Молочная продуктивность коров джерсейской породы с разными генотипами PIT1, GH

Гены гипофизарно-специфического транскрипционного фактора (PIT1) и гормона роста (GH) входят в число ключевых генов, определяющих уровень секреции соматотропных и лактотропных гормонов, необходимых для роста, развития и лактации у млекопитающих. Полиморфизм данных генов может оказывать существенное влияние на количественные и качественные показатели молочной продуктивности коров.

Ген PIT1 (гипофизарный транскрипционный фактор-1, также известный как POU1F1) локализован на 1-й хромосоме крупного рогатого скота и кодирует белок, регулирующий экспрессию генов гормона роста (GH), пролактина (PRL) в передней доле гипофиза [1, 2, 3].

Наиболее исследованным является полиморфизм в интроне 5 гена PIT1, выявляемый рестриктазой HinfI, который приводит к образованию аллелей A и B. Т.Н. Михайленко и соавторы [4] обнаружили, что аллель A гена PIT1 ассоциирован с более высокими удоями и качественными характеристиками молока у черно-пестрой породы. Н.Ю. Сафина и соавторы [5] также выявили положительную связь аллеля A с молочной продуктивностью у коров голштинской породы. Следовательно, ген PIT1 может влиять на молочную продуктивность также через регуляцию экспрессии гена GH.

Ген GH, локализованный на 19-й хромосоме крупного рогатого скота, кодирует соматотропный гормон, который играет важнейшую роль в регуляции роста, развития и лактации у млекопитающих [6, 7, 8].

Во многих исследованиях показана связь аллеля L с повышенными удоями, в то время как аллель V чаще ассоциирован с более высоким содержанием белка в молоке [9, 10]. Однако данные различных исследований не всегда согласуются между собой, что может быть обусловлено взаимодействиями с другими генами и влиянием условий среды.

Г.Т. Бобрышова и соавторы [11] в исследовании на популяции ярославских коров обнаружили, что животные с генотипом LL характеризовались более высокими удоями и выходом белка. Аналогичные результаты были получены Н.Ю. Сафиной и соавторов [5] при изучении голштинской породы.

Таким образом, анализ взаимосвязи полиморфных вариантов генов PIT1 и GH с молочной продуктивностью коров может предоставить ценную информацию для разработки программ селекции, направленных на улучшение продуктивных качеств крупного рогатого скота.

Цель исследований - выявление ассоциаций между различными генотипами PIT1 и GH и показателями молочной продуктивности коров джерсейской породы.

Условия, материалы и методы. Исследования проводились на поголовье коров-первотелок джерсейской породы (n=87), содержащихся в условиях ООО имени Тимирязева Балтасинского района Республики Татарстан. Животные находились в аналогичных условиях содержания и кормления, соответствующих зоотехническим нормам.

Для проведения молекулярногенетического анализа у каждого животного из хвостовой вены отбирали пробы крови в вакуумные пробирки с ЭДТА в качестве антикоагулянта. Выделение ДНК осуществляли с использованием коммерческого набора согласно инструкции производителя.

Генотипирование по локусам GH и PIT1 проводили методом полимеразной цепной реакции с последующим анализом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПЦР-ПДРФ). Для амплификации фрагментов исследуемых генов использовали специфические праймеры.

Амплификацию проводили с 2 мкл ДНК-образца, общий объем реакционной смеси в одной пробирке составлял 20 мкл. Для проведения рестрикционного гидролиза использовали следующие ферменты: 5 ед. эндонуклеазы RsaI в 1× буфере «B» (ген PRL), эндонуклеазы HinfI в 1× буфере «O» (ген PIT1), эндонуклеазы AluI в 1х буфере «Y» (ген GH).

Полученные ПЦР-продукты подвергали рестрикции с использованием соответствующих эндонуклеаз: AluI для гена GH, RsaI для гена PRL и HinfI для гена PIT1. Реакцию рестрикции проводили при 37°C в течение 16 часов согласно рекомендациям производителя ферментов.

Продукты рестрикции разделяли методом электрофореза в 2% агарозном геле.

Визуализацию результатов осуществляли в УФ-трансиллюминаторе с документированием в системе гель-документации.

Учет молочной продуктивности проводили за 305 дней лактации. Содержание жира и белка в молоке определяли с помощью анализатора молока «Лактан 1-4». Выход молочного жира и белка рассчитывали на основе удоя и процентного содержания соответствующих компонентов в молоке. Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием Microsoft Excel. Достоверность различий между средними значениями оценивали с помощью t-критерия Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при р<0,05.

Результаты и обсуждение. Результаты исследования влияния полиморфизма гена PIT1 на молочную продуктивность коров джерсейской породы представлены в таблице 1.

Анализ данных таблицы 1 показал, что наивысший удой был характерен для животных с генотипом PIT1 AA (6903±387,9 кг), что на 304 кг (4,6%) выше по сравнению с коровами генотипа BB (6599±141,1 кг). Животные с гетерозиготным генотипом AB имели промежуточное значение удоя (6836±240,3 кг). Однако статистически значимых различий между группами не выявлено, что может быть связано с небольшим количеством животных с генотипом AA (n=7) и высоким значением стандартной ошибки.

По массовой доле жира в молоке наблюдалась тенденция к более высоким показателям у коров с генотипом AA (6,40±0,36%) по сравнению с генотипами AB и BB (одинаковое значение 6,09%). Разница составила 0,31%, однако она статистически недостоверна.

Таблица 1 – Молочная продуктивность коров джерсейской породы с разными генотипами

PIT1

Показатель	Генотип PIT1
	AA	AB	BB
n	7	25	55
Удой, кг	6903±387,9	6836±240,3	6599±141,1
Массовая доля жира, %	6,40±0,36	6,09±0,19	6,09±0,16
Молочный жир, кг	441,8±32,26	416,3±21,10	401,9±14,21
Массовая доля белка, %	3,77±0,16	4,09±0,10	3,88±0,05
Молочный белок, кг	260,2±13,16	279,6±12,87	256,0±5,02

Примечание: * – р<0,05 между минимальным и максимальным значением.

Выход молочного жира был максимальным у животных с генотипом PIT1 AA (441,8±32,26 кг), что на 39,9 кг (9,9%) выше по сравнению с коровами генотипа BB (401,9±14,21 кг). Животные с гетерозиготным генотипом AB имели промежуточное значение данного показателя (416,3±21,10 кг).

Интересные результаты получены по содержанию белка в молоке. Наивысшая массовая доля белка выявлена у коров с гетерозиготным генотипом AB (4,09±0,10%), что на 0,32% и 0,21% выше по сравнению с животными генотипов AA (3,77±0,16%) и

BB (3,88±0,05%) соответственно. Это может свидетельствовать о проявлении эффекта гетерозиса по данному признаку.

Выход молочного белка также был максимальным у коров с генотипом PIT1 AB (279,6±12,87 кг), что на 19,4 кг (7,5%) и 23,6 кг (9,2%) выше по сравнению с животными генотипов AA (260,2±13,16 кг) и BB (256,0±5,02 кг) соответственно, хотя эти различия статистически недостоверны.

В нашем исследовании наблюдалась тенденция к более высоким показателям удоя и жирномолочности у коров с генотипом PIT1

AA, хотя различия не достигли уровня статистической значимости. Этот генотип встречался с низкой частотой в исследуемой популяции (8,0%), что могло повлиять на статистическую точность анализа.

Полученные результаты частично согласуются с данными Н. Ю. Сафиной с соавторами [5], которые обнаружили ассоциацию полиморфизма в гене PIT1 с удоем и массовой долей жира в молоке у коров голштинской породы. Однако, в отличие от наших результатов, в их исследовании наивысшие показатели белковомолочности были связаны с генотипом АА.

Следует отметить, что в нашем исследовании генотип PIT1 AB был ассоциирован с наивысшим содержанием и количеством белка в молоке. Это может свидетельствовать о проявлении эффекта гетерозиса по данному признаку, когда гетерозиготы превосходят обе гомозиготные формы.

Результаты исследования влияния полиморфизма гена GH на показатели молочной продуктивности коров джерсейской породы представлены в таблице 2.

Анализ данных таблицы 2 показал, что наивысший удой был характерен для животных с генотипом GH LL (6970±258,8 кг), что на 777 кг (12,5%) достоверно выше (р<0,05) по сравнению с коровами генотипа VV (6193±222,7 кг). Животные с гетерозиготным генотипом LV имели промежуточное значение удоя (6748±148,9 кг), которое также достоверно отличалось от показателя коров с генотипом VV (р<0,05).

По массовой доле жира в молоке наблюдалась тенденция к более высоким показателям у коров с генотипом GH LL (6,20±0,23%) по сравнению с генотипами LV (6,10±0,16%) и VV (6,05±0,29%). Однако различия между группами были статистически недостоверны.

Выход молочного жира, рассчитанный на основе удоя и массовой доли жира, был максимальным у животных с генотипом GH LL (432,1±22,56 кг), что на 57,4 кг (15,3%) выше по сравнению с коровами генотипа VV (374,7±24,75 кг). Животные с гетерозиготным генотипом LV имели промежуточное значение данного показателя (411,6±14,71 кг).

Таблица 2 – Молочная продуктивность коров джерсейской породы с разными генотипами GH

Показатель	Генотип GH
	LL	LV	VV
n	23	46	18
Удой, кг	6970±258,8*	6748±148,9*	6193±222,7
Массовая доля жира, %	6,20±0,23	6,10±0,16	6,05±0,29
Молочный жир, кг	432,1±22,56	411,6±14,71	374,7±24,75
Массовая доля белка, %	4,03±0,12	3,89±0,06	3,92±0,09
Молочный белок, кг	280,9±12,76	262,5±5,48*	242,8±10,63

Примечание: * – р<0,05 между минимальным и максимальным значением

По массовой доле белка в молоке также выявлены различия между животными с разными генотипами GH. Наибольшее содержание белка отмечено у коров с генотипом LL (4,03±0,12%), что на 0,14% и 0,11% выше по сравнению с животными, имеющими генотипы LV (3,89±0,06%) и VV (3,92±0,09%) соответственно.

Выход молочного белка был максимальным у коров с генотипом GH LL (280,9±12,76 кг), что на 38,1 кг (15,7%) достоверно выше (р<0,05) по сравнению с животными генотипа VV (242,8±10,63 кг). Коровы с гетерозиготным генотипом LV имели промежуточное значение данного показателя (262,5±5,48 кг), которое также достоверно отличалось от показателя животных с генотипом VV (р<0,05).

В нашем исследовании выявлена наиболее выраженная ассоциация между полиморфизмом гена GH и показателями молочной продуктивности. Коровы с генотипом LL имели достоверно более высокий удой и количество молочного белка по сравнению с животными, несущими генотип VV.

Эти результаты согласуются с данными Р.Р. Шайдуллина и соавторов, а также Л.Р. Загидуллина и соавторов [12, 13], которые также обнаружили превосходство генотипа LL по удою у коров холмогорской и чернопестрой пород. Преимущество генотипа LL может быть объяснено тем, что аллель L ассоциирован с более высоким уровнем циркулирующего соматотропина, что способствует повышению продуктивности.

Интересно, что в нашем исследовании генотип GH LL также был ассоциирован с наивысшим содержанием жира и белка в молоке, что несколько отличается от результатов, полученных на других породах, где аллель V часто ассоциирован с более высоким содержанием жира. Это может свидетельствовать о породоспецифичности эффектов полиморфизма гена GH и о взаимодействии генотип-среда.

Выводы. Проведенное исследование показало, что полиморфизм генов PIT1 и GH оказывает существенное влияние на показатели молочной продуктивности коров джерсейской породы.

По гену PIT1 наибольший удой и выход молочного жира были характерны для животных с генотипом PIT1 AA, в то время как коровы с гетерозиготным генотипом PIT1 AB имели наивысшее содержание белка в молоке и максимальный выход молочного белка.

По гену GH обнаружено статистически значимое влияние генотипа LL на удой и выход молочного белка. Животные с данным генотипом имели удой на 777 кг выше по сравнению с коровами генотипа GH VV (р<0,05). Выход молочного белка также был достоверно выше у животных с генотипом GH LL по сравнению с генотипом GH VV на 38,1 кг (р<0,05).

На основании полученных результатов можно рекомендовать использование полиморфизма генов PIT1 и GH в качестве генетических маркеров при селекции коров джерсейской породы на повышение молочной продуктивности. Наиболее перспективной выглядит следующая комбинация генотипов: PIT1 AA/AB и GH LL.

Полученные результаты вносят вклад в развитие концепции маркер-ассоциированной селекции крупного рогатого скота и создают научную основу для разработки эффективных программ генетического улучшения джерсей-ской породы.