Взаимосвязь полиморфизма генов липидного обмена (LEP, TG5) с молочной продуктивностью крупного рогатого скота

Молочное скотоводство является одной из наиболее важных отраслей животноводства, и поэтому необходимо дальнейшее развитие отрасли: улучшение не только количественных, но и качественных показателей продуктивности молочного скота, накопление в стадах животных с высоким потенциалом продуктивности [4]. Более достоверно оценивать генетический потенциал животных в практической селекции крупного рогатого скота позволит использование ДНК-маркеров [1, 5].

В качестве потенциальных маркеров молочной продуктивности могут рассматриваться гены липидного обмена – лептин (LEP) и тиреоглобулин (TG5), которые влияют на жировой обмен, процентное содержание и выход жира в коровьем молоке [2, 3, 6].

Материалы исследования. Исследования выполнялись в лаборатории молекулярно-генетических исследований ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства». Объектом исследования являлись образцы ДНК, полученные из крови коров голштинской породы, принадлежащих СХПК ПЗ «им. Ленина» Ат-нинского района Республики Татарстан, в количестве 50 голов.

ДНК выделяли из лейкоцитов крови в количестве 100 мкл с использованием комплекта реагентов для экстракции ДНК из клинического материала «Ампли Прайм ДНК-сорб-В» (НекстБио, Россия), согласно методике изготовителя. Амплификацию фрагментов ДНК проводили в амплификатореT100 ThermalCycler (BioRad, США). Для амплификации фрагментов генов LEP иTG5 использовали следующие прай- меры:

LEP-F1: 5′-GAC-GAT-GTG-CCA-CGT-

GTG-GTT-TCT-TCT-GT-3′,

LEP-R1: 5′-CGG-TTC-TAC-CTC-GTC-

TCC-CAG-TCC-CTC-C-3′,

LEP-F2: 5′-TGT-CTT-ACG-TGG-AGG-CTG-TGC-CCA-GCT-3′,

LEP-R2: 5′-AGG-GTT-TTG-GTG-TCA-

TCC-TGG-ACC-TTT-CG-3′,

TG5-F: 5′-GGG-GAT-GAC-TAC-GAG-

TAT-GAC-TG-3′,

TG5-R:  5′-GTG-AAA-ATC-TTG-TGG-

AGG-CTG-TA-3′.

После амплификации каждый фрагмент ДНК полученный нами при исследовании генаTG5был подвергнут расщеплению с помощью эндонуклеазы рестрикции BstXI2. Гидролиз проводили при 60° в течение 12 часов. Визуализация фрагментов осуществлялась электрофоретическим разделением продуктов рестрикции в агарозном геле в присутствии 5 мкл 10% бромистого этидия, результаты фиксировали и определяли с помощью видеодокументирующей системы GelDoc (BioRad, США).

Результаты исследований. В результате амплификации ДНК крови коров в тет-рапраймерной ПЦР и последующего анализа продуктов амплификации методом горизонтального электрофореза были получены специфические фрагменты гена LEP длиной 239 пар нуклеотидов, было выявлено два аллеля – С и Т и три генотипа – LEP^ТТ, LEP^СТ и LEP^СС. Гомозиготному генотипу ТТ соответствует 239/131 п.н., гетерозиготному генотипу СТ – 239/164/131 п.н., гомозиготному генотипу СС – 239/164 п.н. (Рисунок 1).

Рисунок 1 - Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ гена LEP крупного рогатого скота с праймерами F1, R1, F2, R2.

Обозначения: М – ДНК-маркеры 100 bp + 50 bp;

1, 9 – генотип СТ (239/164/131 п.н.);

2, 3, 4, 5, 6 – генотип СС (239/164 п.н);

7, 8, 10, 11 – генотип ТТ (239/131 п.н.).

Частота встречаемости генотипа ТТ составила 28% (14 голов), генотипа СТ – 62% (31 голова), генотипа СС – 10% (5 голов). Частота встречаемости аллеля Т – 0,6, аллеля С – 0,41.Изучение влияния полиморфизма гена LEP на молочную продуктивность коров показало, что наибольшим удоем характеризуются коровы, несущие генотип LEPСС – удой составляет в среднем 6802,2 кг молока; коровы с генотипом LEPСТ имеют удой меньше на 264,7 кг – 6537, 5кг; наименьший удой отмечается у коров с генотипом LEPТТ и составляет 6303,5 кг. Наибольшее содержание жира наблюдается у коров с генотипом LEPСТ – 4,0%; на втором месте группа коров с генотипом LEPТТ – 3,96%; наименьшее содержание жира в молоке у коров с генотипом LEPСС – 3,78%. Распределение белка в молоке оказалось следующим: коровы с генотипом LEPТТ – 2,95%, с генотипом LEPСС – 2,89% и с генотипом LEPСТ – 2,96% (Таблица 1).Таким образом, наилучшими показателями удоя обладают коровы с генотипом LEPСС. Удой коров данной группы составил в среднем – 6802,2 кг, что на 498,7 кг молока больше, чем в группе с гомозиготным генотипом LEPТТ(p<0,05). Однако наибольшей жирномолочностью обладают коровы с генотипом LEPCT – 4,0%, что, не смотря на средний уровень удоя (6537,4 кг), увеличивает выход молочного жира до 263,6 кг. Также, коровы с генотипом LEPCTимеют большое содержание белка в молоке; выход молочного белка коров данной группы больше на 7,6 кг, чем у коров с генотипом LEPТТ (p<0,05). Коровы с генотипом LEPCT превосходят особей с генотипом LEPСС по содержанию жира в молоке на 0,22% (P<0,05), а также по содержанию белка на 0,07%.

В ходе исследований ДНК крови коров по гену TG5 были получены специфические фрагменты длиной 548 пар нуклеотидов. После дальнейшего рестрикционного гидролиза продуктов амплификации с ферментом BstX2I и электрофоретического разделения фрагментов в агарозном геле в гене TG5 исследуемых коров выявлено два аллеля С и Т и три генотипа TG5ТТ, TG5ТС, TG5СС. Гомозиготному генотипу ТТ соответствуют фрагменты 473/75 п.н., гетерозиготному генотипу ТС – 473/295/178/75 п.н., гомозиготному генотипу СС – 295/178/75 п.н. (Рисунок 2).

Рисунок 2 - Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ гена TG5 крупного рогатого скота с праймерамиTG5-F, TG5-R и эндонуклеазным расщеплением ферментом BstX2 I.

Обозначения: М – ДНК-маркеры 100 bp + 50 bp;

1 – генотип ТТ (473/75 п.н);

2, 3, 6, 7, 8, 9, 11– генотип СС (295/178/75 п.н);

4, 5, 10 – генотип ТС (473/295/178/75 п.н.).

Частота встречаемости генотипа ТТ составила 12% (6 голов), генотипа ТС – 40% (20 голов), генотипа СС – 48% (24 головы). Частота встречаемости аллеля Т – 0,32, аллеля С – 0,68.Изучение влияния полиморфизма гена TG5 на молочную продуктивность показало, что наибольшим удоем обладают коровы, несущие желательный генотип TG5ТТ – удой составляет в среднем 7743,5 кг молока; коровы с генотипом TG5СС имеют удой 6675,45 кг; наименьший удой отмечается у коров с генотипом TG5ТС и составляет 5909,75 кг. Наибольшее содержание жира наблюдается у коров с генотипом TG5ТТ – 4,22%; на втором месте группа коров с генотипом TG5СС – 4,0%; наименьшее содержание жира в молоке у коров с генотипом TG5ТС – 3,86%. Содержаниебелка в молоке следующее: коровы с генотипом TG5ТТ – 2,79%, с генотипом TG5СС – 2,973% с генотипом TG5ТС-2,97% (Таблица 1). Выполненный ана- лиз по трем полиморфным локусам, связанным с признаками молочной продуктивности, показал наличие ассоциации качественных и количественных показателей лактации. Анализ влияния полиморфизма гена липидного обмена TG5 показал достоверно высокую продуктивность за 305 дней лактации у животных с гомозиготным генотипом TG5ТТ, где разница по отношению к животным с гетерозиготным генотипом TG5ТС составила 1833,75кг (p<0,05). Коровы с генотипом TG5ТТ превосходят гетерозиготных особей по содержанию жира в молоке на 0,36% (p<0,05), а также по выходу молочного жира на 99,6 кг и по выходу белка на 41,8кг(p<0,05). Животные с генотипом TG5СС показали хорошие результаты в содержании белка в молоке по отношению к коровам с генотипомTG5ТТ, разница составила 0,18% (p<0,05).

Таблица 1. Влияние полиморфизма генов LEPи TG5 на молочную продуктивность коров

Генотип	Показатели молочной продуктивности
	Удой, кг	Жир, %	Белок, %	Выход жира, кг	Выход белка, кг
LEP
ТТ	6303,5 + 380,4	3,96 + 0,12	2,95 + 0,05	252,5 + 20,2	186,2 + 11,7
СТ	6537,4 + 220,9	4,0 + 0,07	2,96 + 0,03	263,6 + 12	193,2 + 7
СС	6802,2 + 709,2	3,78 + 0,13	2,89 + 0,07	260,2 + 36,2	197,0 + 21

TG5

ТТ	7743,5 + 664,6	4,22 + 0,17	2,79 + 0,07	328,8 + 35,8	217,2 + 21,8
ТС	5909,75 + 243,8	3,86 + 0,09	2,97 + 0,04	229,2 + 11,74	175,4 + 7,46
СС	6675,45 + 230,1	4,0 + 0,08	2,973 + 0,03	268,7 + 13,0	198,6 + 7,8

Выводы. 1. При изучении влияния полиморфизма гена лептин (LEP) на молочную продуктивность коров установили, что наибольшей жирномолочностью обладают особи с генотипом СТ. Содержание жира в их молоке составляет 4%, что приводит к увеличению выхода молочного жира. 2. Установлена взаимосвязь полиморфизма гена тиреоглобулин (TG5) с молочной продуктивностью коров. Наибольшая жирномолочность характерна для особей с гомозиготным генотипом TТ. Содержание жира в их молоке составляет 4,22%. Коровы носители этого генотипа имеют также преимущество по удою, выходу жира и выходу белка.