Поиск генов, ассоциированных с возрастом начала яйцекладки у кур-несушек (Gallus gallus L.)

Автор: Джагаев А.Ю., Волкова Н.А., Зиновьева Н.А.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Геномика, генофонд, репродуктивные биотехнологии: к 95-летию Федерального исследовательского центра животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста

Статья в выпуске: 4 т.59, 2024 года.

Бесплатный доступ

Возраст начала яйцекладки - важный селекционный признак, учитываемый при разведении сельскохозяйственной птицы, особенно при получении высокопродуктивных яичных кроссов. Выравненность по этому показателю в популяции кур-несушек, используемой в условиях промышленного производства яиц, приобретает особую актуальность, так как позволяет синхронизировать продолжительность продуктивного использования птицы и повысить общую яичную продуктивность стада. Начало периода яйцекладки зависит от ряда факторов и связано прежде всего с наступлением половой зрелости самок. На сельскохозяйственной птице в ряде исследований (в том числе полногеномных) показана генетическая обусловленность этого признака и выявлены соответствующие генетические маркеры для срока полового созревания и снесения первого яйца у несушек. Тем не менее этот вопрос все еще требует изучения с учетом особенностей видов, пород, кроссов, популяций. Мы провели полногеномные ассоциативные исследования (genome-wide association studies, GWAS) возраста начала яйцекладки у кур (Gallus gallus) F2 ресурсной популяции на основании данных полногеномного генотипирования. Цель работы - поиск однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphisms, SNPs) и идентификация генов, ассоциированных у кур-несушек с началом периода продуктивного использования. Исследования проводили на курах F2 модельной ресурсной популяции (n = 95), полученной посредством скрещивания двух пород, контрастных по показателям яичной продуктивности, - русская белая и белый корниш (физиологический двор ФГБНУ ФИЦ животноводства - ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, 2023-2024 годы). Птицу F2 ресурсной популяции генотипировали с использованием чипов средней плотности Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip («Illumina, Inc.», США). Для оценки возраста начала яйцекладки проводили индивидуальный учет показателей яичной продуктивности. В возрасте 12 нед птицу переводили на индивидуальное клеточное содержание. Возрастом начала яйцекладки считали возраст снесения полноценного яйца. На основании полученных генотипических и фенотипических экспериментальных данных выполнили GWAS анализ, используя программное обеспечение PLINK 1.9 (https://www.cog-genomics.org/plink/). Полученная F2 ресурсная популяция кур-несушек характеризовалась высокой вариабельностью возраста начала яйцекладки: внутрипопуляционные различия по этому показателю достигали 58,2 %. На основании проведенного GWAS анализа идентифицированы однонуклеотидные полиморфизмы и гены-кандидаты, ассоциированные с началом яйцекладки у кур исследованной F2 ресурсной популяции. Установлено 8 значимых SNPs (p -4), связанных с изученным показателем и локализованных на хромосоме GGA3. В области обнаруженных SNPs мы выявили 60 генов, в том числе 4 гена, совпадающих с позициями этих SNPs, - AIDA, NKAIN2, LIN9 и MAP4K3 . Результаты исследования могут быть использованы в геномной селекции кур на повышение яичной продуктивности и продуктивного потенциала.

Еще

Gallus gallus, куры, gwas, snps, гены-кандидаты, яичная продуктивность, начало продуктивного использования

Короткий адрес: https://sciup.org/142243761

IDR: 142243761 | DOI: 10.15389/agrobiology.2024.4.658rus

Список литературы Поиск генов, ассоциированных с возрастом начала яйцекладки у кур-несушек (Gallus gallus L.)

Фисинин В.И., Буяров В.С., Буяров А.В., Шуметов В.Г. Мясное птицеводство в регионах России: современное состояние и перспективы инновационного развития. Аграрная наука, 2018, 2: 30-38.
Chomchuen K., Tuntiyasawasdikul V., Chankitisakul V., Boonkum W. Genetic Evaluation of body weights and egg production traits using a multi-trait animal model and selection index in thai native synthetic chickens (Kaimook e-san2). Animals, 2022, 12(3): 335 (doi: 10.3390/ani12030335).
Буяров В.С., Ройтер Я.С., Кавтарашвили А.Ш., Червонова И.В., Буяров А.В. Оценка племенных качеств сельскохозяйственной птицы яичного направления продуктивности (обзор). Вестник аграрной науки, 2019, 4(79): 46-55 (doi: 10.15217/issn2587-666X.2019.4.46).
Штеле А.Л. Повышение яйценоскости у высокопродуктивных кур и проблема ее раннего прогнозирования. Сельскохозяйственная биология[Agricultural Biology], 2014, 6: 26-35 (doi: 10.15389/agrobiology.2014.6.26rus).
Tan Y.G., Xu X.L., Cao H.Y., Zhou W., Yin Z.Z. Effect of age at first egg on reproduction performance and characterization of the hypothalamo-pituitary-gonadal axis in chickens. Poultry Science,2021, 100(9): 101325 (doi: 10.1016/j.psj.2021.101325).
Xu H., Zeng H., Luo C., Zhang D., Wang Q., Sun L., Yang L., Zhou M., Nie Q., Zhang X. Genetic effects of polymorphisms in candidate genes and the QTL region on chicken age at first egg. BMC Genetics, 2011, 12: 33 (doi: 10.1186/1471-2156-12-33).
He Z., Ouyang Q., Chen Q., Song Y., Hu J., Hu S., He H., Li L., Liu H., Wang J. Molecular mechanisms of hypothalamic-pituitary-ovarian/thyroid axis regulating age at first egg in geese. Poultry Science,2024, 103(3): 103478 (doi: 10.1016/j.psj.2024.103478).
Vargas D., Galínde R., Basilio V., Martinez G. Age at the first egg in Japanese quail (Coturnix coturnix japonica) under experimental conditions. Revista Cientifica de la Facultad de Ciencias Veterinarias de la Universidad del Zulia, 2009, 19: 181-186.
Balcha K.A, Mengesha Y.T, Senbeta E.K., Zeleke N.A. Evaluation of different traits from day-old to age at first eggs of Fayoumi and White leghorn chickens and their reciprocal crossbreeds. Journal of Advanced Veterinary and Animal Research, 2021, 8(1): 1-6 (doi: 10.5455/javar.2021.h478).
Mesele T.L. Reproduction and production performance of improved chickens, their production constraints, and opportunities under Ethiopian conditions. Tropical Animal Health and Production, 2023, 55(4): 245 (doi: 10.1007/s11250-023-03653-w).
Ахметова Л.Т., Ефимов Д.Н., Алимов А.М., Сибгатуллин Ж.Ж., Ахметова Р.Т., Алиев М.Ш. Применение кормовой добавки винивет в птицеводстве. Сообщение II. Естественная резистентность и продуктивность у кур. Сельскохозяйственная биология, 2012, 6: 83-87 (doi: 10.15389/agrobiology.2012.6.83rus).
De Juan A.F., Scappaticcio R., Aguirre L., Mateos G.G., Camara L. Effects of the composition of the pre-peak diet fed from 18 to 29 wk of age on egg production, egg quality, and the development of the gastrointestinal tract of brown-egg laying hens from 18 to 61 wk. Journal of Applied Poultry Research, 2024, 33(2): 100415 (doi: 10.1016/j.japr.2024.100415).
Ruichen B., Meixue Y., Xiangze L., Fangshen G., Zeqiong H., Jia H., Waseem A., Tiantian X., Wei L., Zhong W. Effects of chlorogenic acid on productive and reproductive performances, egg quality, antioxidant functions, and intestinal microenvironment in aged breeder laying hens. Poultry Science, 2024, 103(9): 104060 (doi: 10.1016/j.psj.2024.104060).
Baxter M., Bédécarrats G.Y. Evaluation of the impact of light source on reproductive parameters in laying hens housed in individual cages. The Journal of Poultry Science, 2019, 56(2): 148-158 (doi: 10.2141/jpsa.0180054).
Wang S.D., Jan D.F., Yeh L.T., Wu G.C., Chen L.R. Effect of exposure to long photoperiod during the rearing period on the age at first egg and the subsequent reproductive performance in geese. Animal Reproduction Science, 2002, 73(3-4): 227-234 (doi: 10.1016/s0378-4320(02)00115-x).
Кавтарашвили А.Ш., Фисинин В.И., Буяров В.С., Колокольникова Т.Н. Влияние освещения на время яйцекладки и качество куриных яиц (обзор). Сельскохозяйственная биология, 2019, 54(6): 1095-1109 (doi: 10.15389/agrobiology.2019.6.1095rus).
Siopes T.D. Initiation of egg production by turkey breeder hens: Sexual maturation and age at lighting. Poultry Science, 2010, 89(7): 1490-1496 (doi: 10.3382/ps.2009-00463).
Liu Z., Yang N., Yan Y., Li G., Liu A., Wu G., Sun C. Genome-wide association analysis of egg production performance in chickens across the whole laying period. BMC Genetics, 2019, 20(1): 67 (doi: 10.1186/s12863-019-0771-7).
Chen A., Zhao X., Wen J., Zhao X., Wang G., Zhang X., Ren X., Zhang Y., Cheng X., Yu X., Mei X., Wang H., Guo M., Jiang X., Wei G., Wang X., Jiang R., Guo X., Ning Z., Qu L. Genetic parameter estimation and molecular foundation of chicken egg-laying trait. Poultry Science, 2024, 103(6): 103627 (doi: 10.1016/j.psj.2024.103627).
Junyan B., Xinle W., Jingyun L., Longwei W., Hongdeng F., Mengke Ch., Fanlin Z.g, Xiaoning L., Yuhan H. Research Note: Association of IGF-1R gene polymorphism with egg quality and carcass traits of quail (Coturnix japonica). Poultry Science, 2023, 102(6): 102617 (doi: 10.1016/j.psj.2023.102617).
Wu X., Yan M.J., Lian S.Y., Liu X.T., Li A. GH gene polymorphisms and expression associated with egg laying in muscovy ducks (Cairina moschata). Hereditas, 2014, 151(1): 14-19 (doi: 10.1111/j.1601-5223.2013.00016.x).
Кулибаба Р.А. Полиморфизм генов гормона роста, рецептора гормона роста, пролактина и рецептора пролактина в связи с яичной продуктивностью у кур породы полтавская глинистая. Сельскохозяйственная биология, 2015, 2: 198-207 (doi: 10.15389/agrobiology.2015.2.198rus).
Zhang G., Zhang L., Wei Y., Wang J., Ding F., Dai G., Xie K. Polymorphisms of the myostatin gene and its relationship with reproduction traits in the Bian chicken. Animal Biotechnology, 2012, 23(3): 184-193 (doi: 10.1080/10495398.2012.681411).
Ou J.T., Tang S.Q., Sun D.X., Zhang Y. Polymorphisms of three neuroendocrine-correlated genes associated with growth and reproductive traits in the chicken. Poultry Science, 2009, 88(4): 722-727 (doi: 10.3382/ps.2008-0049725).
Chen A., Wang Q., Zhao X., Wang G., Zhang X., Ren X., Zhang Ya., Cheng X., Yu X., Mei X., Wang H., Guo M., Jiang X., Wei G., Wang X., Jiang R., Guo X., Ning Z., Qu L. Molecular genetic foundation of a sex-linked tailless trait in Hongshan chicken by whole genome data analysis. Poultry Science, 2024, 103(6): 103685 (doi: 10.1016/j.psj.2024.103685).
Ma X., Ying F., Li Z., Bai L., Wang M., Zhu D., Liu D., Wen J., Zhao G., Liu R. New insights into the genetic loci related to egg weight and age at first egg traits in broiler breeder. Poultry Science, 2024, 103(5): 103613 (doi: 10.1016/j.psj.2024.103613).
Zhao Q., Chen J., Zhang X., Xu Z., Lin Z., Li H., Lin W., Xie Q. Genome-wide association analysis reveals key genes responsible for egg production of lion head goose. Frontiers in Genetics, 2020, 10: 1391 (doi: 10.3389/fgene.2019.01391).
Gao G., Gao D., Zhao X., Xu S., Zhang K., Wu R., Yin Ch., Li J., Xie Y., Hu S., Wang Q. Genome-wide association study-based identification of SNPs and haplotypes associated with goose reproductive performance and egg quality. Frontiers in Genetics, 2021, 12: 602583 (doi: 10.3389/fgene.2021.602583).
Haqani M.I., Nakano M., Nagano A.J., Nakamura Y., Tsudzuki M. Association analysis of production traits of Japanese quail (Coturnix japonica) using restriction-site associated DNA sequencing. Scientific Reports, 2023, 13: 21307 (doi: 10.1038/s41598-023-48293-0).
Haqani M.I., Nomura S., Nakano M., Goto T., Nagano A.J., Takenouchi A., Nakamura Y., Ishikawa A., Tsudzuki M. Mapping of quantitative trait loci controlling egg-quality and -production traits in Japanese quail (Coturnix japonica) using restriction-site associated DNA sequencing. Genes, 2021, 12: 735 (doi: 10.3390/genes12050735).
Sun Y., Zhang Y., Wu Q., Lin R., Chen H., Zhang M., Lin J., Xu E., Li M., Cai Y., Deng F., Yue W., Pan H., Jiang X., Li Y. Whole-genome sequencing identifies potential candidate genes for egg production traits in laying ducks (Anas platyrhynchos). Scientific Reports, 2023, 13: 1821 (doi: 10.1038/s41598-022-21237-w).
Tao Z., Song W., Zhu C., Xu W., Liu H., Zhang S., Huifang L. Comparative transcriptomic analysis of high and low egg-producing duck ovaries. Poultry Science, 2017, 96(12): 4378-4388 (doi: 10.3382/ps/pex229).
Abdelmanova A.S., Dotsev A.V., Romanov M.N., Stanishevskaya O.I., Gladyr E.A., Rodionov A.N., Vetokh A.N., Volkova N.A., Fedorova E.S., Gusev I.V., Griffin D.K., Brem G., Zinovieva N.A. Unveiling comparative genomic trajectories of selection and key candidate genes in egg-type Russian White and meat-type White Cornish chickens. Biology, 2021, 10: 876 (doi: 10.3390/biology10090876).
Romanov M.N., Shakhin A.V., Abdelmanova A.S., Volkova N.A., Efimov D.N., Fisinin V.I., Korshunova L.G., Anshakov D.V., Dotsev A.V., Griffin D.K., Zinovieva N.A. Dissecting selective signatures and candidate genes in grandparent lines subject to high selection pressure for broiler production and in a local Russian chicken breed of Ushanka. Genes, 2024, 15(4): 524 (doi: 10.3390/genes15040524).
Yuan X., Cui H., Jin Y., Zhao W., Liu X., Wang Y., Ding J., Liu L., Wen J., Zhao G. Fatty acid metabolism-related genes are associated with flavor-presenting aldehydes in Chinese local chicken. Frontiers in Genetics, 2022, 13: 902180 (doi: 10.3389/fgene.2022.902180).
Kanlisi R.A., Amuzu-Aweh E.N., Naazie A., Otsyina H.R., Kelly T.R., Gallardo R.A., Lamont S.J., Zhou H., Dekkers J., Kayang B.B. Genetic architecture of body weight, carcass, and internal organs traits of Ghanaian local chickens. Frontiers in Genetics, 2024, 15: 1297034 (doi: 10.3389/fgene.2024.1297034).
Ветох А.Н., Джагаев А.Ю., Белоус А.А., Волкова Н.А., Зиновьева Н.А. Полногеномные ассоциативные исследования качества мяса по показателям цвета грудки у кур (Gallusgallus L.). Сельскохозяйственная биология, 2023, 58(6): 1068-1078 (doi: 10.15389/agrobiology.2023.6.1068rus).
Li Y., Zhai B., Yuan P., Fan S., Jin W., Li W., Sun G., Tian Y., Liu X., Kang X., Li G. MiR-29b-1-5p regulates the proliferation and differentiation of chicken primary myoblasts and analysis of its effective targets. Poultry Science, 2022, 101(2): 101557 (doi: 10.1016/j.psj.2021.101557).
Ibelli A.M.G., Peixoto J.O., Zanella R., Gouveia J.J.S., Cantão M.E., Coutinho L.L., Marchesi J.A.P., Pizzol M.S.D., Marcelino D.E.P., Ledur M.C. Downregulation of growth plate genes involved with the onset of femoral head separation in young broilers. Frontiers in Physiology, 2022, 13: 941134 (doi: 10.3389/fphys.2022.941134).
Seong H.-S., Kim Y.-S., Sa S.-J., Jeong Y., Hong J.-K., Cho E.-S. Genetic parameter estimation and genome-wide association analysis of social genetic effects on average daily gain in purebreds and crossbreds. Animals, 2022, 12: 2300 (doi: 10.3390/ani12172300).
Zhang Y., Lai J., Wang X., Li M., Zhang Y., Ji C., Chen Q., Lu S. Genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) data reveal potential candidate genes for litter traits in a Yorkshire pig population. Archives Animal Breeding, 2023, 66(4): 357-368 (doi: 10.5194/aab-66-357-2023).

Еще

Статья научная