Полиморфизм белков молока и крови якутской породы скота

Введение. В проблеме сохранения малочисленных аборигенных пород сельскохозяйственных животных кроме их численного сохранения важную роль играет поддержание их генетического разнообразия, формирования оптимальной генетической структуры популяции для дальнейшего совершенствования его генофонда. Существующие на сегодняшний день методы ДНК-технологий позволяют наметить пути и разработать способы точной идентификации генотипов животных и на их основе вести селекцию сельскохозяйственных животных в популяциях по хозяйственно ценным признакам. Якутская порода скота относится к молочномясным породам скота и является малочисленным аборигенным видом в Республике Саха (Якутия) в северо-восточной части Сибири в России. Данный вид отличается исключительно высокой морозоустойчивостью и выносливостью к недостаточному питанию. Молоко якутских коров отличается высоким содержанием жиров. Эти особенности якутского скота делают его незаменимым генетическим ресурсом в сельском хозяйстве субарктических регионов.

В настоящее время в научных публикациях многих отечественных ученых имеются данные исследований по изучению полиморфизма белков крови и молока, установлению связи генотипов с признаками молочной продуктивности коров разных пород крупного рогатого скота и технологическими свойствами молока [1–11]. Из белков молока наибольший интерес представляла казеиновая фракция. С использованием ДНК-технологий по локусу каппа-казеина исследованы 24 популяции 11 пород крупного рогатого скота. Частоты аллелей и генотипов по локусу каппа-казеина варьируют как между породами, так и внутри породы. Они могут существенно различаться в разных стадах одной породы и даже в разных группах внутри одного стада [12, 13]. Полиморфизм гена каппа-казеина якутской породы скота впервые отмечается в исследованиях Г.Е. Сулимовой с соавторами (1996), имеются сведения в работах и других авторов (табл. 1).

Таблица 1

№ п/п	n	Частота аллелей						Литературный источник
		A	B	E	F	C	G
1	33	80,00	13,30	0,00	6,70	0,00	0,00	[1]
2	32	56,06	43,94	0,00	0,00	0,00	0,00	[3]
3	69	74,64	25,36	0,00	0,00	0,00	0,00	[13]

Частоты аллелей гена каппа-казеина у якутской породы скота

По данным Е.А. Гладырь (2001), из исследованных групп животных популяция якутского скота оказалась наиболее гомогенной, и в ней были выявлены только два аллеля гена каппа-казеина – А и В. Частота встречаемости гетерозиготного генотипа АВ – 69,7 % [3]. При исследовании различных пород крупного рогатого скота по содержанию В- аллеля каппа-казеина достоверно различались стада бестужевской породы, якутского скота и черно-пестрой породы. Так, частота В- аллеля якутского скота – 25,36±3,70 [13].

Цель исследования: изучение полиморфизма белков молока и крови у якутской породы скота для создания более полной картины генетической ситуации в популяции с охватом четырех локусов.

Задачи исследования: определение частоты встречаемости аллелей и генотипов гена каппа-казеина ( κ -Cn), бета-казеина ( β -Cn), β -лактоглобулина ( β -Lg ) и α -лактоальбумина ( a -La).

Объект, материал и методы исследования. Объектом исследования служили субпопуляции якутского скота из ГУП «Улуу Сыьыы» Горного улуса (района) Республики Саха (Якутия). Материалом исследования служили молоко и кровь животных. Проведены исследования белков молока у 14 коров методом электрофореза на полиакриламидном геле. Из крови 30 голов якутского скота методом солевой экстракции были выделены ДНК. При ПЦР происходит амплификация фрагмента ДНК, ограниченного с 3¹- и 5¹-концов праймерами, которые отличаются на противоположных цепях ДНК. В данном иследовании ПЦР с праймерами VAR-B, VAR-A, VAR-5 и VAR-3 успешно проведена на ДНК якутского скота. Полученные продукты амплификации фрагмента гена κ -Cn затем были изучены с помощью рестрикционного анализа. Аллельные варианты гена могут быть определены рестрикционным анализом амплифицированного продукта с помощью рестриктаз P s t I, Taq I, Hinf I и

Hind III. Для генотипирования каждого животного по локусу κ -Cn мы использовали Taq-полимеразу. Метод солевой экстракции ДНК и полимеразной цепной реакции (ПЦР) проводили согласно методическим рекомендациям Всероссийского НИИ животноводства им. Л.К. Эрнста [14].

Результаты исследования. Белки молока образованы из двух основных групп – казеина и сывороточных белков. Из казеиновых фракций нами исследованы α s1 -Cn, β -Cn и κ -Cn. В таблице 2 приведены результаты анализа белков молока 14 якутских коров. Результаты наших исследований показали, что локус α s1 -Cn ( CSN1S1 ) у якутского скота оказался мономорфным, поскольку обнаружен только один В-тип. В локусе β -Cn выявлены три аллеля: А, В и С. Аллели В и С в гомозиготном состоянии не обнаружены. Также не обнаружены животные с генотипом АС. Степень реализации возможной генетической изменчивости составила 43,7 %. Генный баланс нарушен, так как χ ² = 20,03, Р < 0,001.

Наиболее ценный с технологической точки зрения локус κ -Cn у якутского скота имеет полиморфное состояние. В данном стаде было обнаружено только два аллеля – А и В. Частота встречаемости А-аллеля составила 0,79. По данному локусу также испытывается недостаток гетерозиготных особей и степень реализации возможной генетической изменчивости также невысок. Генный баланс нарушен, χ ² = 4,64, Р < 0,05.

Сывороточные белки молока являются ценными компонентами молока, так, β-лакто-глобулин необходим для роста и развития молодняка [15], и в настоящее время выявлено 13 аллельных вариантов гена BLG, который отвечает за синтез данного белка [16]. По данным Л.К. Эрнста, Н.А. Зиновьевой (2008), Я.А. Хабибрахмановой (2009), ген β-лактоглобулина влияет на жирность молока, отвечает за белко- вомолочность и показатель биологической ценности молока [17, 18].

В данных исследованиях из сывороточных белков молока полиморфными оказались локусы β-Lg и α-La. В локусе β-Lg обнаружены аллели А и С. Наиболее часто (85 %) встречались животные с гомозиготным АА генотипом, который, как показывают литературные данные, коррелирует с повышенным содержанием белка в молоке и, по данным Е.А. Гладырь (2001), среди исследованных пород крупного рогатого скота была наивысшей у якутского скота (18,75 %) [19]. При этом частота встречаемости генотипа ВВ была минимальной в якутской породе (15,62 %) и с преобладающим количеством АВ гетерозигот (65,63 %) [3].

Таблица 2

Локус	n	аз о ।— о аз Т	S 1— о Л О со Q Я s СО > о о	X I )S о СО Ф g g ф	со .О S о" X о Н S “ о я - i > ^ т Ф 2	1— о Gi Ф S н я ф ф	χ2
							Ф аз -8-	)S X S аз
1	2	3	4	5	6	7	8	9
β -Cn			0,594388	1,682403	43,68132	-0,2824	20,03175	16,3
Генотип:
АА	10	0,714286
АВ	1	0,071429
АС	0	0
ВС	3	0,214286
ВВ	0	0
СС	0	0
Аллель:
А		0,75
В		0,142857
С		0,107143
κ -Cn			0,663265	1,507692	36,26274	-0,34103	4,640955	3,8
Генотип:
АА	10	0,714286
АВ	2	0,142857
ВВ	2	0,142857
Аллель:
А		0,785714
В		0,214286
β -Lg			0,867347	1,152941	14,28571	-0,22157	0,08284	3,8
Генотип:
АА	12	0,857143
АС	2	0,142857
СС	0	0
Аллель:
А		0,928571
С		0,071429

Окончание табл. 2

1	2	3	4	5	6	7	8	9
α -La			0,931122	1,073973	7,417582	-0,28472	0,019204	3,8
Генотип:
АА	13	0,928571
АВ	1	0,071429
ВВ	0	0
Аллель:
А		0,964286
В		0,035714

Популяционно-генетический анализ полиморфных систем белков молока у якутского скота

По нашим данным, частота аллеля С составляла 0,07. Он встречался только в гетерозиготном АС состоянии. Это отразилась в числе эффективных аллелей (1,15) и степени реализации возможной изменчивости (14,3 %).

Локус α-La у якутского скота также является полиморфным. У 7 % животных установлен гетерозиготный α-La АВ генотип. У большинства особей установлен наиболее электрофоретиче- ски подвижный А-аллель, а альтернативный В-аллель в гомозиготном состоянии не обнаружен. В этом локусе также отмечается низкий уровень использования диаллельного состояния, а степень реализации возможной изменчивости еще ниже – 7,4 %.

В таблице 3 приведены результаты анализа по κ -Cn локусу белков крови у 30 голов якутского скота.

Таблица 3

Локус	n	аз i— о о аз Т	S 1— о Л О со Q Я s СО > о о	X О СО ф 5 ф	О s I о о ф Ф о ° 5 ? S	о ь! Ф S ф ф	χ 2
							Ф аз -8-	аз
κ -Cn			0,605	1,65289	40,8621	-0,31806	10,2537	11,3
Генотип:
АА	19	0,633333
АВ	4	0,133333
АF	3	0,1
ВF	0	0
FF	0	0
BB	4	0,133333
Σ	30
Аллель:
А		0,75
В		0,20
F		0,05

Популяционно-генетический анализ по κ -Cn локусу белков крови у якутского скота

В данной популяции были обнаружены три аллеля; А, В и F. Очень часто встречается аллель А. Частота В аллеля составляет 0,20.

Как было сказано выше, у якутского скота встречается весьма редкая κ -Cn F-аллель, которая встречается в гетерозиготном состоянии с одним А-аллелем, и его частота составила 0,05. Уровень гомозиготности популяции достаточно высокая, соответственно испытывается недостаток гетерозигот, в частности уменьшается число АВ сочетаний.

Степень реализации возможной изменчивости не высокая. Критерий χ ² указывает на то, что генное равновесие нарушено (Р < 0,025).

Выводы. Результаты проведенного анализа свидетельствуют о сохранении генетического разнообразия в отношении гена κ -Cn в популяции якутского скота.

В целом по исследованному поголовью скота можно сделать заключение, что нарушен генный баланс по β -казеиновым ( χ ² = 20,03;

Р < 0,001) и κ -казеиновым локусам ( χ ² = 4,64; Р < 0,05). В локусах α -La и β -Lg генное равновесие не нарушено, но отмечается весьма низкий уровень реализации возможной изменчивости – соответственно 7,4 и 14,3 %.

При анализе по κ -Cn локусу белков крови также выявлено, что генное равновесие нарушено ( χ ² = 10,25; Р < 0,025). Встречается редкая κ -Cn F-аллель с частотой 0,05.

На наш взгляд, нарушение генного равновесия является следствием случайного дрейфа генов из-за малочисленности и изолированности поголовья. Чтобы не допустить дальнейшего сужения генетического разнообразия у якутского скота, надо увеличить или по крайней мере сохранить нынешнее его поголовье и вести генетический мониторинг.