Мониторинг структуры эритроцитарных антигенов в генофондном стаде красного горбатовского скота

Полный текст

Введение

Использование групп крови в племенной работе с крупным рогатым скотом возможно в связи с тем, что в крови животных может содержаться более 50 эритроцитарных антигенов. Различные сочетания этих антигенов уникальны для каждого животного, при этом в каждом стаде формируется свое специфическое распределение антигенных частот [1]. Если ген, контролирующий ­какой-либо антиген крови, находится в одной хромосоме с геном, определяющим хозяйственно полезный признак, т. е. сцеплен с ним, то наличие и частота этого антигена может отражать особенности селекционного процесса. Поэтому многие исследователи рекомендуют проводить мониторинг аллелофонда наиболее полиморфных систем групп крови [2].

При этом иммуногенетический анализ позволяет определить степень влияния отдельных производителей как на общий генофонд в целой популяции, так и на формирование аллелофонда у определенных групп животных [3–5].

Кроме этого, данные о группах крови дополняют ДНК анализ, что позволяет более обоснованно устанавливать необходимое количество генофондных хозяйств для каждого вида животных, а также численность животных в них. Помимо постоянного генетического мониторинга в генофондных хозяйствах должна осуществляться и селекционная работа, однако цель ее будет существенно отличаться от традиционной. Здесь основным селекционируемым признаком становится не молочная или иная продуктивность, а аллельный вариант гена. Если мониторинг показывает, что ­какие-то варианты групп крови имеются в стаде в критической концентрации, должны быть приняты меры по их тиражированию.

В.В. Романов и Р.Г. Попов в целях недопущения дальнейшего сужения генетического разнообразия «у якутского скота» предлагают «вести генетический мониторинг по группам крови и желательно по полиморфным белкам с сохранением редких антигенов и генотипов» [6].

Некоторые авторы установили связь антигенных факторов с различными показателями и качествами крупного рогатого скота. А.А. Грашин и В.А. Грашин выявили «в популяции Самарского типа черно-­пестрого скота маркеры, сопряженные с высокой молочной продуктивностью» [7]. М.Е. Гонтов и Д.Н. Кольцов установили «в самарской популяции бурого швицкого скота, что коровы, гомозиготные по аллелю BG₃O₁T₁Y₂E’₃F’₂G, имели повышенную молочную продуктивность. Животные, гетерозиготные по F/V-локусу групп крови, превосходили по удою аналогов, гомозиготных по этому локусу» [8]. Е.А. Кондратюк определил в айрширской породе иммуногенетические маркеры высокой продолжительности жизни: аллели В₁I₁P1A’₁G’’, B₂G₂O₁G’’, Y₂A’₂ [9]. Л.В. Холодова считает в данной породе наиболее желательным наличие у животных антигенов эритроцитов B₂, G, P₂, Q, T₂, B’’, G’, O’, P’, Q’, Е’₃, K’R₁, S₁ [10].

В исследованиях И.Ю. Подречневой, проводимых в костромской породе, были выявлены 20 сочетаний аллелей, чаще других встречающиеся у коров-­долгожительниц [11]. Подытоживая данные сорокалетних исследований, Rocha J.L. at al. установили, что три ассоциации соответствовали критериям согласованности: влияние группы крови C на угол крупа, влияние L на удой и состав молока, и влияние S на выход молочного жира. Локус М, по их мнению, напрямую связан с воздействием на удой и выход белка [12]. И.А. Киселев и др., объединяя результаты исследований эритроцитарных антигенов у быков айрширской, красно-­пестрой и холмогорской пород, установили, что система L положительно связана с продуктивностью их дочерей по удою (r = +0,13) и по массовой доле жира в молоке (r = +0,25), система М — наоборот, отрицательно: r = –0,27 и r = –0,24 соответственно [13].

Однако изучение антигенов по ЕАВ-локусу групп крови в сычевской породе, проведенное Кузьминой Н.В. и др., показало отсутствие статистически значимых различий между гомозиготами и гетерозиготами по продуктивным и воспроизводительным качествам коров [14].

Цель исследования — изучить изменения структуры эритроцитарных антигенов у животных в процессе сохранения генофонда красного горбатовского скота.

Научная новизна — впервые в генофондном стаде красной горбатовской породы проведено исследование эритроцитарных антигенов крови за 15 лет (2007–2022 гг.).

Материалы и методика исследования

Исследования проводили в генофондном хозяйстве «Абабковское» Павловского района Нижегородской области. Изменения антигенного состава в стаде красного горбатовского скота изучали за последние 15 лет (с 2007 по 2022 г.). Кровь для исследования брали у коров-­первотелок методом случайного выбора. Оценку эритроцитарных антигенов животных провели в лаборатории иммуногенетического контроля достоверности происхождения животных ООО «Нижегородское» по племенной работе. От животных брали по одной пробе крови в одноразовые пробирки EDTA для живой крови (6…9 мл) с добавлением антикоагулянта (цитрат натрия) от 9 мл. Забор крови проводили из хвостовой вены по общепринятой методике ветеринарные специалисты хозяйства. Образцы крови помещали в сумку-­холодильник и отправляли в лабораторию в течение 1-2 суток со дня взятия. Статистическую обработку данных выполняли с помощью компьютерной программы Microsoft Excel.

Результаты исследования и обсуждение

Красная горбатовская порода является одной из уникальных локальных российских пород крупного рогатого скота, обладающая рядом ценных хозяйственно полезных признаков, таких как высокая жирность молока, мелкодисперстность молочного жира, повышающая его усвояемость, плотный копытный рог, высокая резистентность к различным заболеваниям и мн.др.

Однако широкое распространение в начале черно-­пестрой породы, а затем голштинской привели к резкому сокращению российских пород, в т. ч. и красной горбатовской, как низкорентабельных.

У коров красной горбатовской породы установили 8 систем групп крови. В 2007 г. в стаде обнаружено 45 антигенов, в 2009 наблюдался спад разнообразия до 38 антигенов, однако в 2010 г. их численность восстановилась и достигла 46, к 2017 г. общее количество антигенов увеличилось на один (47), а в 2022 г. снова насчитывалось 46.

В системе ЕАА установлено 2 антигена: А₁ и А₂. Антиген А₁ имеет не большое распространение — от 8 до 16 %, однако в 2010 г. наблюдался резкий подъем до 50 %. Содержание антигена А₂ более постоянно и находилось на уровне 23…53 % (рис. 1). В 2022 г. ситуация изменилась: содержание антигена А₁ повысилось до 42,63 %, а антигена А₂ снизилось до 6,32 %.

Рис. 1. Изменение частоты антигенов в системе ЕАА с 2007 по 2022 г., доля, %, от исследуемого поголовья
Источник: выполнено О.В. Руденко.
Fig. 1. Change of the antigen frequency in system ЕАA from 2007 to 2022, % of the studied livestock
Source: compiled by O.V. Rudenko.

Самой многочисленной была система ЕАВ, в разные годы в этой системе было установлено от 21 до 28 антигенов. Структура антигенов не постоянна, число некоторых антигенов, имевших широкое распространение в 2007 г. (Y₂ и С₂), в 2017 г. сократилось до 14…32 %. Отмечалось появление новых, ранее не наблюдавшихся антигенов: О₃, О₄, О_х и А’₁. Исчезли из стада такие антигены как К, К’ и Н’’. В 2022 г. резко сократилось количество антигенов В₁ и Т₂ — с 33…55 до 0,53 %, также уменьшилась частота встречаемости антигенов I₁ и I₂ — до 0,53…1,58 %. В этом же году в стаде появились антигены В’ и Р’ с частотой 4,21 и 32,63 % соответственно. Отмечено исчезновение антигенов G₃, T₁, Y₁, E’₂ и P’₂. Утрата отдельных антигенов может косвенно свидетельствовать о потере и других аллелей, имеющих важное хозяйственное значение (рис. 2).

Рис. 2. Изменение частоты антигенов в системе ЕАB с 2007 по 2022 г., доля, %, от исследуемого поголовья
Источник: выполнено О.В. Руденко.
Fig. 2. Change of the antigen frequency in system ЕАB from 2007 to 2022, % of the studied livestock
Source: compiled by O.V. Rudenko.

Система ЕАС в 2007 г. содержала 7 антигенов, в 2009 г. их количество возросло до 8 за счет появления антигенов С₁ и R₂ и удаления L’, в 2010 г. в системе 10 антигенов: снова появляется L’ и добавляется С’, в 2017 г. количество антигенов опять сократилось до 7 за счет потери антигенов С’, L’ и W, последний из которых ранее имел достаточное широкое распространение — от 40 до 57 % (рис. 3). В 2022 г. мы наблюдали исчезновение антигенов E, R₂ и X₁, при этом снова появились антигены L’ с частотой 26,32 и W — 54,74 %.

Рис. 3. Изменение частоты антигенов в системе ЕАС с 2007 по 2022 г., доля, %, от исследуемого поголовья
Источник: выполнено О.В. Руденко.
Fig. 3. Change of the antigen frequency in system ЕАC from 2007 to 2022, % of the studied livestock
Source: compiled by O.V. Rudenko.

В системе ЕАS наиболее распространенным антигеном был Н’, в 2017 г. его имели 88,52 % коров стада, а в 2022 г. этот антиген обнаружили уже у 90,53 % исследуемых первотелок. После 2007 г. был утерян антиген Н’’, однако в 2022 г. он установлен у 2 голов, что составило 1,05 % от исследуемого поголовья. В 2017 г. появился антиген U’’ с достаточно большой частотой — 22,95 %, но в 2022 г. он снова был утрачен (рис. 4).

Рис. 4. Изменение частоты антигенов в системе ЕАS с 2007 по 2022 г., доля, %, от исследуемого поголовья
Источник: выполнено О.В. Руденко.
Fig. 4. Change of the antigen frequency in system ЕАS from 2007 to 2022, % of the studied livestock
Source: compiled by O.V. Rudenko.

С.П. Бугаев установил, что животные, «у которых были выявлены антигенные факторы H’, А’, A₂, отличались меньшим коэффициентом торможения, а, значит, были более стрессоустойчивыми» [15]. Все три антигена присутствуют в красной горбатовской породе, что, возможно, и обусловливает высокие адаптационные способности этих животных.

Система ЕАF-V имеет 2 антигена, антиген F показал 100%-е распространение в стаде, в 2022 г. зарегистрировано незначительное его сокращение до 96,84 %; по антигену V отмечены колебания от 4 до 37 % в разные годы (рис. 5).

Рис. 5. Изменение частоты антигенов в системах ЕАF-V, EAL, EAJ, ЕАZ, ЕАM с 2007 по 2022 годы, доля, %, от исследуемого поголовья
Источник: выполнено О.В. Руденко.
Fig. 5. Change of the antigen frequency in systems ЕАF-V, EAL, EAJ, ЕАZ, ЕАM from 2007 to 2022, % of the studied livestock
Source: compiled by O.V. Rudenko.

Небольшое, но стабильное распространение отмечено для антигена L — от 6 до 14 %. Увеличилось распространение в стаде антигена Z: от 1,4 % в 2007 г. до 64 % в 2017 г. В 2022 г. появился антиген J: установлен у 34 первотелок, что составляет 17,89 %.

Антиген М появляется в стаде только в 2010 г., скорее всего это связано с использованием производителя — носителя этого антигена. После окончания использования данного производителя распространение антигена сокращалось и к 2022 г. он утерян в стаде.

Таким образом, исследования структуры эритроцитарных антигенов в стаде подтверждают изменения генетической структуры в целом. Без контроля этот процесс в малой замкнутой популяции может привести к дрейфу генов и потере уникальных генов, отличающих красную горбатовскую породу от других красных пород.

Мы также изучили структуру эритроцитарных антигенов у быков-­производителей, используемых в стаде в ОАО «Абабковское» в 2022 г. (таблица).

Частота эритроцитарных антигенов у быков-­производителей /  Frequency of erythrocyte antigens in stud bulls

Группа крови /Blood type	Антиген /Antigen	Кличка и номер быка / Nickname and number of the bull
		Эдельвейс 9535/E’del’vejs 9535	Иран 9525 /Iran 9525	Задор 9099 /Zador 9099	Ветер 9866 /Veter 9866	Восток 9911 /Vostok 9911	Резвый 6569 /Rezvy 6569	Вальтер 6259 /Val’ter 6259	Заказ 9736 /Zakaz 9736	Ручеек 6039 /Rucheyok 6039	Сказочник 9725/Skazochnik 9725
ЕАA	A1	1
	A2		1		1	1
ЕАB	B1								1
	В2							1		1
	G2		1			1
	G3										1
	I2	1	1	1
	O1										1
	Ox						1
	P2							1		1
	Q										1
	Y1				1
	Y2			1		1	1	1		1
	A2’					1
	D’								1
	Е1’		1
	E2’	1		1		1	1
	G’			1				1		1
	I’		1			1
	K’										1
	O’										1
	J2’										1
	Р1’							1	1
	P2’		1
	Q’	1			1	1				1
	Y’			1		1	1
	G1’’			1
ЕАC	C1	1	1	1
	C2			1					1
	E			1				1
	R1									1
	R2	1	1	1		1	1			1
	X1										1
	X2	1				1				1
	С’								1
	W							1	1	1
	W’		1	1
ЕАF-V	F	1	1	1		1	1	1	1	1	1
	V		1	1		1			1
ЕАJ	J			1
ЕАL	L			1							1
ЕАS	S1			1
	S2					1
	U’					1					1
	H’			1		1	1	1		1
ЕАZ	Z					1	1				1
ЕАM	M										1

Источник: выполнено О.В. Руденко.
Source: compiled by O.V. Rudenko.

У данных быков не установлены антигены, которые встречаются у маточного поголовья, G₁, I₁, O₂, O₃, O₄, T₁, T₂, A₁’, E₃’, K, L, U, U’’, H’’. Однако, у этих производителей установлены антигены E₁’, P₁’, W’, J, которых не было у коров. Носителями этих антигенов являются быки Иран 9525 (E₁’, W’), Вальтер 6259 (P₁’), Заказ 9736 (P₁’) и Задор 9099 (W’, J).

Наибольшим набором эритроцитарных антигенов отличаются Задор 9099 (зарегистрировано 17 антигенов в 6 системах) и Восток 9911 (16 антигенов в 6  системах). Сказочник 9725 имеет 12 антигенов в 7 системах, при этом он единственный из быков — носитель антигена М. Наименьшее разнообразие антигенных факторов крови наблюдается у Ветра 9866: антиген А₂ в системе ЕАА, а также антигены Y₁ и Q’ в системе ЕАВ.

Многолетний опыт свидетельствует о том, что наличие производителей, имеющих редкие группы крови, а также гетерогенный подбор родителей с учетом генетических маркеров позволяют достаточно быстро расширить генетическую изменчивость у маточного поголовья, что положительно влияет на продуктивные и адаптационные качества животных.

Вследствие этого очень остро встает вопрос об отборе производителей с редкими антигенами или с антигенами, отсутствующими у маточного поголовья.

Заключение

При более детальном изучении структуры эритроцитарных антигенов у маточного поголовья установлено шесть наиболее распространенных аллелей: по три в локусах АЕВ и АЕС. Чаще всего встречались аллели R₁W и C₁E в системе АЕС, носителями этих аллелей являлись 44,4 % коров. Достаточно большое количество коров имело аллели G’G’’ (36,5 %) и Y₁Y’ (25,4 %) из системы АЕВ. Аллели R₂W из локуса ЕАС и Y₂E’₃Y’ из локуса АЕВ незначительное распространены в стаде, их частота составила 15,9 и 9,5 % соответственно.

Сужение фенотипической и генотипической изменчивости чревато сокращением частоты и без того редких аллелей, а иногда и полной утратой их вследствие дрейфа генов. Таким образом, необходима постановка в ООО «Нижегородское» по племенной работе неродственных быков-­производителей красной горбатовской породы для поддержания генетического разнообразия в породе.

Подбор производителей к маточному поголовью необходимо проводить с учетом антигенного состава крови. Животные с редкими антигенами должны использоваться в большей степени, так как могут быть обладателями других редких генов, характерных для красной горбатовской породы.

Об авторах

Оксана Васильевна Руденко

Нижегородский государственный агротехнологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: imageoks-rud76@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8355-1048
SPIN-код: 8667-7242

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры частной зоотехнии и разведения сельскохозяйственных животных

Российская Федерация, 603107, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 97

Список литературы

Дополнительные файлы