CC BY
38
УДК 636.2.082:577.213.3:575.113
ГЕНОФОНД АБОРИГЕННОГО И МОЛОЧНОГО СКОТА ПО МИКРОСАТЕЛЛИТНЫМ ДНК
Ю.В. ГУЗЕЕВ ООО «Голосеево» г. Киев, Украина, 03041 Е.А. ГЛАДЫРЬ, Н.А. ЗИНОВЬЕВА, Л.К. ЭРНСТ, П.В. ГОРЕЛОВ ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства Россельхозакадемии» п. Дубровицы, Российская Федерация Н.П. ДЕМЧУК Институт разведения и генетики животных НААН Украины с. Чубинское, Бориспольский р-н, Киевская обл., Украина, 08321
(Поступила в редакцию 31.01.2012)
Введение. Серая украинская порода является ярким представителем серого степного скота. Это очень древний скот, который из Восточных степей Украины проник на запад и юго-запад Европы (великое переселение народов, V-VII в. н.э.) через Бессарабию и степные районы Румынии до Паннонской низменности. На севере он распространился до Саратова, на востоке - до Прикаспийской низменности и достиг Пириней в Испании, из Испании он завозился в Англию (парковый скот) и Америку (скот Криолло). Рядом исследователей многократно отмечались ценные наследственно обусловленные качества серого украинского скота, такие как исключительная приспособленность к местным условиям, крепкая конституция, выносливость, мелкоплодие, высокая жизнеспособность, устойчивость к различным заболеваниям, комбинированное направление продуктивности, высокая жирность молока, хорошие мясные качества, первосортное качество кожи и др. [3, 9]. Четверть века назад чистопородное разведение серого украинского скота прекратилось за исключением четырехгенофонд-ных стад в Украине («Поливановка» Днепропетровской обл., «Маркее-во» Херсонской обл., ООО «Фота» Донецкой обл. и «Голосеево» Киевской обл.) и одного в России (экспериментальные хозяйства Сибирского отделения РАН в Республике Алтай).
Цель работы - дать характеристику современной популяции серого украинского скота «Голосеево» Киевской обл. с использованием молекулярно-генетических маркеров, установить генеалогические связи с другими породами, а также оценить возможность использования микросателлитных профилей в качестве критериев определения породной принадлежности особей, происхождение которых вызывает сомнения.
Материал и методика исследований. Материалом для исследований служили пробы крупного рогатого скота серой украинской породы стада «Голосеево» Киевской области (S-Ukr, n = 64). В качестве срав-
нения были использованы чистопородные популяции пород голштин-ская черно-пестрая (Hoist, n = 63), черно-пестрая (Sh_P, n = 31), холмогорская (Holm, n = 131), швицкая (SW, n = 50) и сычевская вазузовского типа (Sych_vaz, n = 125), а также чистопородные и голштинизирован-ные популяции ярославской (Yar, n = 31, Yar_H, n = 31), бестужевской (Best, n = 34, Best_H, n = 17), симментальской (Sim, n = 145, Sim_H, n = = 147) и костромской пород (Kostr, n = 65, Kostr_H, n = 108), пробы ДНК которых поддерживаются в банке ДНК Центра биотехнологии и молекулярной диагностики ГНУ ВНИИЖ Россельхозакадемии.
В качестве молекулярно-генетических маркеров были выбраны микросателлиты - короткие (1-7 п.о.), тандемно расположенные участки ДНК, обладающие высокой степенью полиморфизма. Исследования проводились по 13 локусам: TGLA126, TGLA122, INRA023, ILST005, ЕТН185, ILST006, ВМ1818, ВМ1824, ВМ2113, ЕТН10, ЕТН225, SPS115, TGLA227. Электрофоретическое разделение фрагментов ДНК методом капиллярного электрофореза проводили на приборе Mega Bace 500. Для идентификации аллелей исследованных ло-кусов МС использовали программное обеспечение Genetic Profiler 2.0. Данные об аллелях каждого животного суммировали в электронной таблице Microsoft Excel. Полученная матрица генотипов служила основой для статистической обработки результатов. Статистическую обработку данных проводили с использованием программного обеспечения Structure (версия 2,3.1; 2009), GenAlEx (версия 6; 2006) и PhylipeTreeView (2005). Породную принадлежность животных оценивали по критерию Q - коэффициенту членства каждой из особей в соответствующей популяции (кластере), используя базовый метод, описанный Pritchard с соавторами, с модификацией для малых выборок (Structure, версия 2,0), предложенной Hubisz с соавторами.
Результаты исследований и их обсуждение. Результаты анализа полиморфизма микросателлитов у серого украинского скота в сравнительном аспекте представлены на рис. 1.
№ - среднее число аллелей; № - среднее число эффективных аллелей; I - среднее число информативных аллелей
Рис. 1. Сравнительные исследования полиморфизма 12 микросателлитов у серого украинского скота 50
Как показано на рис. 1, среднее число аллелей на локус варьирует от 5,6±0,5 у бестужевского голштинизированного скота до 9,5±1,1 у симментальского голштинизированного скота. Анализируя полученные данные, следует отметить, что более высоким уровнем полиморфизма характеризуются голштинизированные популяции (за исключением бустужевской породы), что, по всей видимости, является следствием объединения аллелофонда пород. Меньший уровень полиморфизма отмечен в чистопородных популяциях. Низкий уровень полиморфизма в популяции бестужевского голштинизированного скота обусловлен использованием ограниченного числа производителей. Популяция серого украинского скота характеризуется относительно невысоким уровнем полиморфизма микросателлитов: среднее число аллелей на локус составляет 6,4±0,5. Можно предположить, что это является следствием локального разведения.
Существенных различий в числе эффективных и информативных аллелей между изучаемыми популяциями выявлено не было.
В вопросах динамики генетического состава популяций важным параметром является гетерозиготность. Мутационный процесс, различные типы отбора, дрейф генов, неслучайное скрещивание и другие факторы популяционной динамики нередко влияют на гетерозигот-ность популяций [10]. Степень наблюдаемой гетерозиготности является мерой генетической изменчивости в популяции. Частота гетерози-гот - важный показатель, поскольку каждая гетерозигота несет разные аллели и иллюстрирует наличие изменчивости [2]. Однако отмечено, что гетерозиготность не отражает степень генетической изменчивости в популяциях, где часто происходят инбредные скрещивания [1]. Л.А. Животовский [5] предлагает для точной оценки изменчивости популяции учитывать показатель ожидаемой гетерозиготности, рассматривающий уровень аллельного разнообразия. Результаты расчета наблюдаемого и ожидаемого уровней гетерозиготности представлены на рис. 2.
»Но ■ Не □ Но-Не
Но - наблюдаемый и Не -ожидаемый уровни гетерозиготности;
Но - Не - дефицит («-») или избыток («+») гетерозигот
-0,1 О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Рис. 2. Наблюдаемые и ожидаемые уровни гетерозиготности в популяциях крупного рогатого скота различных пород 51
УагН
КОБТГ Н
СЬ_Р
КоБ^
5усЬ чах Бип Н Нои! Виг Е
Но 1т Н Бил БШ Б икг Уаг С
1=3
Вс^Н |--
Как показано на рис. 2, уровень наблюдаемой гетерозиготности варьирует от 61,6 % в группе бестужевского голштинизированного скота до 73,6 % у ярославского голштинизированного скота. В 12 из 14 изучаемых популяций (за исключением черно-пестрого и ярославского голштинизированного скота) отмечается дефицит гетерозигот от 0,2 % у костромского скота до 7,6 % у бестужевского голштинизированного скота. Популяция серого украинского скота характеризуется относительно низким уровнем гетерозиготности (64,7 %) при дефиците гетерозигот, составляющем 5,8 %, что, на наш взгляд, является следствием использования ограниченного числа производителей.
Результаты филогенетического анализа представлены на рис. 3.
Единица в названии породы указывает на использование в селекции голштинского скота
Рис. 3. Дендрограмма филогенетического родства крупного рогатого скота различных пород (по 1983)
Анализ структуры генеалогического дерева (рис. 3) показывает, что формирование кластеров и ветвей носит ярко выраженный породный характер. Первый кластер представлен бурыми (швицкая, костромская) и палево-пестрыми (сычевская, симментальская) породами. Объединение этих пород в единый кластер объясняется географической общностью происхождения (родина швицкого и симментальского скота - Швейцария), а также историческим происхождением пород: при создании костромской породы использовались швицкие быки, а в выведении сычевского скота активно использовались симментальские быки. По краниологической классификации основная масса пород этого кластера относится к группе короткорогого, лобастого (коротколо-бого и длиннолобого) скота - Bostaurusbrachyceros и Bostaurusfrontosus (сычевская порода).
Второй кластер образуют породы черно-пестрого корня: голштин-ская черно-пестрая, черно-пестрая и бестужевская, а также голштини-зированные популяции старейших пород России: бестужевской и костромской.
Серая украинская порода формирует общий кластер с ярославской породой скота и примыкающей к ним холмогорской породой, характе-
52
ризующейся наибольшей генетической удаленностью от всех изученных пород крупного рогатого скота. По зоологической систематике эти породы относятся к типу Bostaurusprimegenius. Этот кластер представлен породами, на выведение которых культурные породы оказали минимальное влияние.
Остановимся на характеристике этих пород несколько более подробно. Н.А. Кравченко считает, что существуют две главные версии происхождения серого степного скота. Сторонники первой из них (А.А. Браунер, В.И. Громова и др.) считают его прямым потомком дикого европейского тура. В пользу этого говорит сходство по телосложению, крупности, строению черепа [17], против свидетельствуют отличия в мастях (образованные смешением белых и черных шерстинок у серого скота и черно-бурых с трехцветностью каждой шерстинки у тура) и в строении рогов (у европейского тура они направлены вперед). Сторонники другой версии (О. Роде, И.О. Широких, Н.Н. Колесник и др.) считают серый степной скот коренной породой Азии и Африки, попавшей на Украину и в южные страны Европы в связи с переселением народов с востока на запад. На Украину ее предки могли попасть с половцами, печенегами, хазарами и другими воинственными кочевыми народами, переселившимися в украинские степи из Азии. Происходило ли скрещивание первичного серого скота со скотом другого происхождения? Очевидно, происходило и не могло способствовать образованию различий между современными породами, представленными этим типом. По И.О. Широких (1931), наиболее вероятно, что в сером степном скоте путем скрещивания были издавна объединены полезные особенности не одной, а двух (а может быть, и нескольких) исходных форм, но это происходило в весьма давние времена.
Аналогично серому украинскому скоту в Украине, ярославская порода в России занимала одно из первых мест по численности и широкому распространению. Впервые в специальной литературе название «ярославский скот» появилось в середине XIX в. (А. Ильинский, 1854; Д.А. Реутович, 1854 и др.). Большинство исследователей и специалистов (М.И. Придорогин, И.Н. Чернопятов, И.Ф. Ивашкевич), изучавших этот скот, сходилось на утверждении, что он произошел от простого местного скота путем его улучшения, без заметного влияния животных привозных пород. К таким же выводам приходят и другие исследователи, изучавшие ярославский скот (К.Э. Линдеман, А.П. Пере-пелкин, Ф.В. Сокульский, А.А. Калантар, М.В. Нестеров, Ав.А. Калан-тар, П.Ф. Ярославцев). Таким образом, можно считать бесспорным факт происхождения ярославской породы от местных популяций северно-русского скота, без сколько-нибудь заметного влияния на ее образование животных иностранных пород.
Холмогорская порода считается старейшей породой крупного рогатого скота России. Она создавалась жителями сел и деревень Архангельской губернии на основе скота, завезенного переселенцами из
53
Новгорода (X-XII вв.) и с верховьев Волги (XIII в). Поскольку через Ярославль проходил не только Архангельский скотопрогонный тракт, по которому гурты холмогорских коров шли с севера, но и Сибирский, по которому гурты белого сибирского и калмыцкого скота доставлялись в Санкт-Петербург, часть молочных животных могла остаться на разведение в губернии. По свидетельству Ф.И. Резникова (1957), в XIX в. до трети холмогорских коров имели типичную для ярославок масть - черную с белой головой и черными «очками» вокруг глаз. Д.А. Реутович (1854) считал возможным стихийный порядок скрещивания холмогорского скота с местным ярославским, в то время как А. Ильинский (1854) сообщал о намеренном завозе скота холмогорской породы в конце XVIII в. в Ярославскую губернию.
Таким образом, результаты генеалогического анализа полностью согласуются с данными исторического происхождения изучаемых пород [4, 6-8].
Важным аспектом использования молекулярно-генетической информации является определение породной принадлежности особей на основании анализа их генотипа. С этой целью оценивалась возможность отнесения особи к собственной популяции на основании данных молекулярно-генетического анализа по микросателлитам.
Заключение. Проведенные исследования показали, что из 14 исследованных пород скота только животные серой украинской и ярославской пород в 100 % случаев были отнесены к собственной популяции с коэффициентами членства Q соответственно от 0, 793 до 0, 967 (в среднем 0, 918) и от 0, 650 до 0, 949 (в среднем 0, 867). Таким образом, микросателлитные профили могут быть использованы для определения породной принадлежности особей серой украинской породы, происхождение и чистопородность которых вызывает сомнение.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ай ла, Ф. Введение в популяционную и эволюционную генетику / Ф. Айла. - М.: Мир, 1984. - 232 с.
2. Вейр, Б. Анализ генетических данных / Б. Вейр. - М.: Мир, 1995. - 400 с.
3. Герчиков, Н.П. Крупный рогатый скот / Н.П. Герчиков. - М., 1958. - 348 с.
4. Данкверт, С.А. Скотоводство стран мира / С.А. Данкверт, A.M. Холманов, О.Ю. Осадчая. - М., 2007. - 608 с.
5. Животовский, Л. A. Популяционная биометрия / Л.А. Животовский. - М.: Наука, 1991. - 271 с.
6. Захаров, И. А. Генофонды сельскохозяйственных животных: генетические ресурсы животноводства России / И.А. Захаров. - М.: Наука, 2006. - 462 с.
7. Колесник Н.Н. Эволюция крупного рогатого скота / Н.Н. Колесник. - Душанбе, 1949.
8. Круглов, А.И. Ярославский скот / А.И. Круглов, А.С. Мухачев. - М.: Сельхо-зиздат, 1963. - 344 с.
9. Кравченко, Н.А. Породы мясного скота / Н.А. Кравченко. - Киев: Выща. шк., 1979. - 287 с.
10. Левонтин, Р. Генетические основы эволюции / Р. Левонтин. - М.: Мир, 1978. -351 с.
11. Соколов, И.И. Опыт естественной классификации полорогих / И.И. Соколов // Зоологический ин-т АН СССР. - Л., 1953. - Т. 14.
12. Харинг, Ф. Руководство по разведению животных / Ф. Харинг. - М.: Колос, 1963-1965. - Т. 1-3.
13. Hubisz, М. Inferring weak population structure with the assistance of sample group information / М. Hubisz, D. Falush, М. Stephens // Molecular Ecology Resources, In Press (2009).
14. Nei, M. Accuracy of estimated phylogenetic trees from molecular data / M. Nei, F. Tajima, Y. J. Tateno // Mol. Evol. - 1983. - № 19. - Р. 153-170.
15. Pritchard, J.K. Inference of population structure using multilocus genotype data / J.K. Pritchard, M. Stephens, P. Donnelly // Genetics. - 2000. - № 155. - Р. 945-959.
16. Tautz, D. Hypervariability of simple sequences as a general source for polymorphic DNA markers / D. Tautz // Nucl Acids Res. - 1989. - № 17. - Р. 6463-6471.
17. URL: http: //www. darwin. museum. ru/expos/floor3/Destroy/10 1. htm, дата обращения 13.05.2011.
УДК 636.2.05.061.082.4
СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КРОВИ И АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ В ПЛАЗМЕ СПЕРМЫ
БЫКОВ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ГОЛШТИНСКОЙ ПОРОДЫ ЧЕРНО- И КРАСНО-ПЕСТРОЙ МАСТИ
И.С. КАМЕНСКАЯ, И.З. СИРАЦКИЙ, Е.В. БОЙКО, С.В. КУЗЕБНЫЙ Институт разведения и генетики животных НААН Украины с. Чубинское, Бориспольский р-н, Киевская обл., Украина, 08321 Е.И. ФЕДОРОВИЧ, В.В. ФЕДОРОВИЧ Институт биологии животных НААН г. Львов, Украина, 79034
(Поступила в редакцию 31.01.2012)
Введение. М.И. Вавилов указывал, что селекция - это эволюция, которая направляется волей человека, а систематический анализ эволюции генофонда ведущих заводских стад с подключением комплекса генетических методов, которые составляют экспериментальную базу генетико-селекционного мониторинга, имеет теоретическое и практическое значение [5]. С учетом вышеуказанного актуальным будет проведение постоянного селекционно-генетического мониторинга генофонда племенных стад с целью определения оптимальных путей ведения племенной работы с породой [1].
Цель работы - выявить изменения хромосомного аппарата в крови быков-производителей (геномных, хромосомных, хроматических аномалий) и исследовать влияние хромосомных аномалий на воспроизводительную способность производителей голштинской породы черно - и красно-пестрой масти.
Материал и методика исследований. Исследования проводились на 24 быках-производителях голштинской породы черно- и красно-пестрой масти на базе ДСП «Главный селекционный центр Украины» (г. Переяслав-Хмельницкий Киевской обл.). Материалом для исследования была кровь, взятая из яремной вены животного через специаль-
55
