RUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesRUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство2312-797X2312-7988Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba1986910.22363/2312-797X-2023-18-1-105-115WTBNKEGenetics and selection of animalsГенетика и селекция животныхResearch ArticleStructure of genomic DNA in chicken populations revealed by multilocus DNA probeСтруктура геномной ДНК в популяциях кур, выявляемая мультилокусным ДНК-зондомhttps://orcid.org/0000-0003-4043-38234512-5328TerletskiyValeriy P.ТерлецкийВалерий Павлович

Doctor of Biological Sciences, Professor, Chief Researcher, Laboratory of Molecular Genetics, Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding

доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник, лаборатория молекулярной генетики, Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных

valeriter@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4964-99386294-2400TyshchenkoValentina I.ТыщенкоВалентина Ивановна

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, Laboratory of Molecular Genetics, Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики, Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных

tinatvi@mail.ruRussian Research Institute of Farm Animal Genetics and BreedingФедеральный исследовательский центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста30032023181VOL 18, NO1 (2023)ТОМ 18, №1 (2023)10511506042023Copyright ©; 2023, Terletskiy V.P., Tyshchenko V.I.Copyright ©; 2023, Терлецкий В.П., Тыщенко В.И.2023Terletskiy V.P., Tyshchenko V.I.Терлецкий В.П., Тыщенко В.И.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/19869

Molecular genetic technologies are taking an increasing place in breeding work to improve existing breeds and populations of chickens, as well as in programs to preserve a valuable gene pool. Small local breeds are a source of valuable genes that can be used in breeding. The aim of this work was to obtain new knowledge about the structure of genomic DNA of six chicken populations using multilocus analysis with a labeled molecular probe (GTG)5. Multilocus analysis using labeled DNA probes provides working simultaneously with a large number of genetic loci and calculating population genetic parameters both within populations and between them. The data on use of the multilocus probe (GTG)5 in molecular hybridization reaction in six breeds and populations of chickens were analyzed. The results revealed a large genetic distance between Black-and-White Australorp and the Bald-necked chickens (D = 0.155). Bald-necked chickens are bred in isolation from other breeds to maintain the unique trait of ‘naked necks’. According to the criterion of average heterozygosity, the population of Bald-necked chickens surpassed the Yurlov Crowers and Black-and-White Australorps. Obviously, this is due to the intensive breeding work carried out in the last two populations, which reduces genetic diversity. Marker DNA fragments specific for individual breeds were identified. The effectiveness of multilocus analysis as a tool for identifying the features of genome organization in chicken breeds and populations was confirmed.

Молекулярно-генетические технологии занимают все большее место в селекционной работе по совершенствованию существующих пород и популяций кур, а также в программах сохранения ценного генофонда. Малочисленные локальные породы являются источником ценных генов, которые можно использовать в селекции. Цель исследования - получение новых знаний о структуре геномной ДНК шести популяций кур с помощью мультилокусного анализа с меченым молекулярным зондом (ГТГ) 5. Мультилокусный анализ с использованием меченых ДНК-зондов позволяет одновременно учитывать большое число генетических локусов и рассчитать популяционно-генетические параметры как внутри популяций, так и между ними. Приведены данные по использованию мультилокусного зонда в реакции молекулярной гибридизации на шести породах и популяциях кур различного происхождения. Показано, что большое генетическое расстояние наблюдалось между черно-пестрым австралорпом и голошейной (D = 0,155). По критерию средней гетерозиготности популяция голошейных кур превосходила юрловских голосистых и черно-пестрых австралорпов. Очевидно, это связано с интенсивной селекционной работой, проводимой в последних двух популяциях, что снижает их генетическое разнообразие. Выявлены маркерные фрагменты ДНК, специфичные для отдельных пород. Подтверждена эффективность мультилокусного анализа как инструмента выявления особенностей организации генома в породах и популяциях кур.

chicken breedsgenetic variabilityheterozygositysimilarity coefficientgenetic distancesпороды кургенетическое разнообразиегетерозиготностькоэффициент сходствагенетические расстоянияРабота подготовлена в рамках выполнения государственного задания 0445–2021–0010.The work was carried out within the framework of the state assignment no. 0445–2021–0010.Korshunova LG, Karapetyan RV. Molecular genetic methods in poultry selection. Ptitsevodstvo. 2018;(2):2–5. (In Russ.).Коршунова Л.Г., Карапетян Р.В. Молекулярная генетика в селекции сельскохозяйственной птицы // Птицеводство. 2018. № 2. С. 2-5.Korshunova LG, Karapetyan RV. The use of the genetic methods based on the DNA markers of the productive traits in the selection of chicken. Pticevodstvo. 2021;(5):4–7. (In Russ.). doi: 10.33845/0033-3239-2021-70-5-4-7Коршунова Л.Г., Карапетян Р.В. Использование генетических методов на основе ДНК-маркеров продуктивных признаков в селекции кур // Птицеводство. 2021. № 5. С. 4-7. doi: 10.33845/0033-3239-2021-70-5-4-7Zhuang ZX, Cheng SE, Chen CF, Lin EC, Huang SY. Genomic regions and pathways associated with thermotolerance in layer-type strain Taiwan indigenous chickens. Journal of Thermal Biology. 2020;88:102486. doi: 10.1016/j.jtherbio.2019.102486Zhuang Z.X., Cheng S.E., Chen C.F., Lin E.C., Huang S.Y. Genomic regions and pathways associated with thermotolerance in layer-type strain Taiwan indigenous chickens // Journal of Thermal Biology. 2020. Vol. 88: 102486. doi: 10.1016/j.jtherbio.2019.102486Galpern IL, Perinek OY, Fedorova ZL. The using of two gene pool breds of chickens to create a 3-linear egg-meat cross. Poultry and chicken products. 2020;(1):34–39. (In Russ.). doi: 10.30975/2073-4999-2020-22-1-34-39Гальперн И.Л., Перинек О.Ю., Федорова З.Л. Использование двух генофондных пород кур для создания трехлинейного яично-мясного кросса // Птица и птицепродукты. 2020. № 1. С. 34-39. doi: 10.30975/2073-4999-2020-22-1-34-39Tyshchenko VI, Terletskiy VP. Molecular genetics characterization of four gene pool chicken breeds. Ptica i pticeprodukti. 2019;(3):64–66. (In Russ.). doi: 10.30975/2073-4999-2019-21-3-64-66Тыщенко В.И., Терлецкий В.П. Молекулярно-генетическая характеристика четырех генофондных пород кур // Птица и птицепродукты. 2019. № 3. С. 64-66. doi: 10.30975/2073-4999-2019-21-3-64-66Chen L, Wang X, Cheng D, Chen K, Fan Y, Wu G, You J, Liu S, Mao H, Ren J. Population genetic analyses of seven Chinese indigenous chicken breeds in a context of global breeds. Animal Genetics. 2019;50(1):82–86. doi: 10.1111/age.12732Chen L., Wang X., Cheng D., Chen K., Fan Y., Wu G., You J., Liu S., Mao H., Ren J. Population genetic analyses of seven Chinese indigenous chicken breeds in a context of global breeds // Animal Genetics. 2019. Vol. 50(1). P. 82-86. doi: 10.1111/age.12732Rostamzadeh ME, Esmailizadeh A, Ayatollahi MA, Asadi FM. A genome-wide scan to identify signatures of selection in two Iranian indigenous chicken ecotypes. Genetics Selection Evolution. 2021;53:72. doi: 10.1186/s12711-021-00664-9Rostamzadeh M.E., Esmailizadeh A., Ayatollahi M.A., Asadi F.M. A genome-wide scan to identify signatures of selection in two Iranian indigenous chicken ecotypes // Genetics Selection Evolution. 2021. № 53(72). doi: 10.1186/s12711-021-00664-9Borodin AM, Alekseev YI, Gerasimov KE, Konovalova NV, Terentjeva EV, Efimov DN, Emanuilova ZV, Tuchemskiy LI, Komarov AA, Fisinin VI. Сhickens productivity selection affects immune system genes. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2020;24(7):755–760. (In Russ.). doi: 10.18699/VJ20.670Бородин А.М., Алексеев Я.И., Герасимов К.Е., Коновалова Н.В., Терентьева Е.В., Ефимов Д.Н., Емануйлова Ж.В., Тучемский Л.И., Комаров А.А., Фисинин В.И. Селекция продуктивности кур влияет на гены иммунной системы // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2020. Т. 24. № 7. С. 755-760. doi: 10.18699/VJ20.670Bosse M, Megens HJ, Derks MFL, de Cara ÁMR, Groenen MAM. Deleterious alleles in the context of domestication, inbreeding, and selection. Evolutionary Applications. 2018;12(1):6–17. doi: 10.1111/eva.12691Bosse M., Megens H.J., Derks M.F.L., de Cara Á.M.R., Groenen M.A.M. Deleterious alleles in the context of domestication, inbreeding, and selection // Evolutionary Applications. 2018. № 12(1). С. 6-17. doi: 10.1111/eva.12691Makarova AV. An example of using the chicken gene pool in breeding program. Genetics and breeding of animals. 2019;(3):24–28. (In Russ.). doi: 10.31043/2410-2733-2019-3-24-28Макарова А.В. Пример использования генофонда кур в селекционной программе // Генетика и разведение животных. 2019. № 3. С. 24-28. doi: 10.31043/2410-2733-2019-3-24-28Zhang C, Lin D, Wang Y, Peng D, Li H, Fei J, Chen K, Yang N, Hu X, Zhao Y, Li N. Widespread introgression in Chinese indigenous chicken breeds from commercial broiler. Evolutionary Applications. 2019;12(3):610–621. doi: 10.1111/eva.12742Zhang C., Lin D., Wang Y., Peng D., Li H., Fei J., Chen K., Yang N., Hu X., Zhao Y., Li N. Widespread introgression in Chinese indigenous chicken breeds from commercial broiler // Evolutionary Applications. 2019. № 12(3). С. 610-621. doi: 10.1111/eva.12742Xue Q, Li G, Cao Y, Yin J, Zhu Y, Zhang H, Zhou C, Shen H, Dou X, Su Y, Wang K, Zou J, Han W. Identification of genes involved in inbreeding depression of reproduction in Langshan chickens. Animal Bioscience. 2021;34(6):975–984. doi: 10.5713/ajas.20.0248Xue Q., Li G., Cao Y., Yin J., Zhu Y., Zhang H., Zhou C., Shen H., Dou X., Su Y., Wang K., Zou J., Han W. Identification of genes involved in inbreeding depression of reproduction in Langshan chickens // Animal Bioscience. 2021. Vol. 34. № 6. Р. 975-984. doi: 10.5713/ajas.20.0248Doekes HP, Bijma P, Windig JJ. How depressing is inbreeding? A meta-analysis of 30 years of research on the effects of inbreeding in livestock. Genes (Basel). 2021;12(6):926. doi: 10.3390/genes12060926Doekes H.P., Bijma P., Windig J.J. How depressing is inbreeding? A meta-analysis of 30 years of research on the effects of inbreeding in livestock // Genes (Basel). 2021. Vol. 12. № 6. Р. 926. doi: 10.3390/genes12060926Han W, Xue Q, Li G, Yin J, Zhang H, Zhu Y, Xing W, Cao Y, Su Y, Wang K, Zou J. Genome-wide analysis of the role of DNA methylation in inbreeding depression of reproduction in Langshan chicken. Genomics. 2020;112(4):2677–2687. doi: 10.1016/j.ygeno.2020.02.007Han W., Xue Q., Li G., Yin J., Zhang H., Zhu Y., Xing W., Cao Y., Su Y., Wang K., Zou J. Genome-wide analysis of the role of DNA methylation in inbreeding depression of reproduction in Langshan chicken // Genomics. 2020. Vol. 112. № 4. P. 2677-2687. doi: 10.1016/j.ygeno.2020.02.007Stephens JC, Gilbert DA, Yuhki N, O’Brien SJ. Estimation of heterozygosity for single-probe multilocus DNA fingerprints. Molecular Biology and Evolution. 1992;9(4):729–743. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a040755Stephens J.C., Gilbert D.A., Yuhki N., O’Brien S.J. Estimation of heterozygosity for single-probe multilocus DNA fingerprints // Molecular Biology and Evolution. 1992. Vol. 9. № 4. P. 729-743.