Обусловленность продуктивных качеств крупного рогатого скота Республики Татарстан полиморфизмом гена остеопонтина

Развитие плода играет важную роль в постнатальной физиологии млекопитающих, что продемонстрировано на людях, лабораторных животных и домашнем скоте [5].

Имплантация эмбрионов у млекопитающих – это высоко скоординированный процесс, который начинается с наложения, прикрепления и адгезии эпителия просвета матки и трофэктодермы. Ремоделирование молекул гликопротеиновой адгезии апикальных поверхностей этих клеток предшествует имплантации. У жвачных животных на имплантацию оказывают влияние два вида секреции: выделяемый железами эмбриона секрет, который сигнализирует о своем присутствии через интерферон-τ (IFNT), а также секрет желез эндометрия, который способствует выработке гистотропина для питания зиготы.

Просвет матки представляет собой простой поляризованный клеточный слой, который опосредует взаимодействия клетка-клетка и клетка-внеклеточный матрикс. Он обычно неадгезивен; однако этот признак теряется во время развития восприимчивости, когда апикальная адгезия между ним и трофэктодермой определяет начало имплантации [7].

Правильная имплантация эмбриона имеет решающее значение для прикрепления и своевременного отделения плаценты в конце беременности. Дальнейшее развитие и дифференцировка тканей плаценты зависит от последовательного синтеза структурных или биологически активных белков и реагирует на сосудистую сеть.

Общей чертой плацент человека и крупного рогатого скота является наличие и активность металлопротеиназ, которые участвуют в имплантации. Исследования эндометрия человека, проведенные L. Kao и соавт. [9] подтвердили, что экспрессия остеопонтина активируется во время фазы готовности к имплантации [6].

Остеопонтин (OPN) – это фосфорилированный гликопротеин, который принимает участие в различных процессах организма, например, в адгезии клеток, хемотаксисе, передаче клеточных сигналов и регуляции роста, и развития плода, а также в инициации и поддержании стельности [10], известный, как секретируемый фосфопротеин (SPP1) или белок активации ранних Т-лимфоцитов (Eta-1) [11].

В женских репродуктивных тканях присутствие этого многофункционального белка установлено в яичниках, эндометрии, яйцеводах и раковых клетках яичников. В яичниках крупного рогатого скота мРНК OPN присутствовала в гранулезной оболочке, теке и лютеиновых клетках; однако точная роль OPN и его связь с иммунными клетками в пределах желтого тела остаются неизвестными. Существует предположение, что остеопонтин, продуцируемый лютеиновыми клетками, изменяет реакцию лимфоцитов в развивающемся, полностью функционирующем и регрессирующем желтом теле [13].

Эпителиальная экспрессия гена OPN , по мнению ученых, специфична для беременности, поскольку его мРНК практически отсутствует в матке небеременных особей [8] Ген OPN картирован на хромосоме 6, он состоит из 7 экзонов, занимающих около 7 кб геномной ДНК (GenBank: NW_255516), и кодирует белок длиной 278 кДа [12].

Зарубежными авторами были получены доказательства изменения роста у мышей, в зависимости от полиморфизма гена OPN, при исследовании размеров эмбрионов внутриутробно на трех стадиях беременности с помощью магнитнорезонансной микроскопии. У мышей с гомозиготным генотипом эмбрионы были меньше на всех этапах проводимого контроля, при этом размер помета не отличался от контрольного.

Также полногеномное ассоциативное исследование показало, что ген OPN является геном-кандидатом репродуктивных качеств и ассоциирован с мертворождением и плечевой дистоцией у крупного рогатого скота [4].

Таким образом этот ген имеет большой потенциал для изучения и использования в маркер-ассоциированной селекции и, следовательно, для улучшения генетического прогресса в скотоводстве.

Целью исследования послужило изучение полиморфизма гена OPN (с.8514 С→T) в интроне 4 и его влияния на продуктивные качества крупного рогатого скота голштинской породы отечественной селекции в Республике Татарстан.

Материал и методы исследований. Для проведения исследования было отобрано 258

полновозрастных коров голштинской породы, содержащихся в СХПК «Племенной завод им. Ленина» Атнинского района Республики Татарстан.

Экстракцию ДНК выполняли набором «АплиПрайм» ДНК-сорб-В (Некст БИО, Россия) в соответствии с инструкцией, прилагаемой производителем.

Полиморфные варианты гена OPN (с.8514 С→T) выявляли по методу ПЦР-ПДРФ с использованием нижеприведенных олигонуклеотидных праймеров (Евроген, Россия):

F: 5’-GCAAATCAGAAGTGTGATAGAC -3 ’;

R: 5’-

CCAAGCCAAACGTATGAGTT -3 ’ [12].

Амплифицикацию реакционной смеси проводили на термоциклере «Thermal Cycler 100» (BIO RAD, США), с подобранными температурно-временными режимами: денатурация в течение 5 мин., при температуре 93 °С; отжиг праймеров, состоящий из 33 циклов: 94 °С – 30 сек., 61 °С – 30 сек., 72 °С – 30 сек.; завершающая элонгация 72 °С – 5 мин [1].

Полиморфизм длин фрагментов определяли с применением эндонуклеазы рестрикции Bse1 I (СибЭнзим, Россия) при температуре 65 °С в течение 2 ч. Электрофоретическое разделение осуществлялось в 2,6 % агарозном геле, в составе которого имеется бромид этидиума и 1 % ТВЕ-буфер, в течение 25 минут. Визуализацию и документирование выявленных фрагментов производили на оборудовании «GelDoc Go» с программным обеспечением «Image Lab Touch» V. 3.0 (BIO RAD, США). Частоту встречаемости аллелей и генотипов, и генетическое равновесие в рассматриваемой популяции согласно закону Харди-Вайнберга, рассчитывали согласно методическим рекомендациям по биометрии в селекции и генетике [3].

Информация об экономически значимых признаках (живая масса во время контрольных взвешиваний) и репродуктивных качествах были получены из информационно-аналитической системы «СЕЛЭКС. Молочный скот w9.3.0.0.» (АРМ Плинор, Россия).              определен по формуле:

Коэффициент яловости коров

K = l – Bт/(365*100/(285+tсп)), где Вт – фактический выход телят от 100 коров, гол.;

365 – число дней в календарном году;

285 – средняя продолжительность стельности, дн.;

t сп – продолжительность сервис-периода, дн.

По формуле, разработанной А.А. Павловым, был произведен расчет потерь молока, которое несет хозяйство, вследствие яловости поголовья коров:

Qпм=У*0,5*Кя где Qпм – потери молока от яловости, кг;

• У – удой молока в среднем по стаду за отчетный год, ц;

• 0,5 – постоянный коэффициент, характеризующий количественное соотношение между показателями выхода молока от неяловых и яловых коров;

К я – коэффициент яловости коров.

Результат исследований. После проведения генотипирования отобранного поголовья крупного рогатого скота и обработки полученных результатов были выявлены два аллея гена OPN (с.8514 С→T) – С , T и три генотипа – СС , CT и TT. Частота встречаемости аллеля С – 0,436, аллеля Т – 0,564, и, в свою очередь, частота распространенности в татарстанской популяции коров голштинской породы генотипа СС гена OPN – 14,5 % (37 гол.), СТ – 58,2 % (149 гол.) и генотипа ТТ – 27,3 % (70 гол.).

Значение критерия χ² = 8,65 немного превышает χ² крит = 5,99, это говорит о том, что в анализируемом поголовье происходит сдвиг в сторону наращивания гомозиготности и, значит, генетическое равновесие в популяции нарушается [1].

Ранее мы проанализировали молочную продуктивность изучаемой популяции в разрезе гена остеопонтина и получили следующие результаты: статистически значимая (Р ˂ 0,01…0,001) разница в уровнях удоя за полную стандартную лактацию (305 дн.) отмечается между группами животных, имеющих генотипы CC и TT гена OPN на 260,9 кг (3,7 %; Р ˂ 0,05), большое содержание массовой доли жира в молоке опытных коров различных генотипов установлено между группами животных CT и TT на 0,15 абс. % по гену OPN. Особи с генотипом CC гена OPN характеризуются высокой устойчивостью лактации [2]. Взаимосвязь экономически значимых признаков с полиморфизмом гена OPN представлена в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 – Воспроизводительная способность коров голштинской породы в зависимости от полиморфизма гена OPN

Показатель	Генотип
	СС	CT	TT
Возраст первого плодотворного осеменения, мес.	17,9 ± 0,34	18,4 ± 0,24	18,8 ± 0,30*
Живая масса при первом отеле, кг	534,5 ± 6,6*	518,9 ± 4,4	515,6 ± 6,4
Кратность осеменения	1,16 ± 0,06	1,09 ± 0,02	1,11 ± 0,04
Сервис-период, дн.	144,0 ± 16,7*	122,3 ± 5,7	116,0 ± 8,1
Межотельный период, дн.	393,9 ± 9,8	384,9 ± 5,2	389,5 ± 6,6
Сухостойный период, дн.	57,7 ± 1,9	53,9 ± 1,7	60,1 ± 0,9**

* - Р<0,05, ** - Р<0,01

Ранний возраст первого плодотворного осеменения с достоверным отличием (P<0,05) установлен у особей с генотипом CC гена OPN, преобладая над животными с генотипом TT на 0,9 мес. Достоверно большая живая масса при первом отеле отмечена у коров с генотипом СС , как в отношении особей генотипа TT (3,5 %; P<0,05), так и СТ (3,5 %; P<0,05). Наименьшая кратность осеменения у коров гетерозиготного генотипа по гену OPN.

Статистически достоверное продление сервис-периода (P<0,05) отмечено у животных СС-типа гена OPN, при противопоставлении их с носительницами генотипа TT - разница составила 28 дней или 19,4 %. Межотельный период наиболее пролонгирован у коров-обладательниц генотипа СС. По сухостойному периоду статистически значимое удлинение (на 5,6 дней или 10,3 %; P<0,01), установлено у особей, гомозиготных по аллелю Т гена OPN, чем у животных с гетерозиготным генотипом.

Таблица 2 - Репродуктивные показатели коров голштинской породы в зависимости от полиморфизма гена OPN

Показатель	Генотип
	СС	CT	TT
Индекс плодовитости Дохи	46,8 ± 0,7	47,0 ± 0,4	46,2 ± 0,5
Выход телят на 100 коров, гол.	77,5 ± 3,8	85,2 ± 1,4	87,4 ± 2,0*
Коэффициент воспроизводительной способности	0,93 ± 0,02	0,95 ± 0,01	0,94 ± 0,01
Яловость, %	8,9 ± 0,06***	4,9 ± 0,13	4,0 ± 0,09
Потери молока, кг	315,9 ± 7,8***	168,9 ± 5,4	136,8 ± 4,9
Потери молока, руб.	11209,3 ± 158,6***	6036,5 ± 118,7	4889,2 ± 122,6

* - Р<0,05, *** - Р<0,001

Судя по уровню индекса плодовитости коров, введенному Дохи, все животные изучаемой популяции имеют возраст первого отела и продолжительность межотельного периода в пределах физиологических норм, о чем говорит средний уровень этого показателя по всем изучаемым генотипам. Это же можно сказать о коэффициенте воспроизводительной способности. Статистически значимая (P<0,05) разница выхода телят на 100 коров наблюдается между группами особей с генотипами CC и TT гена OPN - 9,9 гол. (11,3 %).

Высокий процент яловости - 8,9 % (P<0,001), имеют первотелки с генотипом CC, низким процентом напротив выделяются животные, носители генотипа TT гена OPN , при этом разница между значениями составила 55 %.

Наибольшее количество недополученного надоя (P<0,001) было у коров с генотипами CC и СТ - 179,1 кг (56,7 %), и СТ - ТТ - 32,1 кг или 19 %.

В пересчете на деньги потери молока, из-за высокого уровня яловости коров с генотипом СС гена OPN, достигали 11,2 тыс. руб./гол (при цене реализации молока СХПК «ПЗ им. Ленина» на 1 декабря 2023 г. 35,74 руб. за 1 кг).

Заключение. При изучении популяции коров голштинской породы в условиях Республики Татарстан было установлено, что наиболее распространены генотип СТ и аллель Т гена OPN .

Удлиненный сухостойный период и больший выход телят на 100 коров характерны для животных, гомозиготных по аллелю Т гена OPN .

Достоверно установлено (P<0,05), что ранний возраст первого плодотворного осеменения, наибольшая живая масса, пролонгированные сервис- и межотельный периоды, отмечаются у коров с генотипом СС гена OPN. В этой же группы животных определен высокий процент яловости - 8,9 %, который влечет за собой соответствующую серьезную потерю молока, которая в дальнейшем ведет к значительным денежным потерям.

Рекомендуется для дальнейшей селекции использовать животных в генетическом профиле гена OPN , имеющих аллель T так, как они имеют хорошие показатели по воспроизводительной способности. Выявленный экономический эффект от внедрения генотипирования в селекционный процесс и использование поголовья с желательным генетическим профилем позволит повысить прибыль от продажи молока.