Воспроизводительные качества голштинского скота с разными генотипами гена глутатионпероксидаза-1 (GPX-1)

Глутатион (GSH) – природный антиоксидант организма, который помогает сохранить все другие антиоксиданты. Фермент глутатионпероксидаза-1 (GPX-1) является антиоксидантным селенсодержащим белком. Используя глутатион, клеточная глутатионпероксидаза-1 восстанавливает перекиси водорода и липидов в организме млекопитающих, тем самым отвечая за защиту целостности основных биомолекул от токсического действия [2, 4].

По данным B. Pilarczyk и соавторов (2012), у голштинских коров активность фермента GPX-1 снижается с наступлением сухостойного периода и увеличивается в разгар лактации. Наивысший уровень концентрации GPX-1 в сыворотке крови отмечается в начале лактации у коров- первотелок [7]. Транзитные коровы демонстрируют резкие изменения в энергетическом балансе, иммунной системе и окислительно-антиоксидантном балансе [9]. Эти нарушения могут повлиять на здоровье и плодовитость дойных коров [5].

Ген bovine GPX-1, кодирующий фермент глутатионпероксидаза-1, расположен на хромосоме 22, состоит из 2 экзонов и 1 интрона [6]. SNP (Pro → Leu) пролина на лейцин в положении 189 во фрагменте длиной 442 п.н. создает сайт рестрикции для эндонуклеазы Bsc4I. Указанный полиморфизм может контролировать транскрипционную активность гена и, как следствие, структуру и действие белка GPX-1 (фермента).

Целью данной работы являлось изучение ассоциаций полиморфизма гена глутатионпероксидаза-1 с воспроизводительной способностью крупного рогатого скота голштинской породы.

Материал и методы исследований. Исследование проводилось на 148 коровах голштинской породы СХПК «Племенной завод им. Ленина» Антинско-го района Республики Татарстан. Из полученных образцов крови была экстрагирована ДНК с использованием набора «Ам-пли Прайм» «ДНК-Сорб-В» (Некст Био, Россия) согласно инструкции производителя. Полиморфизм гена GPX-1 выявляли по методу ПЦР-ПДРФ с применением следующих олигонуклеотидных праймеров (СибЭнзим, Россия): 1) F: 5' -GAAAAGTGCGAGGTGAATGG -3'; 2) R: 5' - GCTGTGGTCTGGGAAAGG -3' [8].

Амплификацию проводили в оптимальных температурно-временных режимах на аппаратах «T-100 Thermal Cycler» и «My Cycler» (Bio-Rad, США).

Генотипы животных по локусу гена GPX-1 определяли путем электрофоретического анализа длин рестрикционных фрагментов после обработки ПЦР-продуктов эндонуклеазой Bsc4 I (Bacillus schlegelii 4), BSA и буфера W (СибЭнзим, Россия) в течение 16 часов при 55°C. Данные о показателях воспроизводства (возраст первого плодотворного осеменения, живая масса при первом плодотворном осеменении, продолжительность сервис-периода, сухостойного периода, межотельного периода) исследуемого поголовья были получены из информационно- аналитической системы «СЕЛЭКС – Молочный скот w6.1.0.0» (АРМ «Плинор», Россия). Частоту отдельных аллелей и генотипов определяли по методикам Е.К. Меркурьевой и Г.Н. Шангина-Березовского [3]. Вариабельность между наблюдаемым и ожидаемым распределением тестировали методом хи-квадрат. Расчетные показатели – выход живых телят на 100 коров (гол.), индекс плодовитости Дохи и коэффициент воспроизводительной способности (КВС) стада, вычисляли по рекомендациям И.М. Дунина (1996) [1]. Для проверки уровня значимости полученных данных использовали критерий t-Стьюдента для независимых выборок.

Результаты исследований. В ходе детекции результатов ПЦР-ПДРФ анализа локуса гена GPX-1 были идентифицированы 2 аллеля – Т (0,497) и С (0,503) и три генотипа – СС (20,3 %), ТС (60,1 %) и ТТ (19,6 %). В ожидаемом распределении генотипов наблюдается смещение в сторону гомозиготности, в связи с чем значение хи-квадрат составило 6,08 (p ˂ 0,01; χ² крит = 9,21). Дальнейшее исследование ассоциаций полиморфизма гена GPX-1 с воспроизводительными качествами проводилось между группами первотелок с разными генотипами.

Для оценки воспроизводительной способности животных нами проведены исследования, которые показывают наличие связей между признаками и полиморфизмом изучаемых генов (Таблица 1).

Таблица 1 – Показатели воспроизводительной способности коров-первотелок с разными генотипами гена GPX-1

Примечание: * – p ˂ 0,05 по отношению большего значения к меньшему

Ранний возраст первого плодотворного осеменения установлен у группы особей с генотипом GPX-1TC. Разница с животными, имеющими другие генотипы, по этому показателю составила между первотелками с генотипами ТС и СС – 0,2 мес. (1,2 %), между первотелками с генотипами ТС и ТТ – 0,7 мес. (4,0 %). Максимальную живую массу при первом плодотворном осеменении, но без статистической значимости, имели коровы-первотелки с генотипом GPX-1TT (420,9 кг).

Наибольшая продолжительность сухостойного, межотельного и сервис-периодов наблюдается у животных с генотипом GPX-1СС. По результатам исследования получено, что значительно превышающим физиологические сроки сервис-периодом характеризуются особи с генотипом GPX-1CC - на 42,8 дней (27,6 %; p ˂ 0,05) превосходящим этот период у животных с генотипами GPX-1TT. В отношении протяженности межотельного периода наблюдается увеличение этого показателя у первотелок с генотипами GPX-1CC. Достоверная разница между группами особей с генотипами GPX-1СС и GPX-1TT составила 45,6 дней (10,5 %; p ˂ 0,05).

В связи с удлинением этих периодов у коров-первотелок с генотипом GPX-1СС, по этой группе животных наблюдается спад во всех расчетных показателях фертильности стада. А группа особей с генотипом GPX-1TT, чьи данные по продолжительности сухостойного, межотельного и сервис-периодов были достоверно минимальны, имеют высокий коэффициент воспроизводительной способности и индекс плодовитости Дохи. Статистически значимая разница по КВС между группами с генотипами GPX-1ТТ и GPX-1СС – 0,10 (10,4 %; p ˂ 0,05), а группами с генотипами GPX-1ТС и GPX-1СС – 0,07 (7,5 %; p ˂ 0,05).

Сегодня средний период производственного использования коров в стране составляет примерно три лактации, а выход телят на 100 коров на сельскохозяйственных предприятиях – 76-77 гол. По нашим данным наибольший выход телят зафиксирован у первотелок с генотипом GPX-1ТТ – 86,8 гол., который превалирует над выходом телят у первотелок с геноти- пами GPX-1ТС GPX-1СС на 2,7 (3,1 %) и 7,9 гол. (9,1 %) соответственно.

По индексу плодовитости Дохи преимущество коров с разными генотипами гена GPX-1 имело достоверное различие между животными с генотипами GPX-1ТТ и GPX-1СС – на 2,6 пункта (4,6 %; p ˂ 0,05). В целом, в оцениваемом поголовье этот показатель отмечен на высоком уровне, что свидетельствует о высокой фертильности изучаемого скота.

Заключение. Таким образом, по результатам генотипирования первотелок голштинской породы по локусу гена GPX-1 установлено, что изучаемое поголовье представлено всеми генотипами. Изучение ассоциаций полиморфных вариантов гена глутатионпероксидаза-1 с репродуктивными качествами коров-первотелок показало, что группа особей с генотипом GPX-1^ТТ, несмотря на более поздний возраст первого плодотворного осеменения, выгодно отличается от сверстниц с другими генотипами по всем показателям воспроизводительной способности.

Статья подготовлена в рамках государственного задания: Мобилизация генетических ресурсов растений и животных, создание новаций, обеспечивающих производство биологически ценных продуктов питания с максимальной безопасностью для здоровья человека и окружающей среды. Номер регистрации: АААА-А18-118031390148-1.

Резюме

Целью работы было изучение воспроизводительных качеств первотелок голштинской породы с различными генотипами гена глутатионпироксидазы-1 (GPX-1). Исследование проведено на 148 животных СХПК «Племенной завод им. Ленина» Атнинского района Республики Татарстан. Частота встречаемости была следующей: для аллелей С – 0,503 и Т – 0,497; для генотипов СС – 20,3 %, ТК – 60,1 %, ТТ – 19,6 %. Статистически значимые различия установлены между группами с генотипами ТТ GPX-1 и генотипами CC GPX-1 по всем сравниваемым признакам. Коровы с генотипами ТТ гена GPX-1 характеризуются выходом телят – 86,8 гол., коэффициентом воспроизводительной способности – 0,96 и индексом Дохи – 56,1. Таким образом, коровы-первотелки голштинской породы, с генотипом ТТ по локусу гена GPX-1 являются желаемым типом животных по показателям воспроизводительной способности.