Микросателлитный анализ крупного рогатого скота калмыцкой породы

Полный текст

Введение

Мясное скотоводство — одно из приоритетных направлений сельского хозяйства в России и играет важную роль в развитии агропромышленного комплекса [1, 2]. Развитие специализированного мясного скотоводства способствует увеличению производства продукции говядины, что напрямую влияет на продовольственную безопасность страны [3]. Увеличение продуктивности животных является основным направлением скотоводства [4], что в свою очередь требует совершенствования племенного дела.

Эффективность племенной работы зависит от такого фактора, как оценка генетической ценности племенных животных. Обязательным условием ведения племенной работы является контроль достоверности происхождения животных. Генетическая сертификация животных стала необходимой процедурой племенного учета и надежным методом идентификации во многих странах [5]. Для установления происхождения животных наиболее эффективен и точен молекулярно-генетический анализ сателлитной ДНК [6, 7]. Она представляет собой последовательности, которые повторяются множество раз в геноме [8, 9]. Каждая повторяющаяся последовательность называется мотивом, состоящим из коротких нуклеотидных повторов [10]. Эти мотивы ограничены уникальными последовательностями, называемыми однокопийными [11]. Одним из наиболее информативных типов сателлитной ДНК являются микросателлитные последовательности, также известные как STR-локусы (STR — short tandem repeat). Эти последовательности состоят из повторов коротких мотивов, которые различаются по числу повторов [12]. Методы молекулярной генетики, основанные на анализе сателлитной ДНК, стали ценным инструментом для селекции животных. Они позволяют более точно определить генетически ценных особей и использовать их для развития более продуктивных и устойчивых поголовий скота [5, 13].

Изучение генетических различий между линиями, племенными стадами важно при чистопородном разведении. Исследование генетического разнообразия позволяет нам понять, насколько различаются гены внутри популяции и между популяциями. Это имеет большое значение для определения генетической основы породных качеств и эффективной селекции [14].

Одним из основных направлений скотоводства в Калмыкии является племенное разведение крупного рогатого скота (КРС) калмыцкой породы. Калмыцкий скот — специализированная порода, отличающаяся высокими продуктивными качествами, крепкой конституцией, относительным долголетием, выносливостью. Кроме того, КРС калмыцкой породы устойчив к неблагоприятным природно-климатическим условиям, неприхотлив в содержании и кормлении. Вышеперечисленные факты позволяют утверждать об уникальности данной породы [15, 16].

Цель исследования — изучение генетического разнообразия популяций крупного рогатого скота калмыцкой породы с использованием микросателлитного анализа.

Материалы и методы исследования

Исследование было проведено на базе Регионального научно-производственного центра по воспроизводству Калмыцкого государственного университета. Для исследования взяли КРС калмыцкой породы, принадлежащий СПК «Плодовитое» Малодербетовского района, в количестве 60 голов. Генетическое тестирование проводили с помощью молекулярно-генетического анализа, с целью контроля достоверности происхождения и идентификации животных на основе ПЦР-анализа по 9 микросателлитным локусам: BM1824, BM 2113, INRA023, SPS 115, TGLA 122, TGLA 126, TGLA 227ETH 10, ETH 225.

Материалом для молекулярно-генетического анализа служила цельная кровь, взятая из яремной вены. Для выделения ДНК использовали набор реагентов «М-Сорб» Синтол (на магнитных частицах). Выделение ДНК из цельной крови проводили согласно стандартному протоколу набора. Для амплификации выделенных ДНК использовали набор реагентов «Синтол» с целью проведения полимеразной цепной реакции и смесь праймеров. Полимеразная цепная реакция проводилась на амплификаторе Bio-Rad C1000 Touch thermal cycler, режимы амплификации были подобраны в зависимости от специфичности каждой пары праймеров.

Полученные ПЦР-продукты детектировали электрофоретическим разделением на агарозном геле с использованием набора AmpliSens. Детекцию проводили в камере горизонтального электрофореза Wide Mini-Sub Cell GT. Визуализация проводилась с помощью системы гель-документирования Clinx Science Instruments СhemiScope 6200Touch.

При обработке экспериментальных данных использовали офисный программный комплекс Microsoft Office с применением программы Excel (Microsoft, США).

Все использованные в анализе микросателлитные локусы принадлежат к перечню, рекомендованному международным обществом генетики животных (ISAG).

Результаты исследований и обсуждение

Генетический анализ популяции калмыцкого скота породы СПК ПР «Плодовитое» проведен с использованием микросателлитных локусов. Результаты исследования показали наличие генетического разнообразия в данной популяции.

Характеристика STR-анализа КРС была проведена по следующим показателям: диапазон аллелей, число аллелей на локус, число информативных аллелей на локус, частота встречаемости, ожидаемая гетерозиготность.

Нами установлено, что среднее число аллелей составляет 10,1, при этом число аллелей на локус варьировалось от 7 (BM 1824, SPS 115, ETH 10) до 18 (TGLA 122) (рис. 1). Локусы BM 2113, INRA 023, TGLA 122 и TGLA 227 имеют наибольший диапазон аллелей, а число аллелей на локус составляет соответственно 12, 12, 18 и 12. Наиболее информативными для калмыцкой породы оказались локусы INRA 023, TGLA 122 и TGLA 227. Средняя частота встречаемости одного аллеля на исследуемый локус варьировала от 0,06 до 0,14 (рис. 2).

Рис. 1. Количество аллелей в изучаемых локусах
 Источник: сделано авторами

Рис. 2. Частота встречаемости аллелей
Источник: сделано авторами

Анализ гетерозиготности позволяет оценить генетическую дифференциацию. Уровень наблюдаемой гетерозиготности варьировал от 0,67 (ETH 10) до 0,83 (SPS 115, TGLA 227, ETH 225), а показатели ожидаемой — 0,86 (BM 1824, SPS 115, ETH 10) … 0,92 (BM 2113, INRA 023, TGLA 227) (рис. 3).

Рис. 3. Уровень гетерозиготности
Источник: сделано авторами

Сравнение ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности у калмыцкого скота показало, что у всех 9 исследуемых локусов показатели ожидаемой гетерозиготности превышают наблюдаемую.

Для многих микросаттелитных локусов показателем избытка или недостатка гетерозигот является индекс фиксации. Положительное значение индекса говорит о нехватке гетерозигот, отрицательное — об избытке. Анализ данных показателя индекса фиксации показал, что у 8 локусов данный показатель отрицательный (BM 1824 (–0,22), BM 2113 (–0,26), INRA 023 (–0,26), SPS 115 (–0,18), TGLA 122 (–0,12), TGLA 126 (–0,10), ETH 10 (–0,28), ETH 225 (–0,04) и у 1 локуса (TGLA 227) положительный (1,0).

Таким образом, результаты проведенного молекулярно-генетического анализа по микросателлитным локусам показали, что у исследуемого стада КРС калмыцкой породы уровень генетического разнообразия высок.

Заключение

1. Мы установили, что среднее число аллелей составляет 10,1 в 9 исследуемых STR-локусах крупного рогатого скота калмыцкой породы, с частотой встречаемости одного аллеля 0,06…0,14. Уровень наблюдаемой гетерозиготности варьировал от 0,67 до 0,83, а показатели ожидаемой — 0,86…0,92. Показатель индекса фиксации у 8 локусов отрицательный (от –0,28 до 0,04) и у 1 локуса (TGLA 227) положительный (1,0).
2. Результаты исследования микросателлитных локусов калмыцкой породы свидетельствует о том, что аллелофонд породы разнообразен. В целях дальнейшего улучшения породы в будущем необходимо исследовать генетическую структуру калмыцкой породы.

Об авторах

Виктория Саналовна Убушиева

Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова

Автор, ответственный за переписку.
Email: vicki_93g@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0320-7771
SPIN-код: 1991-8614

научный сотрудник молодежной лаборатории

Российская Федерация, 358000, Республика Калмыкия, г. Элиста, 5 микрорайон, 4 к. КалмГУ

Иван Федорович Горлов

Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции

Email: niimmp@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8683-8159
SPIN-код: 8249-9437

доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН, научный руководитель

Российская Федерация, 400131, г. Волгоград, ул. имени Маршала Рокоссовского, д. 6

Надежда Васильевна Чимидова

Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова

Email: nadezhdatchimidova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3043-091X
SPIN-код: 3221-7432

заведующая молодежной лабораторией

Российская Федерация, 358000, Республика Калмыкия, г. Элиста, 5 микрорайон, 4 к. КалмГУ

Алтана Вадимовна Убушиева

Калмыцкий государственный университет им. Б.Б. Городовикова

Email: ameli-altanas@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9916-7972
SPIN-код: 7219-0185

научный сотрудник молодежной лаборатории

Российская Федерация, 358000, Республика Калмыкия, г. Элиста, 5 микрорайон, 4 к. КалмГУ

Список литературы

Дополнительные файлы