Молочная продуктивность и качественный состав молока коров с разными генотипами гена GPX-1

Окислительный стресс – это главная причина дисфункции иммунной системы организма, которая может привести к метаболическим нарушениям, влекущим за собой воспаления молочной железы дойных коров, и являющихся источником другим заболеваний крупного рогатого скота [3]. Окислительный стресс выражается в увеличении уровня свободных радикалов и ослаблении антиоксидантных защитных систем организма. Он возникает в результате дисбаланса между окислительными процессами и механизмами защиты от окислителей. Окислители вызывают повреждение биомакромолекул клеток, нарушение нормального метаболизма и физиологии организма лактирующих коров. Эти изменения в клетках, в свою очередь, приводят к нарушениям обменных процессов, и к возникновению различных болезней у высокопродуктивного молочного скота [7, 9].

Концентрация антиоксидантов и количество свободных радикалов служат показателями окислительного стресса у коров. Своевременное выявление антиоксидантных ферментов может оказаться полезным для поддержания здоровья и благополучия животных [12].

Антиоксидантная активность сохраняется благодаря антиоксидантным ферментам, таким как глутатионпероксидаза, каталаза и супероксиддисмутаза, а также некоторым витаминам.

Глутатионпероксидаза (GSH-Px)

содержит селенцистеин и представляет собой белок, который выполняет ключевую функцию в защите клеток от окислительного стресса [1, 6]. При высоких удоях коров восстановительная способность антиоксидантной системы может оказаться недостаточной, что особенно заметно при дефиците селена. Обеспеченность организма этим элементом является основным фактором, регулирующим активность глутатионпероксидазы и других селенопротеинов, участвующих во многих метаболических процессах [4, 5, 10].

Фермент глутатионпероксидаза кодируется геном GPX-1 , который расположен на хромосоме 22, состоит из 2 экзонов и 1 интрона [8].

Целью работы являлось изучение ассоциации полиморфизма гена глутатионпероксидаза-1 ( GPX-1 ) с молочной продуктивностью и качественным составом молока крупного рогатого скота голштинской породы.

Материал и методы исследований. Исследования проводились в двух хозяйствах Республики Татарстан:

• •    КФК «Мухаметшин З.З.» Сабинского района – 231 гол. коров голштинской породы Нидерландской селекции;

• •    СХПК «Племзавод им. Ленина» Атнинского района – 148 гол. коров голштинской породы отечественной селекции.

Образцы цельной крови были отобраны в вакуумные пробирки. С помощью готового набора «АмплиПрайм»

ДНК-сорб-В (Некст БИО, Россия) из биологического материала была выделена ДНК, которую подвергли тестированию по локусу гена GPX-1-Bsc4 . Полиморфизм гена GPX-1 определяли методом ПЦР-ПДРФ с последующей рестрикцией при оптимальных температурно-временных режимах [2, 11]. При помощи системы Gel&Doc (Bio-Rad, США) осуществлялась визуализация, фиксация и документирование электрофореграмм.

Показатели уровня удоя коров за полную и стандартную 1-ю лактацию, а также количество дойных дней и живой массы были получены из официальной информационно-аналитической системы «СЕЛЭКС. Молочный скот w 9.4.1.0» (АРМ «Плинор», Россия). Качество молока определяли с помощью оборудования MilkoScan 7 RM, CombiFossTM 7 (FOSSHeadquartes, Дания) в АО ГПП «Элита» Высокогорского района. Степень достоверности данных между группами оценивали по критерию t-Стьюдента.

Результат исследований. ДНК-тестированием проб крови в СХПК «Племзавод им. Ленина» были идентифицированы 2 аллеля – T (0,497) и С (0,503), три генотипа – СС (20,3 %), ТС (60,1 %) и ТТ (19,6 %) [2]. Генотипирование поголовья зарубежной селекции в КФХ «Мухаметшин З.З.» показало, что частота встречаемости аллелей С и Т составляет 0,513 и 0,487, выявленные генотипы имели следующие доли – СС (23,0 %), TC (56,7 %), TT (20, 3%) [1]. Установленное распределение свидетельствует о схожей генетической структуре двух популяций.

Анализ ассоциаций полиморфизма гена GPX-1 c показателями удоя и качественного состава молока представлен в таблице 1. Полученные данные свидетельствуют о разной степени влияния генотипов изучаемого гена на признаки молочной продуктивности.

Таблица 1 – Молочная продуктивность и качественный состав молока коров голштинской породы с разными генотипами гена GPX-1 КФК «Мухаметшин З.З.» Сабинского района

Показатель	Генотип
	CC (n = 53)	TC (n = 131)	TT (n = 47)
Дойные дни, дн.	324,9 ± 5,8	348,8 ± 3,7***	352,6 ± 6,2**
Удой за полную лактацию, кг	8022,0 ± 215,4	8315,5 ± 112,1	8835,9 ± 196,5*,**
Удой за 305 дней, кг	7873,6 ± 99,1*	7620,0 ± 77,4	7578,0 ± 101,1
Коэф. устойчивости лактации	97,2 ± 2,3	93,4 ± 1,5	92,5 ± 2,9
Коэф. молочности	1594,2 ± 24,2*	1519,1 ± 19,3	1534,0 ± 31,0
Массовая доля жира, %	3,62 ± 0,04*,**	3,52 ± 0,03	3,45 ± 0,05
Массовая доля белка, %	3,15 ±0,03	3,17 ± 0,02	3,23 ± 0,04
Выход молочного жира, кг	285,0 ± 5,3***	268,2 ± 4,2	261,4 ± 6,1
Выход молочного белка, кг	248,0 ± 3,6	241,6 ± 2,5	244,8 ± 3,9
Сумма молочного жира и белка, кг	533,0 ± 8,7*	509,8 ± 6,2	506,2 ± 9,2
Содержание соматических клеток, тыс./см³	270,3 ± 29,8	219,0 ± 18,9	312,2 ± 33,4*

* - р <0,05, ** - р <0,01, *** - р <0,001

Достоверно продолжительной лактацией характеризуются особи с генотипом ТТ по отношению к особям с генотипом СС. Различие по этому показателю составило 27,7 дн. (7,6 %; р<0,01). Высокая степень достоверности по этому показателю замечена также между животными с генотипами ТС и СС – 23,9 дн. (6,9 %; р <0,001).

Установлено, что у коров с генотипом TT статистически значимо высокий удой за полную лактацию, который по сравнению с особями генотипа TC больше на 520,4 кг. (5,9 %; р <0,05), а с животными, имеющими генотип CC – на 813,9 кг (9,2 %; р <0,05).

Коровы с генотипом СС обладали наивысшим уровнем удоя за 305 дней. Их превосходство по этому показателю над сверстницами с генотипом ТТ составило 295,6 кг (3,8 %; р <0,05), а с генотипом ТС – 253,6 кг (3,2 %; р <0,05). По коэффициенту устойчивости лактации статистически значимой разницы между опытными группами не установлено. Однако характер наблюдаемой тенденции имеет вид TT ˃ TC ˃ CC.

Коэффициент молочности в исследуемом поголовье скота зарубежной селекции был максимальным у коров с генотипом СС. Достоверная разница по этому показателю по сравнению с животными с генотипом ТС составила 75,1 (4,7 %; р <0,05), а с TT-особями – 60,2 (3,8 %).

Анализ качественного состава молока опытных коров показал, что животные, имеющие генотип СС гена GPX-1, отличаются наибольшей массовой долей жира, превосходящей этот показатель в молоке особей с генотипом СС на 0,10 абс. % (р <0,05), с генотипом ТТ – на 0,17 абс. % (р <0,05). По содержанию массовой доли белка по группам всех генотипов статистической достоверности в разнице не наблюдается. Наиболее высоким выходом молочного жира в данной популяции скота обладали коровы с генотипом СС. Статистически значимое различие по этому показателю по сравнению с животными с генотипом ТС составило 16,8 кг (5,9 %; р <0,05), с генотипом ТТ – 23,6 кг (8,3 %; р <0,01). По выходу молочного белка статистических различий между группами животных не установлено.

Таблица 2 – Молочная продуктивность и качественный состав молока коров голштинской породы с разными генотипами гена GPX-1 СХПК «Племзавод им. Ленина» Атнинского района

Показатель	Генотип
	CC (n = 30)	TC (n = 89)	TT (n = 29)
Дойные дни, дн.	369,3 ± 6,3*,***	349,4 ± 5,2	332,5 ± 7,7
Удой за полную лактацию, кг	8022,5 ± 160,5**	7701,6 ± 128,3	7361,5 ± 163,8
Удой за 305 дней, кг	6806,2 ± 97,3	6742,5 ± 79,2	6731,4 ± 124,3
Коэф. устойчивости лактации	96,1 ± 2,9	99,5 ±1,7	96,6 ± 2,1
Коэф. молочности	1267,7 ± 20,3	1247,7 ± 15,0	1225,9 ± 16,9
Массовая доля жира, %	3,69±0,04	3,79 ± 0,03*	3,76 ± 0,06
Массовая доля белка, %	3,35 ± 0,04	3,39 ± 0,03	3,33 ± 0,04
Выход молочного жира, кг	251,1 ± 5,3	255,5 ± 4,8	253,1 ± 6,8
Выход молочного белка, кг	228,0 ± 6,6	228,6 ± 4,7	224,2 ± 7,2
Сумма молочного жира и белка, кг	479,1 ± 8,4	484,1 ± 6,7	477,3 ± 9,1
Содержание соматических клеток, тыс./см³	183,3 ± 37,7	170,9 ± 59,6	393,9 ± 32,9**,***

* - р <0,05, ** - р <0,01, *** - р < 0,001

Наивысшей суммой молочного жира и белка характеризовались коровы с генотипом СС, превышая этот показатель у сверстниц с генотипом TC на 23,2 кг (4,4 %; p ˂ 0,05), с генотипом ТТ – на 26,8 кг (5,0 %; p ˂ 0,05). Содержание соматических клеток, превышающее нижнее пороговое значение, отмечается лишь у животных с генотипами ТТ, наблюдаемое различие между ними и особями с генотипом ТС составило 93,2 тыс./см³ (29,9 %, p <0,05).

Исследование молочной продуктивности опытного поголовья в СХПК «Племзавод им. Ленина» Атнинского района по гену GPX-1 представлено в таблице 2.

Протяженностью полной лактации, удоем за полную и стандартную (305 дн.) лактацию, так же коэффициентом молочности выгодно отличаются коровы с генотипом CC ген GPX-1 . Достоверно значимое преобладание этих животных над показателями опытных групп с генотипами ТС и ТТ по количеству дойных дней составило 19,9 дн. (5,4 %; p˂0,05) и 36,8 дн. (10,0 %; p˂0,001) соответственно. Наблюдаемое достоверное различие по уровню удоя за полную лактацию между группами коров с генотипами СС и ТТ составило 661,0 кг (8,2 %; p ˂ 0,01). Несмотря на отсутствие статистической значимости, по показателю удоя за 305 дней, больше молока получено от коров СС-генотипа, что на 63,7 кг (0,9%) больше особей ТС-генотипа, и на 74,8 кг (1,1 %) коров ТТ-генотипа.

Анализ качественного молока голштинских коров отечественной селекции с различными генотипами GPX-1 свидетельствует, что особи, несущие в геноме гетерозиготный генотип ТС, превосходят сверстниц с другими генотипами по всем показателям качественного состава молока. Так достоверная разница по содержанию массовой доли жира молока между группами с генотипами ТС и СС составила 0,1 абс. % (p ˂ 0,05). По показателям массовой доли белка, выходу молочного жира и молочного белка, а также сумме молочного жира и белка статистических различий не наблюдается, но прослеживается следующая тенденция по генотипам СС

Заключение. В ходе исследования было выявлено, что изучаемые популяции схожи по генетической структуре по гену GPX-1. Установлено, что в популяции КФХ «Мухаметшин З.З.» животные с генотипом СС имели высокие показатели по удою за 305 дн., коэффициенту молочности и устойчивости лактации, массовой доле жира, выходу молочного жира и белка по сравнению с особями других генотипов. Опытным путем доказано, что в поголовье скота СХПК «ПЗ им. Ленина» коровы, имеющее генотип СС, выгодно отличается по уровню удоя за полную и стандартную лактацию, а также обладают высоким коэффициентом молочности. По показателям качественного состава молока (содержание массовой доли жира и белка) максимально высокие результаты получены у особей с генотипами ТС. Повышенное содержание соматических клеток в молоке, как в первой, так и во второй популяции, установлено у животных с генотипом ТТ. Результаты исследования свидетельствуют, что носители аллеля С гена GPX-1 могут быть полезны в селекции в сторону улучшения популяции голштинского скота по селекционируемым признакам, связанным с устойчивостью лактирующих коров к окислительному стрессу, способным сохранять высокую молочную продуктивность в сочетании с высоким качеством молока.