Экономические потери молока и выручки вследствие яловости коров с разными генотипами гена TNF-a

Наряду с    характеристиками продуктивности, в селекционноплеменных мероприятиях при различных системах разведения также немаловажны воспроизводительные качества, так как потери, вызывные бесплодием и яловостью, оказывают серьезное влияние на экономическую составляющую отрасли. Генетическая характеристика репродуктивной функции может быть улучшена путем маркер-ориентированного отбора с использованием современных ДНК-технологий [1, 10].

Из многих факторов, связанных с иммунной системой, TNF-alpha является фактором-кандидатом, связывающим молочную продуктивность, репродуктивную функцию и иммунитет крупного рогатого скота. Являясь многофункциональным белком, он инициирует формирование иных активных элементов (простагландинов и тромбоксана), обладает иммуномодулирующим и антивоспалительным действием, стимулирует обменные процессы в организме, гомеостаз и др. [2].

Ген фактора некроза опухоли альфа (Tumor necrosis factor alpha, TNF-α ) крупного рогатого скота локализован на 23 хромосоме (23q22). Ген TNF-α состоит из 4-х экзонов, разделенных 3-мя интронами, и имеет длину 3909 bp [8]. SNP в положении -824 (GenBank RS109111281) в промоторной части гена является результатом замены A на G ( TNF-α -824

A/G) [12].

Ранние исследования полиморфизма гена TNF-α (-824 A/G) установили ассоциации с экспрессией мРНК, резистентностью и восприимчивостью к лейкозу крупного рогатого скота (BLV) [6, 9], снижением оплодотворяемости и послеродовой овуляцией у восокопродуктивных коров [11], иммунной и репродуктивной функциями молочных коров [7] и индексом осеменения [5]. Все вышеизложенное указывает на практическую значимость исследования полиморфизма гена TNF-α и делает его перспективным маркером-кандидатом, связанным с репродуктивными качествами и фертильностью коров молочного направления продуктивности.

Цель работы – исследовать связь между генетическим полиморфизмом гена Bos taurus TNF-α – Alu I (-824 A/G) и экономическими потерями вследствие яловости голштинского скота.

Материал и методы исследований. Экспериментальная группа животных состояла из 147 коров голштинской породы СХПК «ПЗ им. Ленина» Атнинского района Республики Татарстан. В ходе опыта были отобраны образцы цельной крови, из которых в дальнейшем была выделена ДНК.

Для определения полиморфизма гена фактор некроза опухоли альфа (TNF-α -824 A/G) использовали праймеры с заданной            олигонуклеотидной последовательностью (Евроген, Россия):

F:5’-

CCGAGAAATGGGACAACCT-3’

R:5’-

GCCATGTATCCCCAAAGAAT-3’[12].

Режим    амплификациибыл модернизирован    и    приведенк оптимальным показателям температуры отжига, времени и количеству циклов [4]. Гидролиз продуктов ПЦР осуществляли эндонуклеазой рестрикции Alu I (СибЭнзим, Россия).

Частота встречаемости аллелей и генотипов рассчитывались согласно методическим           рекомендациям

Е.К. Меркурьевой и Г.Н. Шангниа-Березовского (1983) [3]. Тест хи-квадрат был выполнен для проверки равновесия Харди-Вайнберга в локусе гена TNF-α – Alu I путем сравнения ожидаемых и наблюдаемых частот генотипов. Расчетные показатели, такие как коэффициент воспроизводительной способности стада (КВС), индекс Дохи, выход живых телят на 100 гол. коров и индекс осеменения коров, определяли по методике И.М. Дунина (1996). Статистическая значимость различия показателей между группами особей устанавливали по критерию t-Стьюдента для независимых выборок. Коэффициент яловости коров определяли по методике, разработанной А.А. Павловым (1989).

Результат исследований. В изученной популяции крупного рогатого скота голштинской породы отечественной селекции распределение аллелей гена TNF-α составило G – 0,816 и A – 0,184 (Таблица 1). Частота генотипов приняла следующее значение: GG – 66,67% (98 гол.), GA – 29,93% (44 гол.), AA – 3,40 % (5 гол.).

Таблица 1 – Частота встречаемости аллелей и генотипов гена TNF- α

Распределение	Генотипы						Аллели		χ²
	GG		GA		AA		G	A
	n	%	n	%	n	%
Наблюдаемое	98	66,67	44	29,93	5	3,40	0,816	0,184	0,001
Ожидаемое	98	66,64	44	29,99	5	3,37
Разница	-	0,03	-	-0,06	-	0,03

Мониторинг работ исследователей, изучавших полиморфизм гена TNF-α (-824 A/G) у голштинского скота различного ареала обитания, показал, что аллель G доминирует в большинстве популяции [6, 7, 11]. Однако, по некоторым данным аллель A имеет так же преимущество в распределении [5, 9], но с незначительным перевесом. Вариабельность распределения частоты генотипов для изучаемого полиморфизма (TNF-α -824 A/G) соответствовала Закону Харди-Вайнберга (Таблица 1). Критерий хи-квадрат показал значение намного ниже критического (χ²крит = 5,99). Генетическое равновесие в популяции соблюдено. Разница между наблюдаемым и ожидаемым распределением генотипов являлась несущественной. По каждому отдельному генотипу колебания наблюдались в диапазоне 0,03-0,06 %. Отмечается незначительная тенденция в сторону наращивания гомозиготности. Полученные данные взаимосвязи полиморфных вариантов гена TNF-α (-824 A/G) с молочной продуктивностью и воспроизводительными качествами указывают на обратную зависимость между удоем и фертильностью (Таблица 2). Первотелки с генотипом AA показали максимальный удой за стандартную лактацию, обогнав по этому показателю сверстниц с генотипами GG и GA соответственно на 1195,5 кг (13,9 %; P˂ 0,001) и 968,6 кг (11,3 %; P˂ 0,01). Данное превосходство по молочной продуктивности установлено у 3,4% от общего поголовья, что вызывает сомнения в достоверности полученных данных.

Таблица 2 – Молочная продуктивность и воспроизводительные качества коров-первотелок с разными генотипами гена TNF- α

Показатель	Генотип TNF-α (M±m)
	GG (n=98)	GA (n=44)	AA (n=5)
Удой 305 дн., кг	7392,2±108,6	7619,1±158,8	8587,7±206,5***
Выход телят на 100 коров, гол.	86,0±2,6	84,0±3,0	82,0±10,3
Коэффициент воспроизводства	0,99±0,01*	0,95±0,02	0,87±0,05
Индекс плодовитости Дохи	52,4±0,4**	50,8±0,5*	48,9±0,5
Индекс осеменения коров	1,69±0,16	2,00±0,20	4,00±0,75**
Яловость, %	4,79±0,03	5,69±0,05***	6,65±0,13**

* Р < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001 по отношению к наименьшему показателю

Выход живых телят на 100 гол. коров от первотелок с разными генотипами гена TNF-α , полученный расчетным методом, свидетельствует о высоком качестве репродуктивной функции оцениваемых животных. Несмотря на отсутствие статистической значимости между группами особей с разными генотипами гена TNF-α , наибольшим выходом телят характеризуются коровы, имеющие генотип GG, у которых установлена достоверно низкая молочная продуктивность, по сравнению с другими субпопуляциями. А меньше всего получено телят от первотелок с высоким удоем – 82,0 гол., что указывает на обратную взаимосвязь этих признаков. В целом, по всему стаду наблюдается достаточно высокий выход живых телят на 100 гол. коров, что свидетельствует о физиологически нормальных качествах репродуктивной функции особей.

Коэффициент воспроизводства стада принимает максимальное значение в группе животных с генотипом GG – 0,99 ед., что на 0,12 ед. (12,1%; Р˂ 0,05) выше КВС особей с генотипом AA.

Судя по уровню индекса плодовитости коров, введенному Дохи, все животные имеют возраст первого отела и продолжительность межотельного периода в диапазоне физиологических норм, так как во всех опытных группах его уровень установился на отметке выше 48,0, что является оптимальным значением. Достоверно значимое различие по этому показателю зафиксировано между группами животных со следующими генотипами гена TNF-α: GG и GA – 1,6 ед. (3,1%; P˂0,05), GG и AA – 3,5 ед. (6,7%; P˂0,001), GA и AA – 1,9 ед. (3,7 %; P˂0,05).

У особей с генотипами GG и GA индекс осеменения коров, демонстрирующий, какое количество осеменений (спермодоз) было затрачено на одно оплодотворение, равен 1,69 и 2,00 соответственно. Для поголовья первотелок этот показатель является удовлетворительным. Однако в субпопуляции с генотипом AA уровень это признака боле, чем на 50% выше - 4,00 (Р˂ 0,05…0,01). По физиологическим нормам репродуктивной функции значения, превышающие 2,10 и более, признаны неудовлетворительными. Животные, демонстрирующие такой индекс осеменения, подлежат выбраковке.

Яловость – признак, описывающий, насколько неполным было получение приплода от стада коров, и экономические потери, связанные с этим. Первотелки с генотипом AA гена TNF-α имеют высокий процент яловости – 6,65 %, что превышает этот показатель у коров с генотипом GA на 0,96 % (P˂0,001), а у особей с генотипом GG на 1,86 % (P˂0,001). Достоверное различие между носителями генотипов GA и GG по количеству затраченных на плодотворное осеменение спермодоз – 0,90 % (P˂0,001). Вследствие яловости количество недополученного молока от коров за первую стандартную лактацию, в зависимости от генотипа гена TNF-α , составило от 177,0 до 285,5 кг (Рисунок 1).

Рисунок 1 - Потери молока и выручки (на 1 гол.) вследствие яловости коров с разными генотипами гена TNF-a (***Р < 0,001, по отношению к наименьшему показателю)

Больше всего потерь молока произошло у первотелок с генотипом AA. Достоверная разница по потерям между их результатом и данными от групп с генотипами GG и GA установлена 108,5 кг (P˂0,001) и 68,7 кг (P˂0,001) соответственно. А между особями, имеющими генотипы GG и GA, - 39,8 кг (Р< 0,001) в пользу гетерозиготных GA-животных

Цена реализации молока СХПК «ПЗ им. Ленина» в октябре 2022 г. составила 35,74 руб. за 1 кг. Что в пересчете количества неполного полученного молока на рубли в разрезе полиморфизма гена TNF-α , для коров генотипов AA, GA и GG равняется 10203,8 руб./гол, 7748,4 руб./гол. и 6326,0 руб./гол. Статистически значимое различие в экономических потерях при сравнении результатов молочной продуктивности и воспроизводительных качеств по расчетам составило для животных генотипов AA и GG -3877,8 руб. (38,0%; P<0,001), AA и GA -2455,4 руб. (24,1%; P<0,001), GA и GG -1422,4 руб. (18,4%; P<0,001).

Заключение. Представленное исследование показывает результаты ДНК-тестирования аллельного полиморфизма гена TNF-a (-842 A^G) в локусе Alu I методом ПЦР-ПДРФ в ассоциации с экономически значимыми признаками крупного рогатого скота. Генотипирование коров-первотелок показало, что популяция полиморфна, генетическое равновесие соблюдено, критерий хи-квадрат ниже критического значения. Для животных генотипа AA установлена высокая молочная продуктивность. Однако эти особи характеризовались понижением показателей репродуктивной функции. У коров, имеющих генотип GG, наблюдался спад молочной продуктивности, который сопровождался ростом признаков воспроизводительной способности. Экономические потери вследствие яловости коров с различными генотипами гена TNF-a по количеству недополученного молока варьируют от 177,0 до 285,5 кг., что в переводе на закупочную стоимость принесло убыток от 6326,0 до 10203,8 руб./гол. Ввиду малого количества особей с генотипом AA требуются дальнейшие исследования ассоциаций полиморфизма гена TNF-a на большем поголовье крупного рогатого скота.

Статья подготовлена в рамках государственного Эколого-генетические 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.