоводство. - 2013. - № 7. - С. 2326.
Anggraeni, A. Genetic variants of k-casein and B-lactoglobulin genes and their association with protein and milk components of Holstein Friesian cows at small farmers in Lembang, West Java / A. Anggraeni, H.S. Nury, E. Andreas, C. Sumantri. // 2nd International Conference on Sustainable Agriculture and Food Security: A Comprehensive Approach, KnE Life Sciences. -2017. - P. 86-94.
Donnik, I.M. Genetic identification of bovine leukaemia virus // I.M. Donnik [et al.] // Food and Raw Materials. - 2018. - № 6(2). - P. 314-324.
Medrano, J.F. Polymerase chain reaction of bovine P-lactoglobuline genomic sequences and identification of genetic variants by RFLP analysis / J.F. Medrano, Е. Aguilar-Cordova // Animal Biotechnology. -1990. - №. 1. - P.73-77.
Micinski, J. Yield and composition of milk from Jersey cows as dependent of the genetic variants of milk proteins / J. Micinski [et al.] // Polish J. of food and nutrition sciences. - 2007. - V. 57. - №.3(А) - P. 95-99.
Ozdemir, M. Relationships between milk protein polymorphisms and production traits in cattle: a systematic review and meta-analysis / M. Ozdemir [et al.] // Arch. Anim. Breed. - 2018. - V. 61. - P. 197206.
Petrov, A.N. Indicators of quality of canned milk: Russian and international priorities / A.N. Petrov [et al.] // Foods and Raw Materials. - 2017. - V.5. - №.2. - P. 151-161.
Tyulkin, S.V. Technological properties of milk of cows with different genotypes of kappa-casein and beta-lactoglobulin / S.V. Tyulkin [et al.] // Foods and Raw Materials. - 2018. - V.6. - №. 1. - P. 154-162.

Еще