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 Lumumba2003410.22363/2312-797X-2024-19-2-324-336IQHVVGGenetics and plant breedingГенетика и селекция растенийResearch ArticleThe effect of LGB gene polymorphism on milk productivity indicators of Kholmogorsky cowsВлияние полиморфизма гена LGB на показатели молочной продуктивности коров холмогорской породыhttps://orcid.org/0000-0003-1302-29653906-2286KhudyakovaNatalya A.ХудяковаНаталья Александровна

Candidate of Agricultural Sciences, Researcher, Laboratory of Innovative Technologies in the Agro-Industrial Complex

кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории инновационных технологий в АПК

nata070707hudyakova@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0007-6952-96658931-0882ShchipakovaEkaterina N.ЩипаковаЕкатерина Николаевна

Junior Researcher, Laboratory of Innovative Technologies in the Agro-Industrial Complex

младший научный сотрудник лаборатории инновационных технологий в АПК

schipakova.katerina@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0004-1155-03398130-4713KashinAndrey S.КашинАндрей Сергеевич

Junior Researcher, Laboratory of Innovative Technologies in the Agro-Industrial Complex

младший научный сотрудник лаборатории инновационных технологий в АПК

a9523005321@yandex.ruN. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesФедеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лавёрова Уральского отделения Российской академии наук30082024192VOL 19, NO2 (2024)ТОМ 19, №2 (2024)32433606092024Copyright ©; 2024, Khudyakova N.A., Shchipakova E.N., Kashin A.S.Copyright ©; 2024, Худякова Н.А., Щипакова Е.Н., Кашин А.С.2024Khudyakova N.A., Shchipakova E.N., Kashin A.S.Худякова Н.А., Щипакова Е.Н., Кашин А.С.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/20034

In modern breeding work, considerable attention is paid to genetic resources of cattle, genetic assessment of which, with proper crossbreeding and selection, can increase efficiency of the entire industry. One way to realize the genetic resources of animals is to use information about polymorphism of milk productivity genes. The aim of the study was to determine polymorphism of β-lactoglobulin gene in in Kholmogorsky cows and to identify its effect on economically valuable milk indicators. The experiments were carried out on the breeding stock of Kholmogorsky breed in “Kholmogorsky Plemzavod”. The genotype of the studied animals for LGB gene was determined by PCR RFLP using Hae III restriction endonuclease. It was established that the allele B of the β-lactoglobulin gene was dominant in the genome of the studied sample of cows and its frequency of occurrence was 68%, while the most common genotype was AB (47.4%). To assess the effect of different LGB genotypes on milk productivity and milk quality of Kholmogorsky cows, productivity indicators for the last completed lactation were combined into subgroups depending on the genotypes and compared with each other. Most likely, the uniqueness of the Kholmogorsky breed, expressed not only in terms of milk productivity, exterior and constitution, but also in the gene pool, influenced the discrepancy between the obtained results and general patterns. Firstly, in our case, B allele has a positive effect both on qualitative and technological characteristics of milk, and on quantitative indicators of milk productivity. Secondly, the largest value of milk yield and the mass fraction of dry matter belongs to animals with the AB genotype. We recommended to include the procedure for assessing polymorphism of LGB gene in a set of breeding and production work activities to increase the economic efficiency of the enterprise. Such a step will also contribute to the further comprehensive study of this gene as a breeding marker.

В современной селекционной работе уделяется немалое внимание генетическим ресурсам крупного рогатого скота (КРС), оценка которых при грамотном проведении скрещивания и отбора может повысить эффективность всей отрасли в целом. Один из способов реализации генетических ресурсов животных - оперирование информацией о полиморфизме генов молочной продуктивности. Цель исследования - определить полиморфизм гена бета-лактоглобулина у коров холмогорской породы и выявить его влияние на хозяйственно-ценные показатели молока. Исследования провели на маточном поголовье КРС холмогорской породы АО «Холмогорский Племзавод». Генотип исследуемых животных по гену LGB определяли методом ПЦР ПДРФ с использованием эндонуклеазы рестрикции Hae III. Установлено, что аллель В гена бета-лактоглобулина является доминирующим в генофонде исследуемой выборки коров и его частота встречаемости равна 68 %, при этом самый распространенный генотип - АВ (47,4 %). Для оценки влияния разных генотипов LGB на молочную продуктивность и качество молока коров холмогорской породы показатели продуктивности за последнюю завершенную лактацию объединили в подгруппы в зависимости от генотипов и сравнили между собой. Скорее всего, уникальность холмогорской породы, выраженная не только в показателях молочной продуктивности, экстерьера и конституции, но и в генофонде, повлияла на расхождение полученных результатов с общими закономерностями. Во-первых, в нашем случае, аллель B положительно влияет не только на качественные и технологические характеристики молока, но и на количественные показатели молочной продуктивности. Во-вторых, наибольшая величина удоя и массовой доли сухих веществ принадлежит животным с генотипом AB. Рекомендуется включение процедуры оценки полиморфизма гена LGB в комплекс мероприятий селекционной-производственной работы для повышения экономической эффективности предприятия. Подобный шаг также поспособствует дальнейшему комплексному изучению этого гена как селекционного маркера.

β-lactoglobulin proteinbreeding stockgenotypinggenotypeallelequalitative characteristics of milkquantitative characteristics of milkбелок β-лактоглобулинматочное поголовьегенотипированиегенотипаллелькачественные характеристики молокаколичественные характеристики молокаРабота подготовлена в рамках выполнения темы государственного задания ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН «Молекулярно-генетическая оценка сельскохозяйственных животных по селекци- онным и хозяйственно-полезным признакам в условиях арктических и субарктических территорий РФ» (FUUW‑2024–0006) (регистрационный номер — 1023032200133–8–4.2.1).The research was performed under the state task of N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences ‘Molecular genetic assessment of farm animals for breeding and economically useful traits in the Arctic and subarctic territories of the Russian Federation’ (FUUW‑2024–0006) (no. 1023032200133–8–4.2.1).Indyk HE, Hart S, Meerkerk T, Gill BD, Woollard DC. The β-lactoglobulin content of bovine milk: Development and application of a biosensor immunoassay. International Dairy Journal. 2017;73:68–73. doi: 10.1016/J.idairyj.2017.05.010Indyk H.E., Hart S., Meerkerk T., Gill B.D., Woollard D.C. The β-lactoglobulin content of bovine milk: Development and application of a biosensor immunoassay // International Dairy Journal. 2017. Vol. 73. P. 68-73. doi: 10.1016/j.idairyj.2017.05.010Fedotova NV, Lozovaya GS. Beta-lactoglobulin polymorphism and evaluation of milk productivity of black-and-white cows of different genotypes. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2011;(6):57–60. (In Russ.).Федотова Н.В., Лозовая Г.С. Полиморфизм бета-лактоглобулина и оценка молочной продуктивности черно-пестрых коров разных генотипов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2011. № 6. С. 57-60.Pogorelskiy IA, Pozovnikova MV. Polymorphism of β-lactoglobulin gene in black and white cattle population and the effect of β-lactoglobulin gene on cow’s milk productivity indicators. Genetics and breeding of animals. 2014;(1):45–47. (In Russ.).Погорельский И.А., Позовникова М.В. Полиморфизм гена бета-лактоглобулина (BLG) в стаде крупного рогатого скота черно-пестрой породы и взаимосвязь его генотипов с показателями молочной продуктивности // Генетика и разведение животных. 2014. № 1. С. 45-47.Ahmetov TM, Tjulkin SV, Zaripov OG. Beta-lactoglobulin gene polymorphism in livestock herds. Scientific notes Kazan Bauman state academy of veterinary medicine. 2010;202:36–41. (In Russ.).Ахметов Т.М., Тюлькин С.В., Зарипов О.Г. Полиморфизм гена бета-лактоглобулина в стадах крупного рогатого скота // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2010. Т. 202. С. 36-41.Tyulkin SV. Milk productivity and milk quality of cows with different beta-lactoglobulin genotypes. Mezhdunarodnaya nauchno-­prakticheskaya konferentsiya, posvyashchennaya pamyati Vasiliya Matveevicha Gorbatova. 2018;(1):258–259. (In Russ.).Тюлькин С.В. Молочная продуктивность и качество молока коров с разными генотипами бета-лактоглобулина // Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти Василия Матвеевича Горбатова. 2018. № 1. С. 258-259.Di Gregorio P, Di Grigoli A, Di Trana A, Alabiso M, Maniaci G, Rando A, et al. Effects of different genotypes at the CSN3 and LGB loci on milk and cheese making characteristics of the bovine Cinisara breed. International Dairy Journal. 2017;71:1–5. doi: 10.1016/j.idairyj.2016.11.001Di Gregorio P., Di Grigoli A., Di Trana A., Alabiso M., Maniaci G., Rando A., Valluzzi C., Finizio D., Bonanno A. Effects of different genotypes at the CSN3 and LGB loci on milk and cheese making characteristics of the bovine Cinisara breed // International Dairy Journal. 2017. Vol. 71. P. 1-5. doi: 10.1016/j.idairyj.2016.11.001Singh U, Deb R, Kumar S, Singh R, Sengar G, Sharma A. Association of prolactin and beta-lactoglobulin genes with milk production traits and somatic cell count among Indian Frieswal (HF × Sahiwal) cows. Biomarkers and Genomic Medicine. 2015;7(1):38–42. doi: 10.1016/j.bgm.2014.07.001Singh U., Deb R., Kumar S., Singh R., Sengar G., Sharma A. Association of prolactin and beta-lactoglobulin genes with milk production traits and somatic cell count among Indian Frieswal (HF × Sahiwal) cows // Biomarkers and Genomic Medicine. 2015. Vol. 7. № 1. P. 38-42. doi: 10.1016/j.bgm.2014.07.001Kyselová J, Ječmínková K, Matějíčková J, Hanuš O, Kott T, Štípková M, et al. Physiochemical characteristics and fermentation ability of milk from Czech Fleckvieh cows are related to genetic polymorphisms of β-casein, κ-casein, and β-lactoglobulin. Asian-­Australas Journal of Animal Sciences. 2019;32(1):14–22. doi: 10.5713/ ajas.17.0924Kyselová J., Ječmínková K., Matějíčková J., Hanuš O., Kott T., Štípková M., Krejčová M. Physiochemical characteristics and fermentation ability of milk from Czech Fleckvieh cows are related to genetic polymorphisms of β-casein, κ-casein, and β-lactoglobulin // Asian-Australas J Anim Sci. 2019. Vol. 32. P. 14-22. doi: 10.5713/ ajas.17.0924Dolmatova IY, Gareeva IT, Ilyasov AG. Effects of genetic variants of beta-lactoglodulin gene in cattle milk production. Vestnik Bashkir State Agrarian University. 2010;(1):18–22. (In Russ.).Долматова И.Ю., Гареева И.Т., Ильясов А.Г. Влияние полиморфных вариантов гена бета-лактоглобулина крупного рогатого скота на молочную продуктивность // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2010. № 1. С. 18-22.Mahmoudi P, Rostamzadeh J, Rashidi A, Zergani E, Razmkabir M. A meta-analysis on association between CSN3 gene variants and milk yield and composition in cattle. Animal Genetics. 2020;51(3):369–381. doi: 10.1111/age.12922Mahmoudi P., Rostamzadeh J., Rashidi A., Zergani E., Razmkabir M. A meta-analysis on association between CSN3 gene variants and milk yield and composition in cattle // Animal Genetics. 2020. Vol. 51. P. 369-381. doi/10.1111/age.12922Rachkova EN. The heritability of milk productivity depending on polymorphism gene beta-lactoglobulin. Scientific notes Kazan Bauman state academy of veterinary medicine. 2016;226(2):209–213. (In Russ.).Рачкова Е.Н. Наследуемость молочной продуктивности в зависимости от полиморфизма гена бета-лактоглобулина // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2016. Т. 226. № 2. С. 209-213.Tyulkin SV. The effect of cows genotype on their productivity and milk quality. Food systems. 2018;1(3):38–43. (In Russ.). doi: 10.21323/2618–9771–2018–1–3–38–43Тюлькин С.В. Влияние генотипа коров на их продуктивность и качество молока // Пищевые системы. 2018. Т. 1. № 3. С. 38-43. doi: 10.21323/2618-9771-2018-1-3-38-43Pavlova NI, Filippova NP, Chugunov AV, Dodokhov VV. Polymorphism of CSN3, LGB and PRL genes of cattle, bred in the Sakha (Yakutia) republic. Achievements of science and technology in agribusiness. 2016;30(11):103–106. (In Russ.).Павлова Н.И., Филиппова Н.П., Чугунов А.В., Додохов В.В. Полиморфизм генов CSN3, LGB и PRL у крупного рогатого скота, разводимого в Республике Саха (Якутия) // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 11. С. 103-106.Kalashnikova LA, Khabibrakhmanova YA, Bagal IE, Yaluga VL, Prozherin VP. Assessment of polymorphism of complex genotypes CSN3, LGB, PRL, GH, LEP and dairy productivity in Kholmogory cows. Dairy and meat cattle breeding. 2019;(2):14–17. (In Russ.).Калашникова Л.А., Хабибрахманова Я.А., Багаль И.Е., Ялуга В.Л., Прожерин В.П. Оценка полиморфизма комплексных генотипов CSN3, LGB, PRL, GH, LEP и молочной продуктивности у холмогорских коров // Молочное и мясное скотоводство. 2019. № 2. С. 14-17.