CC BY
24
УДК 619:616.98
Ключевые слова: калмыцкая порода, генетические маркеры, морфологические признаки, молекулярные методы, полиморфизм ДНК, биоразнообразие ISSR-фингерпринтинга, турано-монгольская группа
Key words: Kalmyk breed, genetic markers, morphological signs, molecular methods, polymorphism of DNA, biodiversity of ISSR-fingerprinting, Bos taurus turano-mongolicus
Генджиева О. Б., Сулимова Г. Е.
АНАЛИЗ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ МЕЖДУ ПОРОДАМИ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ТУРАНО-МОНГОЛЬСКОЙ ГРУППЫ НА ОСНОВЕ ДНК-ПОЛИМОРФИЗМА
THE ANALYSIS OF MUTUAL RELATIONS BETWEEN BREEDS OF HORNED CATTLE OF THE TURANO-MONGOLIAN GROUP ON THE BASIS OF DNA POLYMORPHISM
'ФГБОУ ВПО «Калмыцкий Государственный Университет» Адрес: 358000, г. Элиста, ул. Пушкина, 11
'Kalmyk State University Address: 358000, Russia, Elista, Pushkin str., '' 2Институт общей генетики им. Н. И Вавилова РАН Адрес: 119991, Москва, ул. Губкина, 3 2N. I. Vavilov Institute of the General Genetics of the RAS Address: ''999', Russia, Moscow, Gubkin str., 3
Генджиева Ольга Бекяевна, к. в. н., доцент каф. зоотехнии1
Gendzhieva Olga B., Ph.D., Associate Professor of the Zootechnics Dept.' Сулимова Галина Ефимовна, д. б. н., проф., зав. отделом генетики животных2
Sulimova Galina E., Doctor of Biology Science, Professor, Head of the Dept. of Animal Genetics2
Аннотация. Метод ISSR-фингерпринтинга был применен при изучении генетического разнообразия и дифференциации якутской, калмыцкой и монгольской пород и установления их филогенетических отношений. Все три анализируемые породы относятся к подвиду Bos taurus turano-mongolicus, к которому ранее относились 8 пород. К настоящему времени сохранились только три: калмыцкий, якутский и монгольский скот. Гипотеза о независимом от монгольского скота формировании аборигенного скота Якутии нашими данными не подтверждается. Калмыцкий скот, по-видимому, в большей степени сохранил сходство с древней прародительской формой турано-монгольского скота и является более древним. Для окончательного решения вопроса о происхождении калмыцкого скота необходимы дальнейшие исследования с привлечением пород индийского скота, бантенга и пород, ведущих свое происхождение от дикого азиатского скота.
Summary. The method of ISSR-fingerprinting has been applied at studying of genetic variety and differentiation of the Yakut, Kalmyk and Mongolian breeds and establishment of their phylogenetic relations. All three breeds analyzed refer to subspecies Bos taurus turano-mongolicus which used to include 8 breeds. So far there are only three breeds remained: Kalmyk, Yakut and Mongolian cattle.
Our data doesn't prove the hypothesis that aboriginal cattle of Yakutia formed independently of Mongolian cattle. Kalmyk cattle appears to keep similarity in a greater degree with ancient progenitor form of Turano-Mongolian cattle and to be more ancient. The final solution to a question of the origin of Kalmyk cattle requires further studies also on breeds of Indian cattle, banteng and breeds coming from wild Asian cattle.
Введение
Успехи в развитии генетических исследований обусловлены наличием информативных генетических маркеров. Первоначально в качестве генетических маркеров использовались морфологические (фенотипические) признаки, однако количество информативных маркеров этого типа ограничено. Кроме того, морфологические признаки могут иметь сложный характер наследования и часто зависят от условий внешней среды (Mohan et al., 1997). Развитие молекулярных мето-
дов исследований привело к созданию новые тест-системы, позволившие анализировать генетический полиморфизм на уровне продуктов генов (белковый или биохимический полиморфизм) и на уровне генетического материала клетки (полиморфизм ДНК).
Исследование биоразнообразия имеющихся пород крупного рогатого скота и их генетическая дифференциация являются одной из важнейших проблем генетики сельскохозяйственных животных. В настоящее время повсеместно происходит обеднение
генофонда крупного рогатого скота. Интенсивная селекция на создание высокопродуктивных молочных пород крупного рогатого скота привела к преобладанию в Европе и Северной Америке одной породы - гол-штинской - и резкому сокращению численности других пород, а следовательно и к снижению общего генетического разнообразия крупного рогатого скота. Те же процессы происходят и в России. Россия в первой половине XX в. потеряла более 30 местных пород и отродий рогатого скота. Из 66 пород скота, разводившихся в 80-90-х годах XX в. в бывшем СССР, в 2001 г. в Российской Федерации осталось 33 породы. При этом российские породы КРС охарактеризованы по молекулярно-генетическим маркерам далеко не так широко и систематично, как по белковым, и особенно иммуногенетическим (группы крови), маркерам.
За последние годы в мире резко возрос интерес к изучению генетического разнообразия крупного рогатого скота. С использованием микросателлитного анализа исследуется генетическая структура пород (MacHugh et al., 1997), их происхождение (Cymbron et al., 2005), создана международная программа и база данных по картированию генома Bos taurus (www.ri.bbsrc.ac.uk/bovmap/ bovmap.htm, см. также обзоры: Switonski, 2005; Henderson et al., 2005). Многие ведущие зарубежные институты разрабатывают долгосрочные проекты, посвященные генетическому мониторингу, и в частности ДНК-мониторингу генофонда КРС (например проект Roslin Institute (Edinburg) "Genetic Diversity in Cattle"). Однако исследуются, в основном, европейские и африканские породы. Российские породы скота остаются белым пятном в сфере этих исследований. Исследования проводятся чаще всего с использованием микросателлитного анализа, но при анализе конкретных локусов широко применяются и другие подходы: ПЦР-ПДРФ, SSCP, секвенирование.
В нашем исследовании метод ISSR-фингерпринтинга был применен при изучении генетического разнообразия и дифференциации якутской, калмыцкой и монгольской пород и установлению их филогенетических
отношений. Все три анализируемые породы относятся к подвиду Bos taurus turano-mongolicus, к которому ранее относились восемь пород. К настоящему времени сохранились только три: калмыцкий, якутский и монгольский скот. Вначале предком якутского скота считали зебувидный скот. Однако позднее на основе исследований белкового полиморфизма якутского скота и некоторых родственных ему пород была выдвинута гипотеза о родстве якутской, киргизской, тувинской пород и независимом от монгольского скота формировании аборигенного скота Якутии. Первое упоминание о калмыцкой породе относится к началу XVII в. Некоторые авторы считают несомненным участие индийского скота в происхождении калмыцкой породы, другие - участие бантенга. Есть мнение, что основоположником калмыцкого скота был дикий азиатский скот [1]. Иными словами, вопрос о происхождении калмыцкого и якутского скота и связи его с монгольским скотом до сих пор остается открытым. На молекулярно-генетическом уровне эти породы мало изучены.
Материалы и методы
В работе изучены выборки популяций калмыцкого (n = 90), якутского (n = 69) и монгольского (n = 30) скота, а также монгольских яков (n = 35) в качестве референтной группы. Анализ геномного полиморфизма исследуемых популяций проводили методом ISSR с использованием праймеров (AG)9C и (GA)9C в термоциклере фирмы "MJ Research" (США) "PTC-100". Статистический анализ данных осуществляли с помощью пакетов программ STATISTICA 6.0 и "STRUCTURE".
Результаты и обсуждение
Наибольшее число фрагментов для обоих типов маркеров (AG- и GA-ISSR) отмечено у калмыцкой породы (25 и 14 соответственно), причем доля полиморфных фрагментов по AG-ISSR маркеру также самая высокая (0,82) у этой породы. Среднее число фрагментов на особь (16,500±0,287) выше у якутской породы, по этому параметру она превосходит все другие исследованные породы с высоким уровнем достоверности (0,0001 < Р < 0,029),
однако доля полиморфных фрагментов (0,20) у этой породы существенно ниже, чем у двух других пород (у калмыцкой - 0,82, у монгольской - 0,53). Значения коэффициента внутри-группового сходства, полученные на основе AG-ISSR-анализа, у якутской и монгольской пород одинаковы, однако сильно отличаются от калмыцкой (P < 0,001 и P < 0,002, соответственно). Коэффициент гетерозиготности (по Stephens) у калмыцкой породы в 2-3 раза выше, чем у двух других пород и достоверно отличается от них (P < 0,001). При использовании GA-ISSR-маркера значение среднего числа фрагментов на особь у калмыцкой породы ближе к таковому у монгольской, чем у якутской породы. Калмыцкая и якутская породы достоверно отличаются от монгольской по коэффициенту среднего попарного сходства (P < 0,001), но по уровню геторо-зиготности только калмыцкая порода (0,19) достоверно (P < 0,001) отличается от двух других пород.
Для уточнения вопроса о филогенетических связях исследуемых турано-монголь-ских пород был использован метод главных компонент и построена дендрограмма взаимоотношений между породами. На плоскости главных компонент 1 и 2 все три породы расположены далеко друг от друга. По первой компоненте (вклад которой в совокупную изменчивость составляет 77,3 %) калмыцкая порода далеко отстоит и от якутской, и от монгольской пород. На дендрограмме якутская и монгольская породы формируют совместный кластер, калмыцкий скот довольно далеко отстоит от них (рис. 1).
Таким образом, на основе сравнительного анализа данных можно прийти к заключению об общности происхождения якутской и монгольской пород крупного рогатого скота. Гипотеза о независимом от монгольского скота формировании аборигенного скота Якутии нашими данными не подтверждается. Калмыцкий скот, по-видимому, в большей
Калмыцким
Якутский
Монгольский
Яки
0,10 0,15 0,го 0,25 0,30 0,35
Расстояние
Рис. 1. Дендрограмма взаимоотношений между породами, построенная по методу UPGMA на основе GA-ISSR-полиморфизма. Популяция яков была использована в качестве референтной группы.
степени сохранил сходство с древней прародительской формой турано-монгольского скота и является более древним. Для окончательного решения вопроса о происхождении калмыцкого скота необходимы дальнейшие исследования с привлечением пород индийского скота, бантенга и пород, ведущих свое происхождение от дикого азиатского скота.
Список литературы
1. Моисеева, И. Г. Генофонды сельскохозяйственных животных: генетические ресурсы животноводства России / И. Г. Моисеева, С. В. Уханов, Ю. А. Столповский, Г. Е. Сулимова, С. В. Каштанов ; отв. ред. член-корр. РАН, проф. И. А. Захаров. - М. : Наука, 2006. - 478 с.
2. Сулимова, Г. Е. ДНК-маркеры в генетических исследованиях: типы маркеров, их свойства и области применения / Г. Е. Сулимова // Успехи соврем. биологии. - 2004. - Т. 124. - № 3. - С. 260-271.
3. MacHugh, D. E. Genetic structure of seven European cattle breeds assessed using 20 microsatellite markers / D. E. MacHugh, R. T. Loftus, P. Cunningham, D. G. Bradley // Anim Genet. - 1998. - V 29. - N. 5. -P. 333-340.
4. Troy, C. S. Genetic evidence for Near Eastern origins of European cattle / C. S. Troy, D. E. MacHugh, G. F. Bailey et al. // Nature. - 2001. - V. 410. - P. 1088-1091.
Пройди он-лайн тест по чтению УЗИ-снимков (сонограмм)
в ветеринарии: www.invetbio.spb.ru/uzi-test.php
