Роль генов липидного обмена (DGAT1, TG5) в улучшении хозяйственно-полезных признаков крупного рогатого скота

Введение. В виду увеличения спроса на мясную и молочную продукцию, на сегодняшний день актуальной проблемой является изучение генетической информации о полиморфизме маркеров являющихся генами-кандидатами липидного обмена у крупного рогатого скота.

Одними из важных генов липидного обмена являются ген – DGAT1 и TG5. Локус количественного признака (QTL), влияющий на процентное содержание жира в молоке, был картирован на хромосоме 14 в геноме Bos aurus как маркер, влияющий на качество молока [3]. Анализ последовательности    нуклеотидов    позволил    идентифицировать последовательность как структурную геномную область гена DGAT1, который кодирует ацилСоА-диацилглицерин-ацилтрансферазу1.

Известно, что неконсервативная замена К232А (лизина на аланин) в последовательности этого гена снижает содержание жира в молоке коров. Таким образом, аллель, содержащий лизин в 232 положении, является наиболее желательным, поскольку коровы, несущие этот аллель гена (КК и КА), производят более жирное молоко, чем гомозиготные коровы с генотипом АА, содержащий аллель, где в 232 положении располагается аланин.

Тиреоглобулин (TG5) – гликопротеин, предшественник тироидных гормонов трийодтиронина (ТЗ) и тетрайодтиронина (Т4). Ген гормона тиреоглобулина ранее рассматривался в качестве функционального и позиционного гена-кандидата мраморности мяса [5]. На основании QTL исследований, проведенных на молочных породах крупного рогатого скота, а также из-за влияния этого гена на жировой метаболизм считают, что ген гормона тиреоглобулина связан с молочной продуктивностью и качественным составом молока. Наиболее желательным для введения селекции на основе молекулярно-генетического анализа является генотип

ТТ.

Исходя из выше изложенного целью данного исследования явилось молекулярно-генетическое тестирование полиморфизма генов липидного обмена и их взаимосвязи с показателями молочной продуктивности.

Материалы и методы. Исследования проводились на 106 голов коров и 57 голов первотелок отечественной селекции татарстанского типа холмогорской породы СХПК имени Вахитова Кукморского района Республики Татарстан. ДНК выделяли из лейкоцитов крови в количестве 100 мкл с использованием специального набора реагентов согласно методике, представленной изготовителем. В предварительных опытах была разработана программа проведения ПЦР с некоторыми изменениями температурных и временных режимов реакции, что обеспечило оптимальную апмлификацию.

После амплификации каждый полученный фрагмент ДНК исследуемых нами генов был подвергнут расщеплению с помощью эндонуклеаз рестрикций AcoI, BstXI2 соответственно. Гидролиз проводили в соответствии с рекомендациями изготовителя.

Визуализация фрагментов осуществлялась электрофоретическим разделением продуктов рестрикции в 2 % агарозном геле в присутствии 5 мкл 10% бромистого этидия, фиксировали и документировали с помощью специальной видеосистемы.

Результат и обсуждения . При анализе 163 голов крупного рогатого скота в СХПК им. Вахитова Кукморского района РТ установлено, что из 57 первотелок 75,4% несут гомозиготный генотип DGAT1^АА, остальная часть (24,6%) относилась к генотипу DGAT1^AК (Рис.1). Первотелки, несущие в своем геноме желательный генотип DGAT1^КК, в данной популяции крупного рогатого скота отсутствовали. Частота встречаемости аллелей А и В составила 0,88 и 0,12 соответственно. Среди 106 коров 85,8% имели гомозиготный генотип – DGAT1^АА, 14,2% – генотип DGAT1^AК. Животных, несущих желательный гомозиготный генотип DGAT1^КК, среди исследуемой популяции коров не выявили. Частота встречаемости аллеля А – 0,93, и аллеля К – 0,07.

Рис. 1. Полиморфизм гена DGAT1 у коров татарстанского типа холмогорской породы

В результате методом ПЦР-ПДРФ анализа по локусу гена тиреоглобулин, среди 57 первотелок у 86,0% обнаружен гомозиготный генотип TG5CC, у 14,0% гетерозиготный генотип TG5TC (Рис.2). Гомозиготные животные по желательному аллелю Т среди первотелок отсутствовали. Частота встречаемости аллеля С составила – 0,93 и аллелея Т – 0,07. При тестировании 106 коров по гену TG5 68,9% коров имели генотип TG5CC, 28,3% – гетерозиготный генотип TG5TC, и лишь 2,8% животных оказались с желательным генотипом TG5TT. Частота встречаемости аллеля C – 0,83 и аллеля T – 0,17.

15  14  13  12 11 10 9  8   7  6  5  4   3  2   1

Рис. 2. Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ анализа гена тиреоглобулин

Примечание: 1- ДНК-маркер 1500-100 п.н. (СибЭнзим); 2 – цельный ПЦР-фрагмент 548 п.н.; 3 - генотип ТТ (473/75 п.н.); 4,5,7,9,10,11,12,13,14,15 – генотип СС (295/178/75 п.н.); 6,8 – генотип СТ (473/295/178/75 п.н).

Дальнейшим этапом нашего исследования явилось изучение взаимосвязи полиморфизма генов DGAT1 и TG5 с показателями молочной продуктивности.

Таблица – Ассоциация генотипов гена DGAT1 с молочной продуктивностью коров и первотелок СХПК имени Вахитова

Гено тип	Кол-во	Молочная продуктивность
	гол	удой, кг	жир, %	белок, %	выход жира, кг	выход белка, кг
коровы
АА	91	6149±90,0	3,77±0,020	3,15±0,009	232,0±3,77	193,8±2,80
АК	15	5827±297,9	3,82±0,056	3,17±0,021	223,1±12,22	184,6±9,10
первотелки
АА	43	4921±92,0	3,62±0,040	3,03±0,017	177,6±3,43	149,2±12,85
АК	14	4728±161,5	3,79±0,066	3,06±0,018	179,4±7,03	144,7±5,19

Так, анализ ассоциации полиморфизма гена DGAT1 с молочной продуктивностью у коров показало, что наибольшим удоем (6149 кг), выходом жира (232,0 кг) и белка (193,8 кг) характеризовались животные, несущие генотип DGAT1АА (таблица). Так, разница со сверстницами с генотипом DGAT1АК составила 322 кг молока, 8,9 кг жира и 9,2 кг белка соответственно.

А вот результаты сравнительного анализа у первотелок показали, что наивысший удой и выход белка были у особей, несущих генотип DGAT1АА, это на 183 кг молока и 4,5 кг белка больше, чем у первотелок генотипа DGAT1АК. Однако они уступали по выходу жира животным генотипа DGAT1АК на 1,8 кг соответственно.

Таким образом, обобщая полученные данные необходимо отметить, что животные-носители желательного генотипа DGAT1КК, среди 163 коров и первотелок СХПК им. Вахитова отсутствовали. Основным преимуществом по показателям молочной продуктивности обладали животные-носители гетерозиготного генотипа DGAT1АК.

Изучение ассоциации полиморфизма гена тиреоглобулина с молочной продуктивностью показало, что коровы, несущие генотип TG5CT, имели преимущество по всем показателям. Так, разница со сверстницами, несущими генотипы TG5CС и TG5ТТ, составила по удою 1 кг и 50 кг молока, по содержанию жира 0,02-0,01% и белка 0,01-0,02%, по выходу жира 1,3-2,5 кг и белка 0,7-1,6 кг соответственно.

Анализ ассоциации полиморфизма гена TG5 с молочной продуктивностью первотелок показал, что основное преимущество почти по всем показателям было у животных-носителей генотипа TG5CС, за исключением лишь содержания жира в молоке, но этот факт не повлиял на общий выход жира. По отношению к сверстницам, несущим генотип TG5CT, разница составила по удою 45 кг молока, по содержанию белка 0,06%, по выходу жира 1,4 кг и белка 4,3 кг соответственно. По жирномолочности преимущество было у первотелок, несущих в своем геноме гетерозиготный генотип TG5CT, разница со сверстницами составила 0,01%.

Таким образом, коровы СХПК им. Вахитова, несущие генотип TG5СТ, обладают наилучшими показателями молочной продуктивности. Первотелки, несущие генотип TG5СС, отличались белковомолочностью.

Заключение. Обобщая полученные результаты молекулярногенетического анализа коров и первотелок СХПК имени Вахитова, можно констатировать, что особи, несущие в своем геноме аллель К по гену DGAT1 и аллель Т по гену TG5, имеют наилучшие показатели молочной продуктивности. В связи с этим необходимо включать в селекционно-племенные программы тестирование животных по генам липидного обмена, а вновь выявленных животных-носителей желательных аллель скрещивать с препотентными быками-производителями для получения потомства с выдающимися показателями молочной продуктивности.

ЛИТЕРАТУРА: 1. Ларионова П.В. Разработка систем анализа и изучение полиморфизма некоторых ДНК-маркеров липидного обмена крупного рогатого скота / П.В. Ларионова, М. Гутчер, Н.А. Зиновьева [и др.]// Биотехнология в мире животных и растений. Бишкек. 2005. С. 174 -177. 2. Максименко В.Ф. Новые системы молекулярно-генетического маркирования генома ярославской породы скота // Селекционные и технологические основы повышения продуктивности с.-х. животных. Ярославль. 2005. Ч.2. С. 29 - 33. 3. Grisart B. Positional candidate cloning of a QTL in dairy cattle: identification of a missense mutation in the bovine DGAT1 gene with major effect on milk yield and composition / B. Grisart, W. Coppieters, F. Farnir [et.al.] // Genome Research. 2002. V. 12(2). P. 222 - 231. 4. Pareek C.S. DGAT1 K232A quantitative trait nucleotide polymorphism in Polish Black-and-White cattle /C.S. Pareek , U. Czarnik, T. Zabolewicz [et.al.] // Journal of Applied Genetics. 2005. V. 46. P. 85 - 87. 5. Thaller G., Kramer W.,Winter A., Effects of DGAT1 variants on milk production traits in German cattle breeds / G. Thaller, W. Kramer, A. Winter // Journal of Animal Science. 2003. V. 81. P. 1911 -1918.

РОЛЬ ГЕНОВ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА (DGAT1, TG5) В УЛУЧШЕНИИ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПОЛЕЗНЫХ ПРИЗНАКОВ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Зиннатова Ф.Ф., Зиннатов Ф.Ф.

Резюме

Проведено молекулярно-генетическое тестирование полиморфизма генов DGAT1 и TG5 коров и первотелок, а также выявлены животные с наилучшими показателями молочной продуктивности во взаимосвязи с полиморфными вариантами генов липидного обмена .

ROLE OF LIPID METABOLISM GENES (DGAT1, TG5) IN IMPROVING ECONOMICALLY VALUABLE TRAITS CATTLE

Zinnatova F.F., Zinnatov F.F.