Популяционно-генетическая характеристика симментальской породы разного экогенеза по генам CSN3, BLG, PRL И TNF-

Введение. В селекции сельскохозяйственных животных генетические маркеры, к которым относятся также SNP (однонуклеотидные полиморфизмы), все чаще находят практическое применение в качестве эффективного инструментария для решения вопросов по прогнозированию генетического потенциала племенных животных, контроля достоверности происхождения молодняка, мониторинга изменения селекционно-генетических параметров стада:

уровня гомо- и гетерозиготности, инбридинга, генетической изменчивости и др.

Учитывая функциональную роль SNP в проявлении фенотипа, интерес представляет их связь с продуктивными качествами, а также изменение частот при жестком отборе или межпородном скрещивании. Из панели генов-маркеров чаще всего используются те, которые неоднократно зарекомендовали себя как имеющие ассоциативные связи с хозяйственно ценными качествами. Приоритетность генотипа CSN3ВВ по содержанию белка в молоке коров, сыропри-годности показана во многих работах [1, 2].

Ген BLG, как показывают исследования [3–6], может использоваться как маркер молочной продуктивности и качественного состава молока, так как животные с гетерозиготным генотипом BLG^АВ имеют более высокие показатели в сравнении с альтернативными генотипами.

Гормон пролактин обладает широким спектром физиологических функций и играет важную роль в работе яичников и обеспечении нормальной фертильности у женщин [7]. У крупного рогатого скота одноименный ген действует на показатели молочной продуктивности независимо от породы, и как показывают исследования, высокий уровень удоя имеют коровы с генотипом PRL^AA и PRL^AB [8]. Однако в исследованиях [9, 10], наоборот, приоритетное положение по содержанию жира и белка занимает генотип PRL^ВВ .

Семейство фактора некроза опухоли ( TNF ) является одним из наиболее ярких провоспали-тельных цитокинов, которые принимают участие в регуляции эмбриогенеза, отдельных нормальных физиологических функций, защитных реакций организма, процессов регенерации тканей [11]. Исследования полиморфизма гена TNF-α (824 A/G) у крупного рогатого скота показали его перспективность как гена маркера-кандидата, связанного с репродуктивными качествами и фертильностью коров молочного направления продуктивности [12].

Симментальская порода скота отличается высокими адаптационными качествами, хорошими показателями молочной продуктивности, оптимальными параметрами живой массы, а также крепкой конституцией, что обеспечивает ей ареал распространения в горной местности и степных районах. Для улучшения формы вымени и повышения молочной продуктивности породу скрещивают с красными голштинами, которые оказывают благоприятное воздействие на селекционируемые признаки, однако при этом изменяется генотипическая структура [13].

Цель исследований – дать сравнительную оценку стад симменталов разного экогенеза и провести мониторинг изменения селекционно- генетических параметров при скрещивании с привлечением полиморфных генов CSN3, BLG, PRL и TNF-α.

Задачи: проведение молекулярно-генетического анализа методом ПЦР-ПДРФ коров симментальской породы, определение частот генотипов и аллелей, на основании которых дать сравнительную оценку популяционно-генетическим параметрам разных стад.

Материалы и методы. Исследования проведены в двух стадах симментальской породы разных регионов: степной (Новосибирская область) и горной (Республика Алтай) в количестве 463 голов, в том числе АО «Ивановское» в 2021 г. – 119 животных, 2017 г. – 195 животных (до процесса голштинизации). В ФГУП АЭСХ в 2017 г. протестировано 149 животных. Генотипирование методом ПЦР-ПДРФ проводилось по методикам, описанным в статьях и методических рекомендациях. Полиморфизм гена CSN3 BLG, PRL определяли по методике ПЦР-ПДРФ, разработанной во Всероссийском НИИ племенного дела [14]. Выявление полиморфизма гена TNF-α -824 A/G проводили согласно описанной методике [15].

Частотную характеристику генотипов изучаемых генов оценивали по формуле Харди-Вайнберга для двухаллельных систем с использованием критерия χ². Определение коэффициента гомозиготности ( Са ) популяции, уровня полиморфности ( Na ), степени генетической изменчивости ( V ), меры информационного полиморфизма ( PIC ) проводили в соответствии с рекомендациями [16].

Результаты и их обсуждение. Изучение генотипической структуры симменталов и ее изменение были проведены в трех выборках, в т. ч. в одном стаде с интервалом 5 лет (табл. 1). Обращает внимание изменение частоты генотипов гена CSN3. В стаде симменталов АО «Ивановское» в 2017 г. 38,5 % коров имели ге- нотип CSN3АА, в 2021 г., после проведения гол-штинизации, таких животных стало уже абсолютное большинство – 75,6 %, зато частота генотипа CSN3ВВ снизилась с 9,8 до 2,6 % (р ≤ 0,01; р ≤ 0,001). Генотипическая структура стада ФГУП «АСЭХ» занимает среднее положе- ние между выборками, отличаясь более низкой частотой генотипа CSN3АА – на 19,2 % от стада симменталов 2021 г. (АО «Ивановское») и соответственно более высокой (на 17,8 %) по сравнению с 2017 г. (р ≤ 0,001).

Таблица 1

Частота генотипов CSN3, BLG, PRL и TNF-α генов в стадах симментальской породы

Генотип	АО «Ивановское»				ФГУП «АСЭХ»
	n	2021 г.	n	2017 г.	n	2017 г.
CSN3АА	90	75,6±3,9	75	38,5±3,5	84	56,4±4,1
CSN3АВ	26	21,8±3,8	101	51,8±3,6	56	37,6±4,0
CSN3ВВ	3	2,6±1,5	19	9,8±2,1	9	6,0±1,9
BLG АА	23	19,3±3,6	16	14,7±3,4	29	21,3±3,5
BLG АВ	62	52,1±4,6	63	57,8±4,7	64	47,1±4,3
BLG ВВ	34	28,6±4,1	30	27,5±4,3	43	31,6±4,0
PRL АА	–	–	75	71,3±4,4	115	73,3±3,5
PRL АВ	–	–	28	26,7±4,3	41	26,1±3,5
PRL ВВ	–	–	2	1,9±1,3	1	0,6±0,6
TNF-α AA	–	–	18	12,2±2,7	27	19,9±3,4
TNF-α AG	–	–	73	49,3±4,1	60	44,1±4,3
TNF-α GG	–	–	57	38,5±4,0	49	36,0±4,1

Примечание : «–» – генотип не определялся.

В то же время при мониторинге частоты генотипов гена BLG стада АО «Ивановское» и его сравнительной оценке со стадом Горного Алтая (ФГУП «АСЭХ») различий не выявлено. Более половины животных были гетерезиготы, гомозиготный генотип BLG^ВВ выявлен с одинаковой частотой – 27,5–28,6 %. В исследованиях [5] в красной белорусской породе гетерозигот также было больше половины – 65,0 %, однако среди быков-производителей ГУП ГПП «Элита» животных с гомозиготным генотипом BLG^ВВ было выявлено на уровне 46,7 %.

Стада симменталов в АО «Ивановское» и ФГУП «АСЭХ» (2017 г.) характеризуются практически одинаковой частотой генотипов генов PRL и TNF-α . Аналогичное соотношение генотипов гена PRL с преобладанием генотипа PRL^АА выявлено в стадах черно-пестрой голштинской и холмогорской пород [17, 18]. Однако в исследованиях на животных красной степной породы частота генотипа PRL^ВВ была установлена на уровне 0,48–0,60 [19].

Следует отметить, что частоты генотипов гена TNF-α в симментальской породе имеют отличительный профиль от голштинов, где соотношение GG : GA : AA определено как 66,67 : 29,33 : 3,40 [12].

Анализ частот аллелей исследуемых генов в сравниваемых стадах показал их примерно одинаковое значение, за исключением гена CSN3 . В стаде ФГУП «АСЭХ» частота CSN3^А аллеля этого гена выше, а аллеля В ниже на 0,109 в сравнении с симменталами ЗАО «Ивановское» 2017 г. (р <  0,001) (табл. 2).

На основании частот генотипов были рассчитаны популяционно-генетические параметры пород, анализ которых показывает, что генное равновесие не нарушено. χ² находится в пределах 0,135–2,340 (табл. 3). Гомозиготность по генам BLG , и TNF-α практически одинакова (50,0 и 53,5 %), по генам CSN3 и PRL она существенно выше и достигает 76,3 %. Значение информационного полиморфизма (РIC) исследуемых генов варьирует от 0,237 до 0,496.

Таблица 2

Частота аллелей в симментальской породе разного экогенеза

Генотип	АО «Ивановское», 2021 г.	АО «Ивановское», 2017 г.	ФГУП «АСЭХ», 2017 г.
CSN3А	0,865±0,056	0,643±0,024	0,752±0,025
CSN3В	0,134±0,056	0,357±0,024	0,248±0,025
BLG А	0,454±0,032	0,436±0,340	0,449±0,030
BLGВ	0,546±0,032	0,564±0,340	0,551±0,030
PRLА	–	0,848±0,025	0,863±0,019
PRLВ	–	0,152±0,025	0,137±0,019
TNF-αA	–	0,368±0,028	0,419±0,030
TNF-αG	–	0,632±0,028	0,581±0,030

Таблица 3

Генное равновесие (χ²), гомозиготность (Са) и РIC генов в симментальской породе

Показатель	CSN3	BLG	PRL	TNF-α
АО «Ивановское», 2021
Са, %	76,2	51,1	–	–
χ2	0,135	0,067	–	–
РIC	0,237	0,496	–	–
АО «Ивановское», 2017 г.
Са, %	54,0	50,8	72,1	53,5
χ 2	2,250	2,340	0,103	0,531
РIC	0,459	0,492	0,258	0,465
ФГУП «АСЭХ»
Са, %	62,7	50,0	76,3	53,5
χ2	0,007	0,700	1,640	0,513
РIC	0,373	0,495	0,237	0,487

Значение PIC в основном находится на уров- животные (рис.). Аналогичные данные получены не 0,41–0,5, более низкие его значения, как и в исследованиях [16].

более высокие, имеют сравнительно немногие

0,2-0,3        0,31-0,4        0,41-0,5        0,51-0,6

Значение PIC

Распределение значения PIC в стадах симментальской породы

В то же время сравниваемые стада характеризуются незначительной вариативностью средней гомозиготности (Са), которая находится в пределах 57,60–61,75 (табл. 4). При этом следует отметить, что коэффициент гомозиготности (SH ) наиболее высокий в стаде симменталов

АО «Ивановское» (11,76) в 2017 г., т. е. до проведения голштинизации. Число эффективных аллелей ( Na J ) и степень генетической изменчивости (V) в исследуемых стадах находятся на одном уровне.

Таблица 4

Показатель	АО «Ивановское»		ФГУП «АСЭХ»
	2021 г.	2017 г.	2017 г.
Са	61,75±4,45	57,60±3,53	60,62±4,01
SH	5,54±2,09	11,76±2,73	8,01±4,07
Na J	1,70±1,18	1,72±1,10	1,66±1,06
V	42,4±4,53	42,29±4,19	40,24±4,08

Популяционно-генетические параметры стада симменталов, %

Заключение. Исследования полиморфизма генов CSN3, BLG, PRL и TNF-α симментальской породы из разных регионов с параллельной селекцией, без смешения генофондов, показали стабильность генотипов, за исключением гена CSN3, что, по-видимому, связано с особенностями селекции и породной принадлежностью. Голштинизация оказала влияние на частоту генотипов гена CSN3 и BLG, однако частота генотипов PRL и TNF-1 α осталась на прежнем уровне. При оценке селекционно-генетических параметров стад и их мониторинге показано, что учитываемые показатели находились на одном уровне, кроме коэффициента гомозиготности, высокое значение которого (11,76) было зафиксировано у симменталов в 2017 г.

Полученные результаты, основанные на полиморфизме генов CSN3, BLG, PRL и TNF-α , будут служить базой сравнения при мониторинге стад симменталов, их сравнительной оценке с другими породами молочного и мясного направления продуктивности.