CC BY
101
Иммуногенетическая детекция крупного рогатого скота РХ по гену каппа-казеин
Н.Я. Кулумаева, аспирантка, Д.В. Козлов, д.м.н, профессор, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, Республика Хакасия
В настоящее время в молочном животноводстве страны главной задачей является увеличение продуктивности животных и получение молочной продукции высокого качества. Решение этой задачи во многом зависит от эффективности селекционно-племенной работы. Селекционная работа, основанная только на традиционных подходах, не может в полной мере удовлетворить современным требованиям отрасли.
Эффективность селекции можно значительно повысить путем использования методов молекулярной генетики. С развитием молекулярной генетики становится возможной идентификация генов, напрямую или косвенно связанных с хозяйственно-полезными признаками. Выявление предпочтительных с точки зрения селекции вариантов таких генов позволит дополнительно к традиционному отбору животных проводить селекцию непосредственно на уровне ДНК. Преимущество ДНК-технологий заключается в том, что можно определить генотип животного независимо от пола, возраста и физиологического состояния особей, что является важным фактором в селекционной работе.
Выявление новых генов позволяет начать поиск взаимосвязи между обнаруженным геном и различными признаками, в том числе продуктивными. Такие исследования имеются по генам, отвечающим за синтез белков молока. Исследованиями ряда ученых установлена положительная взаимосвязь генотипа коров по локусу каппа-казеина с признаками белковомолочности и технологических свойств молока. Желательным для производства сыров и творога является молоко, полученное от коров с гомозиготным ВВ-геноти-пом. Молоко коров с генотипом ВВ по каппа-казеину обладает более высоким содержанием белка и под действием сычужного фермента свертывается раньше, чем молоко коров с генотипом АА.
Таким образом, ген каппа-казеина В является важным селекционным критерием для молочных пород крупного рогатого скота. Особую значимость приобретает изучение полиморфизма гена каппа-казеина у животных новой краснопестрой породы, созданной путем скрещивания симментальских коров с быками голштинской породы, в целях сохранения высоких сыродель-ческих качеств молока, свойственных животным симментальской породы, и дальнейшего совер-
шенствования в направлении увеличения белко-вомолочности.
Целью наших исследований является изучение полиморфизма гена каппа-казеина в популяции симментальской породы крупного рогатого скота и определение взаимосвязи молочной продуктивности с различными генотипами каппа-казеина.
Все представленные в диссертации данные получены впервые. Выявлен полиморфизм гена каппа-казеина у крупного рогатого скота, разводимого в Республике Хакасия, с использованием методов ДНК-диагностики.
В наших исследованиях проведено ДНК-тес-тирование локуса гена каппа-казеина у 96 голов коров, принадлежащих ОПХ «Солнечное», и 41 головы коров симментальской породы, принадлежащих ОАО «Россия». От данных животных отобраны пробы крови. Забор крови осуществлялся из яремной вены животного стерильной иглой с соблюдением правил асептики и антисептики в стерильные пробирки в количестве 30—50 мл. Биологический материал транспортировали в охлажденном виде при -40°С. Кровь консервировали с помощью гепарина — 0,01 мл на пробу.
Выделение ДНК из крови исследуемых животных осуществляли методом выделения ДНК на стекле, разработанном лабораторией Медиген. Метод выявления полиморфизма гена каппа-казеина проводили по методике Л.А. Калашниковой и др. [1].
Для амплификации фрагмента IV гена каппа-казеина использовались следующие праймеры:
Bocas A: 5'-ATC TGC TGA GCA GGT ATC CTA GTT ATG G-3'.
Bocas B: 5'-CCA AAA GTA GAG TGC AAC AAC ACT GG-3'.
В реакционной смеси концентрация MgCl составляет 2 мМ.
Амплификацию проводили в следующем режиме:
94°С-1 мин. — денатурация;
62°С-1 мин. — отжиг праймеров;
72°С-1,5 мин. — синтез.
Полученный в результате амплификации продукт 883 пн инкубировали в течение 12 час. при 37°С с рестриктазой PstI.
Для проведения ПЦР были синтезированы праймеры:
Bocas A 5'-ATG TGC TGA GCA GGT ATGATCCTA GTT ATG -3'.
В ocas B: 5'-CCA AAA GTA GAG TGC AAC AAC ACT GG-3'.
В результате исследований установлено, что у коров ОПХ «Солнечное» частота гомозиготного генотипа АА составляет 55,7%, т.е. 54 головы имеют данный генотип. Частота гетерозиготного генотипа АВ составила 40,2% (39 голов), ВВ — 4,1% (4 головы). Соответственно частота аллеля А гена каппа-казеина равняется — 0,758, аллеля В — 0,242. По коровам ЗАО «Россия» частота встречаемости генотипов каппа-казеина соответственно составила: АА — 46,3% (19 голов); АВ — 44% (18 голов) и ВВ — 9,7% (4 головы). Частота аллеля А у коров равна 0,682, аллеля В — 0,317. В среднем по хозяйствам частота встречаемости гена каппа-казеина составила АА — 50,1%, АВ — 42,1%, ВВ — 6,9%. В среднем частота встречаемости аллелей гена каппа-казеина у исследованного поголовья животных симментальской породы составляет: А — 0,72, В — 0,28.
Наблюдается нарушение генного равновесия в данной популяции крупного рогатого скота по локусу каппа-казеина. Сдвиг генного равновесия произошел за счет увеличения фактической численности гомозиготных животных, обладающих генотипом АА и ВВ.
Идентификация казеиновых генотипов у пород крупного рогатого скота проводится в ведущих генетических центрах мира. Имеются литературные данные о частоте встречаемости аллельных вариантов каппа-казеина широко распространенных в мире пород.
Частота встречаемости желательного аллеля В каппа-казеина у голштинской породы составляет от 0,15 [2] до 0,26 [3]. У симментальской породы, согласно данным Л&зісек D. [4], частота встречаемости В-аллеля — 0,56.
Анализ локуса гена каппа-казеина у исследуемой популяции крупного рогатого скота симментальской породы показал, что частота встречаемости желательного В-аллеля в связи с увеличением доли генов голштинов несколько снизилась по сравнению с симментальской породой и составила 0,28.
Исследования многих авторов показывают, что показатели молочной продуктивности в определенной степени зависят от генотипа животных
по генам, кодирующим синтез молочных белков [5-9].
В связи с этим нами были проведены исследования по изучению влияния аллельных вариантов гена каппа-казеина на молочную продуктивность животных симментальской породы.
По результатам тестирования коров методом ДНК-диагностики были сформированы три группы с генетическими вариантами гена каппа-казеина АА, АВ и ВВ. У коров нами были изучены следующие показатели молочной продуктивности: удой за лактацию, содержание жира и белка в молоке.
Коровы, носители генотипа ВВ, имеют превосходство по молочной продуктивности в сравнении с другими вариантами, а в стаде ОПХ «Солнечное» — еще и преимущество по содержанию белка в молоке. Превышение составляет 616,3 кг по молоку и 0,05% по белку.
Известно, что успех селекции во многом зависит от наличия корреляционных связей между признаками. Многочисленными исследованиями показана отрицательная корреляция между удоем и содержанием жира и белка в молоке. В таблице 2 показана корреляционная связь между важнейшими селекционируемыми признаками молочного скота с учетом генотипов по гену каппа-казеина.
У коров с АА и АВ генотипами каппа-казеина выявлена либо слабо положительная, либо отрицательная взаимосвязь между основными молочными признаками.
Так, у коров с АА генотипом в стаде ОАО «Россия» наблюдается отрицательная корреляция между удоем и содержанием белка (-0,4708). Аналогичная зависимость наблюдается и по коровам с генотипами АВ в ОПХ «Солнечное». В то же время у коров в обоих стадах с генотипом ВВ каппа-казеина выявлена положительная взаимосвязь удоя с содержанием жира и белка в молоке, что свидетельствует о перспективности ведения селекции с учетом этого генотипа.
Таким образом, на основании результатов проведенных исследований по изучению полиморфизма гена каппа-казеина в популяции сим-
1. Продуктивность коров с различными генотипами каппа-казеина
Генотип п Удой, кг Жир, % Белок, % Кол-во молочного жира, кг Кол-во общего белка, кг
ОПХ «Солнечное»
АА 54 2107,9±347,09 3,56±0,19 2,89±0,21 75,13±13,73 61,00±11,93
АВ 39 2120,25±344,93 3,55±0,15 2,87±0,17 75,45±13,11 60,71±9,89
ВВ 4 2142,25±327,70 3,55±0,3 2,94±0,48 76,76±18,78 63,62±17,61
ОАО «Россия»
АА 19 2789,5±151,9 3,64±0,03 2,93±0,04 10,76±5,71 81,09±4,11
АВ 18 2773,9±143,3 3,68±0,03 2,88±0,05 102,36±5,56 79,84±4,33
ВВ 4 4305,8±265,3 3,65±0,03 2,88±0,06 124,31±10,31 98,42±8,96
Примечание: Р<0,001
2. Корреляционная связь признаков продуктивности коров с учетом генотипов каппа-казеина, г
Генотипы Удой-жир Удой-белок Жир-белок
ОПХ «Солнечное»
АА 0,1204 0,1704 -0,0941
АВ 0,0974 -0,1687 -0,2066
ВВ 0,5431 0,5431 0,4016
ОАО «Россия»
АА 0,2054 -0,4708 -0,7091
АВ 0,2765 0,0224 -0,4875
ВВ 0,5108 0,5639 -0,3895
ментальской породы крупного рогатого скота и определение взаимосвязи молочной продуктивности с различными генотипами каппа-казеина, можно сделать вывод, что коровы с гомозиготным генотипом ВВ имеют более высокие показатели по молочной продуктивности и по содержанию общего белка в молоке. Для повышения молочной продуктивности и белковомолочности рекомендуем проводить тестирование животных по гену каппа-казеин, с помощью методов ДНК-диагностики, с целью увеличения численности и
рационального использования животных, имеющих в своем геноме желательный аллель В гена каппа-казеина.
Литература
1. Калашникова, JI.A. ДНК-технологии оценки сельскохозяйственных животных / JI.A. Калашникова, И.М. Дунин,
B.И. Глазко, Н.В. Рыжова, Е.П. Голубина: Изд-во ВНИИ плем. Лесные Поляны, 1999. 148 с.
2. Schmidt D.G. Starch gel electrophoresis of k-casein // Biochemica et Biophysica Acta 1964. V.90. P. 411—414.
3. Woychik J.H. Phenotyping k-casein // Journal of Dairy Science. 1965. V. 48. P. 496-497.
4. Vasicek D., Ukrin P., Chtnek P. et al. Getnotyping of kappa-casein in different cattle breeds in Slovakia // J. Zivocisna Yyroba. 1995. Vol. 40. P. 241-244.
5. Митюков, А.С. Генетическая обусловленность внутрипо-родных количественных вариаций полиморфных систем белков молока: автореф. дис... канд. с.-х. наук. Л., 1974. 20 с.
6. Жебровский, Л.С. Селекционно-генетические основы белкового состава молока коров. М.: Колос, 1978.
7. Тарасевич, Л.Ф. Генетический полиморфизм белков молока стада черно-пестрой породы племзавода «Лесное» и молочная продуктивность / Л.Ф. Тарасевич, Т.А. Павлюченко // Материалы 16-й Междунар. конф. по группам крови и биохим. полиморфизму животных. Ленинград, 1979. Т. 2.
C. 121-127.
8. Стрекозов, Н.И. Белковый состав молока и биохимический полиморфизм его фракций / Н.И. Стрекозов, Н.В. Сив-кин, Б.С. Иолчиев // Вестник Россельхозакадемии. 1996. № 1. С. 52-53.
9. Иолчиев, B.C. Взаимосвязь системы каппа-казеина с молочной продуктивностью коров / B.C. Иолчиев, В.И. Сель-цов // Зоотехния. 1999. № 6. С. 4—5.
