Селекционно-генетические параметры молочной продуктивности коров с разными генами соматотропинового каскада

Ген PIT1 (POU1F1) кодирует специфический гипофизарный фактор транскрипции, который контролирует транскрипцию генов пролактина, тиреотропина и соматотропина. Он входит в POU-домен, включающий группу транскрипционных регуляторов, имеющих важную роль в дифференциации и пролиферации клеток, секретирующих эти гормоны. Ингибирование синтеза PIT1 приводит к снижению экспрессии генов пролактина и гормона роста. Молекулярный механизм участия белковых продуктов экспрессии гена PIT1 регулирует работу генов гормона роста и пролактина [3].

Ген пролактина (PRL) кодирует пролактин — гонадотропный гормон, который вырабаты- вается в аденогипофизе. Пролактин оказывает воздействие на альвеолы молочной железы, при этом влияет на качественные изменения альвеолярной и дольчатой структуры молочной железы, активирует рабочую ткань железы, стимулируя синтез и секрецию молочных протеинов и других компонентов молока. Данный ген может служить маркером молочной продуктивности и качественных показателей молока, что делает его перспективным кандидатом для выявления взаимосвязей в генетических вариациях [4].

Соматотропин (гормон роста) действует через сложную сеть белковых взаимодействий, известную как соматотропная ось, которая координирует обмен веществ и физиологические процессы у млекопитающих [5, 6]. Генетические варианты гена GH влияют на показатели продуктивности: удой, массовая доля жира и белка молоке, продолжительность лактации [5, 7, 8]. Некоторые генотипы способны обеспечить более высокий удой, однако они характеризуются пониженным содержанием жира и белка, в то время как другие генотипы могут повышать содержание жира в молоке, но одновременно снижать общий удой [9]. Эффективность селекции молочного скота во многом определяется степенью изменчивости селекционируемых признаков в популяции. Высокая изменчивость признаков указывает на значительные резервы для селекционного улучшения стада, тогда как низкая вариабель- ность свидетельствует о его генетической консолидации [10].

Следовательно, оценка корреляции между основными показателями молочной продуктивности коров с разными генотипами позволит выявить лучших особей, которые сочетают высокие продуктивные качества, с целью повышения эффективности отбора по основным селекционным признакам [11].

Цель настоящего исследования - изучение влияния полиморфизма генов соматотропинового каскада (PRL, PIT1, GH) на изменчивость и корреляционные взаимосвязи показателей молочной продуктивности у коров джерсейской породы.

Условия, материалы и методы. Исследование проводилось на поголовье коров-первотелок джерсейской породы (n=87), содержащихся в одинаковых условиях кормления и содержания. Животные были клинически здоровы и находились в оптимальном физиологическом состоянии. Показатели молочной продуктивности (удой за 305 дней лактации, массовая доля жира (МДЖ) и массовая доля белка (МДБ) в молоке) определялись согласно стандартным методикам, принятым в зоотехнической практике.

ДНК выделяли из образцов крови с использованием коммерческих наборов для выделения ДНК. Полиморфизм генов GH, PRL и PIT1 определяли методом ПЦР-ПДРФ. Амплификацию проводили с использованием специ фиче-ских праймеров к исследуемым локусам. Для генотипирования применялись соответствующие эндонуклеазы рестрикции, позволяющие идентифицировать аллельные варианты исследуемых генов.

Для статистической обработки данных использовали пакет программ STATISTICA 10.0. Рассчитывали коэффициенты изменчивости (Сv) коэффициенты корреляции (r) и их ошибки (mr) между исследуемыми показателями молочной продуктивности для каждого генотипа по локусам генов GH, PRL и PIT1. Достоверность коэффициентов корреляции оценивали по t-критерию Стьюдента при трех уровнях значимости: p<0,05; p<0,01; p<0,001.

Результаты и обсуждение. Результаты коэффициента вариации показателей молочной продуктивности у животных с разными генами соматотропинового каскада представлены в таблице 1.

Анализ данных изменчивости признаков молочной продуктивности коров джерсейской породы с разным генотипом PIT1 показал, наибольшая фенотипическая изменчивость по всем изученным признакам наблюдается у животных с генотипом PRL BB. Так, коэффициент вариации по удою в этой группе был 22,08±6,37%, что на 5,51 процентного пункта выше, чем у генотипа PRL AA, и на 6,88 п.п. – по сравнению с группой PRL AB. По содержанию жира в молоке изменчивость у генотипа PRL BB составила 24,73±7,14%, превысив соответствующие значения в группах PRL AA и PRL AB на 7,78 и 6,24 п.п. соответственно.

Заметные различия отмечены по показателям молочного жира и белковости. Так, коэффициент вариации по молочному жиру у коров с генотипом PRL BB (41,55±11,99%) оказался выше на 16,24 п.п., чем у особей с генотипом PRL AA, и на 19,75 п.п. выше, чем в группе PRL AB. По массовой доле белка аналогичный показатель у животных PRL BB (23,21±6,70%) превосходил значения в группах PRL AA и PRL AB на 12,4 п.п и 14,39 п.п соответственно. Аналогичная картина наблюдалась и по молочному белку: CV у PRL BB (41,05±11,85%) превышал показатели PRL AA и PRL AB на 25,53 п.п. и 26,91 п.п. соответственно.

Статистическая значимость различий подтверждена для коэффициентов вариации массовой доли белка и молочного белка (p<0,05). Следует учитывать, что группа PRL BB была немногочисленной (n=6), что могло повлиять на точность оценки, однако полученные данные указывают на заметную роль генотипа пролактинового гена в формировании изменчивости качественных характеристик молока, особенно белковомолочности.

Таблица 1 - Изменчивость признаков молочной продуктивности коров джерсейской породы с разным генотипом локусов генов соматотропинового каскада (Сv±mcv), %

Генотип	n 1	Удой	МДЖ	МЖ	МДБ	МБ
PRL:
АА	42	16,57±1,81	16,95±1,85	25,31±2,76	10,81±1,18	15,52±1,69
АВ	39	15,20±1,72	18,49±2,09	21,80±2,47	8,82±1,00	14,14±1,60
ВВ	6	22,08±6,37	24,73±7,14	41,55±11,99	23,21±6,70	41,05±11,85
PIT1:
АА	7	14,87±3,97	14,77±3,95	19,30±5,16	11,22±3,00	13,47±3,60
АВ	25	17,58±2,49	15,86±2,24	25,22±3,57	12,81±1,81	23,02±3,26
ВВ	55	15,86±1,51	20,08±1,91	26,20±2,50	10,31±0,98	14,64±1,40
GH:
LL	23	17,81±2,63	18,00±2,65	25,07±3,70	14,33±2,11	21,92±3,23
LV	46	14,97±1,56	18,33±1,91	24,22±2,53	10,26±1,07	14,27±1,49
VV	18	15,26±2,54	20,15±3,36	27,80±4,63	9,76±1,63	18,58±3,10

Таким образом, наиболее выраженное влияние на вариабельность признаков молочной продуктивности оказывал ген пролактина. Животные с генотипом PRL BB характеризовались более высокими коэффициентами вариации по всем изучаемым показателям, причем по массовой доле белка и молочному белку эти различия были статистически достоверными.

Высокие коэффициенты вариации у коров с генотипом PRL BB могут свидетельствовать о значительных резервах для селекции в данной группе.

Влияние генотипа PITl-гена на изменчивость признаков молочной продуктивности менее выражено, чем в случае с PRL-геном. Наибольший коэффициент вариации по удою отмечен у гетерозигот PIT1 AB (17,58±2,49%), минимальный – у гомозигот PIT1 AA (14,87±3,97%). По массовой доле жира преимущество имеют животные с генотипом PIT1 BB (20,08±1,91%), что на 5,31 и 4,22 п.п. выше, чем у PIT1 AA и PIT1 AB соответственно. Аналогичная тенденция отмечена и по молочному жиру – максимальный коэффициент изменчивости отмечен (26,20±2,50%) у гомозигот BB, хотя достоверных отличий не выявлено.

Статистически значимые различия (р<0,05) были установлены только по коэффициенту вариации молочного белка между животными с генотипами PIT1 AB (23,02±3,26%) и AA (13,47±3,60%). Следовательно, гетерозиготные животные по гену PIT1 отличались наибольшей вариабельностью по данному признаку.

Таким образом, влияние гена гипофизарного фактора транскрипции на изменчивость признаков молочной продуктивности было менее выраженным. Следует отметить, что наибольшая вариабельность по данному признаку наблюдалась у гетерозиготных животных (AB), что может указывать на преимущества промежуточного наследования для обеспечения генетической пластичности популяции.

Генотип GH-гена оказывает дифференцированное влияние на изменчивость различных показателей молочной продуктивности (табл. 1).

По удою максимальный коэффициент изменчивости зафиксирован у гомозигот GH LL

(17,81±2,63%), что на 2,84 и 2,55 п.п. выше, чем у GH LV и GH VV соответственно. По массовой доле жира и молочному жиру наибольшие значения вариации отмечены у GH VV (20,15±3,36% и 27,80±4,63% соответственно), однако эти различия статистически не достоверны.

По содержанию белка в молоке преимущество имели животные с генотипом GH LL (CV=14,33±2,11%), а минимальная изменчивость наблюдалась у GH VV (9,76±1,63%). Статистически достоверное различие (p<0,05) установлено по вариабельности молочного белка между группами GH LL (21,92±3,23%) и GH LV (14,27±1,49%) – превышение составило 7,65 п.п., или 54%. Это указывает на значимую роль аллеля L в формировании изменчивости белкового состава молока.

Таким образом, анализ влияния гена гормона роста на изменчивость признаков молочной продуктивности выявил дифференцированный характер этого влияния в зависимости от конкретного показателя.

В целом, наибольшая изменчивость среди всех изученных показателей молочной продуктивности отмечалась по молочному жиру и молочному белку, что объясняется комплексной природой этих признаков, зависящих как от удоя, так и от процентного содержания соответствующих компонентов в молоке. Наименьшие коэффициенты вариации наблюдались по массовой доле белка, что свидетельствует о генетической консолидации этого признака в исследуемой популяции джерсейского скота.

Анализ коэффициентов корреляции у коров с разными генотипами локусов генов соматотропинового каскада представлен в таблице 2.

Таблица 2 – Корреляция между показателями молочной продуктивности коров с разным генотипом локусов генов соматотропинового каскада

Генотип	n	Удой-МДЖ	Удой-МЖ	Удой-МДБ	Удой-МБ	МДЖ -МДБ
PRL:
АА	42	0,15 ±0,11	0,74 ±0,05***	-0,45 ±0,09***	0,75 ±0,05***	0,16 ±0,11
АВ	39	-0,19 ±0,11	0,53 ±0,08***	-0,46 ±0,09***	0,81 ±0,04***	0,09 ±0,11
ВВ	6	0,56 ±0,26	0,88 ±0,06***	0,39 ±0,24	0,79 ±0,11**	-0,20 ±0,28
PIT1:
АА	7	0,07 ±0,27	0,70 ±0,14**	-0,47 ±0,21	0,64 ±0,16**	0,32 ±0,24
АВ	25	0,17 ±0,14	0,82 ±0,05***	-0,02 ±0,14	0,76 ±0,06***	0,20 ±0,14
ВВ	55	0,02 ±0,09	0,60 ±0,06***	-0,48 ±0,07***	0,77 ±0,04***	0,03 ±0,10
GH:
LL	23	-0,01 ±0,15	0,70 ±0,07***	-0,22 ±0,14	0,67 ±0,08***	0,19 ±0,14
LV	46	0,02 ±0,10	0,62 ±0,06***	-0,47 ±0,08***	0,73 ±0,05***	-0,05 ±0,10
VV	18	0,28 ±0,15	0,73 ±0,08***	-0,04 ±0,17	0,85 ±0,05***	0,24 ±0,16

Примечание: * -p<0,05; ** -p<0,01; *** -p<0,001

Наиболее значимые различия были получены при изучении корреляции между удоем и массовой долей жира. У коров с генотипом PRL BB наблюдалась положительная корреляция средней силы (r=0,56±0,16, p<0,05), в то время как у носителей генотипа PRL AA связь была слабоположительной и недостоверной (r=0,15±0,11), а у коров с генотипом PRL AB отмечалась слабая отрицательная корреляция (r=-0,19±0,11). Это указывает на то, что у животных с генотипом PRL BB селекция на повышение удоя может сопровождаться одновременным повышением жирномолочности, что представляет особую ценность для селекции.

Корреляция между удоем и количеством молочного жира была высокой и достоверной во всех анализируемых группах, причем наивысший показатель отмечен у коров с генотипом PRL BB (r=0,88±0,06, p<0,001). У животных с генотипами PRL AA и AB эти показатели составили r=0,74±0,05 (p<0,001) и r=0,53±0,08 (p<0,001) соответственно.

Слeдуeт oтмeтить, что обнаружена положительная кoррeляция мeжду удoeм и МДБ у кoрoв с гeнoтипoм PRL BB (r = 0,39±0,24), в тo врeмя как у живoтных с гeнoтипами AA и AB выявлeна дoстoвeрная oтрицатeльная связь (г = -0,45±0,09 и r = -0,46±0,09 сooтвeтствeннo, p<0,001). Этo мoжeт указывать на бoлee желательный характeр вза-имoсвязи мeжду кoличeствeнными и качeствeнными пoказатeлями мoлoчнoй прoдуктивнoсти у животных с гeнoтипом PRL BB.

Таким образом, гeнотип BB по локусу PRL имеет преимущество по коэффициентам корреляции с точки зрeния сeлeкции на по-вышeниe как количeствeнных, так и качeствeнных показатeлeй молочной продуктивности. Физиологичeский мeханизм такого влияния можeт быть связан с рeгуляторной ролью пролактина в процeссах лактации.

У коров с разными генотипами PIT1 также наблюдались различия в корреляции, но в меньшей степени. Так, корреляция между удоем и МДЖ была слабой и недостоверной во всех группах коров (от r=0,02±0,09 у PIT1 BB до r=0,17±0,14 у PIT1 AB). В то же время, связь между удоем и количеством молочного жира была высокой и достоверной во всех группах, с наибольшим значением у коров с генотипом PIT1 AB (r=0,82±0,05, p<0,001).

Следует отметить о отрицательной корреляции средней силы между удоем и МДБ в группах животных с генотипом PIT1 BB (r=-0,48±0,07, p<0,001) и PIT1 AA (r=-0,47±0,21), в то время как у коров с генотипом PIT1 AB эта связь была близка к нулю (r=-0,02±0,14). Это может указывать на преимущество гетерозиготного генотипа PIT1 AB для селекции на одновременное повышение удоя и белково-молочности.

Корреляция между удоем и количеством молочного белка была высокой и достоверной во всех группах коров, с незначительным пре- имуществом у коров с генотипом PIT1 BB (r=0,77±0,04, p<0,001).

Таким образом, коровы с генотипом PIT1 AB имеют большее влияние на кoрреляциoн-ные взаимoсвязи между пoказателями мoлoчнoй прoдуктивнoсти. Вoзмoжнo это можно объяснить, что гетерoзигoтнoсть пo лoкусу PIT1 oбеспечивает oптимальный баланс в экспрессии этих генoв, чтo пoзвoляет минимизирoвать oтрицательную кoрреляцию между удoем и белкoвoмoлoчнoстью.

Результаты корреляционного анализа между показателями молочной продуктивности у коров с разными генотипами GH показал, что корреляция между удоем и МДЖ варьировала от слабой отрицательной (r=-0,01±0,15) у коров с генотипом GH LL до слабой положительной (r=0,28±0,15) у животных с генотипом GH VV, однако ни в одной из групп данная корреляция не была статистически достоверной.

Корреляция между удоем и количеством молочного жира была высокой и достоверной во всех группах, с наибольшим значением у коров с генотипом GH VV (r=0,73±0,08, p<0,001).

Связь между удоем и МДБ варьировала в зависимости от генотипа: от достоверной отрицательной средней силы (r=-0,47±0,08, p<0,001) у животных с генотипом GH LV до слабой отрицательной (r=-0,04±0,17) у коров с генотипом VV.

Наиболее сильная корреляция отмечена между удоем и количеством молочного белка, особенно у коров с генотипом GH VV (r=0,85±0,05, p<0,001).

Следует отметить, что у коров с генотипом GH LV наблюдалась наиболее сильная отрицательная корреляция между удоем и МДБ, что может снизить эффективность селекции на одновременное повышение этих признаков у животных с данным генотипом.

Таким образом, генотип VV по локусу GH наиболее перспективным для селекции на комплекс признаков молочной продуктивности.

Результаты проведенного исследования выявили различия в характере и силе корреляционных взаимосвязей между показателями молочной продуктивности у коров джерсей-ской породы с разным генотипом.

Выводы.

• 1.    Наиболее сильное влияние на изменчивость признаков молочной продуктивности скота джерсейской породы оказывает ген пролактина. Коровы с генотипом PRL BB характеризуются достоверно более высокими коэффициентами вариации по массовой доле белка (23,21%) и молочному белку (41,05%). Животные с генотипом PIT1 AB имеют достоверно высокий коэффициент вариации молочного белка (23,02%), а группа GH LL высокую вариацию по молочному белку (21,92%).

• 2.    Корреляционный анализ показал, что у коров с гeнотипом PRL BB получена положитeльная коррeляция мeжду удоeм и МДЖ, а мeжду удоeм и МДБ, хотя

и нeдостовeрная, но положитeльная взаимосвязь. У животных с генотипом PIT1 AB коэффициент корреляции между удоем и МДБ значительно выше, чем у аналогов, также у данной группы кoрреляция между удoем и кoличествoм мoлoчнoгo жира также была наибoлее высoкoй. У генотипа GH VV наблюдалась слабая положительная корреляция между удоем и МДЖ, практически отсутствующая отрицательная корреляция между удоем и МДБ и наивысшая корреляция между удоем и количеством молочного белка.

Следовательно, генотипы PRL ВВ и GH VV, обеспечивают положительную и достоверную корреляцию между удоем и качественными показателями молока.