Молочная продуктивность коров голштинской породы разных генеалогических линий в зависимости от полиморфизма гена каппа-казеина

Введение. Агропромышленному комплексу в России характерно интенсивное развитие, при котором эффективность животноводческой отрасли зависит от грамотного ведения целенаправленной селекции высокопродуктивных стад [5, 9]. Актуальность поставленной задачи особенно возрастает в современной геополитической ситуации, а также в условиях импортозамещения. В этих обстоятельствах развитие молочного скотоводства имеет стратегическое значение для обеспечения продовольственной безопасности и устойчивого экономического роста страны [3].

Современная целенаправленная селекция крупного рогатого скота, благодаря достижениям молекулярной генетики, открывает возможности для увеличения объёмов молочного производства и для существенного улучшения качества молока и его технологических свойств [8].

Современные подходы в биотехнологии позволяют расшифровать генетический код животных, т.к. он уникален и его можно сопрягать с молочной продуктивностью и технологическими свойствами молока [1]. Благодаря ДНК-технологиям существует возможность получать наиболее расширенную информацию о животном. С помощью полиморфизма генов можно установить связь с продуктивностью, качественными показателями и технологическими свойствами ( в том числе и пригодностью к производству сыров) [4, 10].

Сыроделие позволяет получить высокую добавочную стоимость продукта, а для прогноза пригодности молока к производству сыров используют определение аллельных вариантов гена каппа-казеина [2]. Основой сыров, творога, кисломолочных продуктов является плотный сгусток, образование которого происходит при свертывании белка. В зависимости от структуры молекул, казеин делится на α-, β- и k-фракции [12]. Каппа-казеин (CSN3) является маркером генетической принадлежности, полиморфизм этого гена влияет на физико-химические свойства молока, его состав, а также на технологические характеристики [11].

В настоящее время изучено 13 аллельных вариантов гена каппа-казеина (A, A1, B, B2, C, D, E, F1, F2, G1, H, I, J), из которых аллели A и B наиболее распространены среди высокопродуктивного молочного скота во всем мире. Каждая аллель вносит равный вклад в формирование признака.

Широкому кругу технологов-сыроделов известно влияние k-казеина. Учеными отечественной биотехнологической науки и практики доказано, что массовая доля жира и белка тесно связана с аллельными вариантами каппа-казеина [3, 6].

Перед отечественными генетиками стоит задача найти связь между хозяйственно-полезными признаками, селекционно-генетическими параметрами и полиморфными системами генов белка молока [6, 7].

Разведение животных по линиям считается надежным способом для получения потомства с желательными качествами для дальнейшего использования. Препотентность быков-производителей обеспечивает большее наследование желательных признаков, повышающих племенную ценность животных, а специфика и однородность линии поддерживается отбором, учитывая, что между линиями нет резких различий, каждая из них имеет свои внутрилинейные особенности.

Цель исследования – установить связь между молочной продуктивностью коров голштинской породы разных генеалогических линий с полиморфными системами белков молока.

Условия, материалы и методы. Исследования проводились в условиях племенного репродуктора Нижегородской области ООО «Бармино» и на кафедре «Частная зоотехния и разведение сельскохозяйственных животных» ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный агротехнологический университет имени Л.Я. Флорентьева». Лабораторные исследования осуществлялись в молекулярно-генетической лаборатории геномного центра ООО «Мираторг – Генетика».

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

• -    изучить количественный и качественный состав поголовья;

• -    провести анализ молочной продуктивности и особенностей лактаций коров-дочерей;

• - определить связь генотипов гена каппа-казеина с молочной продуктивностью.

Выборку хозяйственно-полезных признаков крупного рогатого скота и формирование групп выполняли по данным программы ИАС «Селэкс» -Молочный скот.

Полученные результаты обработали методом вариационной статистики с использованием пакета программ «Microsoft Office».

Результаты и обсуждения. Для исследования прогенотипирована 181 голова голштинской породы разных генеалогических линий по локусам каппа-казеина и определена взаимосвязь локусов с молочной продуктивностью. Животные содержались в одинаковых условиях привязного содержания.

На основании данных было сформировано 2 группы, согласно происхождению и линейной принадлежности: 88 голов линии Вис Бэк Айдиал, 93 головы линии Рефлекшн Соверинг (табл. 1).

В ходе исследования было изучено происхождение изучаемого поголовья, в хозяйстве использовалось несколько быков-производителей для осеменения. С целью дальнейшего анализа взяты основные быки-производители, количество дочерей которых превышало 5 голов среди исследуемых коров.

По данным таблицы 1 в первой группе наибольшее количество дочерей у быка № 12648423 Электрик (20 голов), во второй группе у быка № 3126700050 Хэштэг (20 голов).

Таблица 1 – Распределение потомков быков-производителей по исследуемым группам

Инвентарный номер быка	Кличка быка	Количество дочерей, голов
I группа (линия Вис Бэк Айдиал)
3128043615	Альта Вижионери	7
3131083927	Геликс	7
3005586370	Гудини	6
3145369467	Маскалеро	5
3136176225	Симус	16
12648423	Электрик	20
II группа (линия Рефлекшн Соверинг)
3127422222	Замбони	17
12719193	Паркавеню	12
3147840225	Рей	6
3126700050	Хэштэг	20

Молочная продуктивность коров считается одним из главных селекционных признаков при отборе и во многом обусловлена генетической предрасположенностью. Нами было изучено влияние быков-производителей на продуктивность дочерей. Показатели молочной продуктивности коров-дочерей быков-производителей разных генеалогических линий представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Молочная продуктивность дочерей быков-производителей в разрезе линии

Кличка быка	Показатель
	удой за 305 дней, кг	массовая доля жира, %	молочный жир, кг	массовая доля белка, %	молочный белок, кг	удой с в пересчёте на базисную жирность, кг
линия Вис Бэк Айдиал
А. Вижионери	10080±509	3,82±0,08	384,2±19	3,25±0,04	327,8±17	11303±549
Геликс	10997±608	4,35±0,16	476,8±31	3,36±0,04	368,4±20	14022±919
Гудини	9272±562	4,05±0,11	376,9±30	3,30±0,04	306,9±21	11085±883
Маскалеро	11975±551	4,00±0,16	477,2±18	3,25±0,07	389,2±22	14037±536
Симус	11493±322	4,16±0,07	478,8±17	3,32±0,02	382,3±11	14085±517
Электрик	10525±236	4,03±0,05	424,1±12	3,33±0,02	350,2±8	12473±347
линия Рефлекшн Соверинг
Замбони	11465±427	4,13±0,05	472,7±18	3,30±0,02	378,1±15	13899±528
Паркавеню	11314±721	3,93±0,09	443,7±30	3,22±0,04	359,6±22	13046±877
Рей	10940±413	4,28±0,15	469,6±28	3,31±0,04	362,6±16	13814±828
Хэштэг	10909±431	4,01±0,06	438,3±19	3,26±0,03	355,7±14	12893±553

Анализ данных таблицы 2 показывает, что в группе дочерей быков линии Вис Бэк Айдиал наибольшим удоем отличились дочери быка Маскалеро с продуктивностью 11975 кг за 305 дней первой законченной лактации. Минимальный удой показали дочери быка Гудини, что на 2703 кг или 29,1% меньше наибольшего значения в группе, при достоверной разнице (P≥0,99).

Сравнивая показатели массовой доли жира в молоке, отмечено, что наибольшее значение получено от дочерей быка Геликс, что на 0,53% больше, чем у дочерей быка А. Вижионери при достоверной разнице (P≥0,99), а по удою с базисной жирностью преобладают дочери быка Маскалеро, что превышает наименьшее значение в группе на 3044 кг.

В группе дочерей быков линии Рефлекшн Соверинг наибольший удой показали дочери быка Замбони, что на 556 кг или 5% превысило наименьший показатель, разница достоверна (P≥0,99). Наибольшие значения массовой доли жира и белка оказались у дочерей быка Рей при сравнительном анализе между сверстницами исследуемых быков линии Рефлекшн Соверинг. Дочери быка Маскалеро проявили наибольшую продуктивность за 305 дней лактации.

Показатели молочной продуктивности исследуемых животных указаны в таблице 3.

Таблица 3 – Молочная продуктивность коров в разрезе линии

Показатель	Линия
	Вис Бэк Айдиал	Рефлекшн Соверинг
Удой за 305 дней, кг	10619,4±174	10899,4±188
Массовая доля жира, %	4,03±0,03	4,01±0,03
Молочный жир, кг	428,2±7,9	437,6±8,8
Массовая доля белка, %	3,29±0,01	3,29±0,01
Молочный белок, кг	349,8±5,6	358,1±6,1
Удой с базисной жирностью, кг	12594±234	12870±256

При сравнении молочной продуктивности между коровами двух линий, отмечено (табл. 3), что при одинаковых условиях содержания и кормления, наибольший удой показали коровы линии Рефлекшн Соверинг, что составило 10899,4 кг и превышало на 280 кг удой линии Вис Бэк Айдиал (разница незначима). Наравне с этим дочери быков линии Рефлекшн Соверинг обладали наибольшей жирномолочностью и белковомолочностью.

Нами были получены результаты полиморфизма гена каппа-казеина (CSN3), сформированного разными аллелями. Определено разнообразие каппа-казеина, в зависимости от генотипа животных (рис. 1).

Рисунок 1 – Идентификация генотипов гена каппа-казеина в зависимости от линейной принадлежности коров

По полиморфизму капа-казеина (CSN3) выявили 10 генотипов в разрезе генеалогических линий: наибольшее количество животных в генах капа-казеина (CSN3) оказались гетерозиготные по аллели типа AВ 33% в первой группе (линия Вис Бэк Айдиал) и 30 % во второй группе (линия Рефлекшн Соверинг). Количество коров с гомозиготным генотипом AA составило 22% и 31%, соответственно. Наименьшие показатели распространения генотипа BB выявлены во второй группе, что в 3,3 раза меньше, чем животных с генотипом AB.

Изучение полиморфизма гена каппа-казеина позволяет селекционерам выбирать животных с желательными генетическими характеристиками для улучшения молочной продуктивности и качества молока, что имеет важное значение для молочной промышленности. Ген CSN3 принадлежит к семейству казеиновых (CN), располагается на 6 хромосоме и оказывает большое влияние на удои и состав молока [9]. В зависимости от того или иного генотипа гена капа-казеина в разрезе линий, уровень надоев и качественного состава молока за первую лактацию не имеют существенных различий. В таблицах 4 и 5 проанализированы показатели молочной продуктивности коров изучаемых генеалогических линий с учетом генотипов гена каппа-казеина.

Таблица 4 – Молочная продуктивность коров линии Вис Бэк Айдиал за 305 дней первой законченной лактации

Показатель	Генотипы
	CSN3АА	CSN3BB	CSN3AB	CSN3AE	CSN3BE
Удой за 305 дней, кг	10547,3±182,1 2	10619,4±184,1 4	10651,0±175,0 2	10660,2±226,2 2	10796,0±205, 38
Удой      в пересчёте на базисную жирность, кг	13393,0±461	12883,9±559	12135,6±400	13160,7±763	12262,5±696
Массовая доля  жира, %	4,02±0,03	4,03±0,03	4,01±0,03	4,04±0,03	4,07±0,03
Молочный жир, кг	424,2±8,45	428,2±8,51	427,9±8,06	430,8±10,27	439,2±9,21
Массовая доля белка, %	3,29±0,01	3,30±0,01	3,29±0,01	3,29±0,01	3,30±0,01
Молочный белок, кг	346,8±5,84	349,9±5,97	350,3±5,65	349,9±7,08	355,7±6,52

Анализ таблицы 4 показывает, что показатели по генотипам гена каппа-казеина различались незначительно. По нашему мнению, на это могла повлиять ограниченность выборки в группах. Однако стоит заметить, что молочная продуктивность животных линии Вис Бэк Айдиал с генотипом CSNBE превосходит по первой лактации над генотипом CSN3АА на 249 кг или 2,3%, при незначительной разнице по жирномолочности и белковомолочности, но отличалась большим выходом молочного жира и белка.

Согласно данным (табл.5) в группе животных линии Рефлекшн Соверинг наибольшим удоем отличились коровы с генотипом CSN3AB, что на 594,2 кг или 5,2% превышает удой коров генотипа CSN3BE при достоверной разнице (P≥0,95). Разница между показателями массовой доли жира и белка в молоке незначительна и недостоверна.

Таблица 5 – Молочная продуктивность коров линии Рефлекшн Соверинг за 305 дней первой законченной лактации

Показател ь	Генотипы
	CSN3АА	CSN3BB	CSN3AB	CSN3AE	CSN3BE
Удой за 305 дней, кг	10902,4±187,9 8	10927,2±235,3 3	10980,9±198, 4	10953,8±207,5 6	10386,7±225,9 1
Удой    в пересчёте на базисную жирность, кг	13256,9±431	12560,8±890	12625,3±487	12828,1±633	12522,1±1315
Массовая доля жира, %	4,02±0,04	3,97±0,04	4,03±0,04	4,02±0,04	4,08±0,04
Молочный жир, кг	438±8,67	434,1±10,51	442,7±9,08	440,6±9,4	425,6±10,23
Массовая доля белка, %	3,29±0,01	3,29±0,02	3,29±0,02	3,29±0,02	3,33±0,02
Молочный белок, кг	358,2±6,08	358,9±7,6	360,9±6,42	359,6±6,68	346,3±7,36

Выводы. Установлено 10 различных генотипов по полиморфизму капа-казеина (CSN3) у 181 животного. Наибольшее количество коров оказалось с генотипом CSN3^AB.

Подтверждено, что наивысшим удоем отличились дочери быка Маскалеро линии Вис Бэк Айдиал с показателем 11975 кг за 305 дней первой законченной лактации. Наименьший удой показали дочери быка Гудини, что на 2703 кг или 29,1% меньше наибольшего значения, при достоверной разнице (P≥0,99).

Определено, что при одинаковых условиях содержания и кормления, наибольший удой показали коровы линии Рефлекшн Соверинг, что составило 10899,4 кг и превышало на 280 кг уровень удоя коров линии Вис Бэк Айдиал при незначимой разнице.

Установлено, что коровы линии Вис Бэк Айдиал обладали наибольшим удоем, преобладающими показателями массовой доли жира и белка в молоке, а также уровнем белковомолочности и жирномолочности у животных с генотипом CSN3BE.

Подтверждено, что удой животных линии Рефлекшн Соверинг преобладал у коров с генотипом CSN3AB, на 594,2 кг или 5,2% над коровами генотипа CSN3BE при достоверной разнице (P≥0,95).

Для выявления связи генотипов гена каппа-казеина с молочной продуктивностью с целью определения наилучшего сочетания к сыропригодности, необходимо в дальнейшем провести химический анализ состава молока и определить технологические свойства.