CC BY
87
УДК 636.4.082.12 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДНК -МАРКЕРОВ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ СЕЛЕКЦИИ СВИНЕЙ
И.Г. Рачков, д. с.-х. н.,
В.В. Семенов, д. с.-х. н., проф.,
Л.В. Кононова, к. с.-х. н., доцент,
В.И. Лозовой, к. с.-х. н.,
Л.М. Смирнова
ФГБНУ ВНИИОК
Создание специализированных линий (типов) свиней требует новых подходов, основанных на применении генетических
маркеров, обеспечивающих
желаемый результат в кратчайшие сроки.
Целенаправленное разведение и ускоренная селекция свиней на основе ДНК-диагностики позволяет получить объективный прогноз продуктивности на основе максимальной реализации
генетического потенциала
животных. Исключение из селекционного процесса генотипов с генетически аномальным «грузом» ускоряет процесс селекции по созданию
высокопродуктивных и
резистентных к стрессу популяций свиней.
Ключевые слова: свиноводство, ДНК-диагностика, генетические маркеры, ген RYR-1, селекция, продуктивность свиней
UDC 636.4.082.12
USE OF DNA MARKERS FOR
EFFICIENT BREEDING OF PIGS
Rachkov I.G., Dr. Agr.Sci., Semenov V.V., Dr. Agr.Sci., Kononova L.V., Cand. Agr. Sci., Lozovoy V.I., Cand. Agr. Sci., Smirnova L.M. FGBNU VNIIOK
The creation of specialized lines (types) of pigs requires the new approaches based on the use of genetic markers to provide the desired result in the shortest terms. Purposeful breeding and accelerated selection of pigs based on DNA diagnostics allows us to obtain objective forecast of productivity based on the maximum realization of genetic potential of the animals. The exclusion from the selection process of genotypes with a genetically abnormal «load» speeds up the process of breeding on creation of highly productive and resistant to stress populations of pigs.
Key words: pig breeding, DNA diagnostics, genetic markers, RYR-1 gene, breeding, productivity of pigs
Актуальность темы. На современном этапе селекции свиньи районированных пород не только полностью не реализуют свой генетически обусловленный биологический потенциал, но значительно уступают лучшим породам и линиям, созданным в ряде зарубежных стран с развитым свиноводством. Одним из подходов, способствующим наиболее полной реализации генетического потенциала животных, является использование ДНК-диагностики, в основе которой лежит маркирование признаков продуктивности [1, 2].
Свиньи новых мясных пород в целом характеризуются хорошими откормочными и мясными качествами. Между тем в популяциях свиней новых мясных пород постоянно присутствует определенный процент животных, сочетающих в себе хорошие мясные кондиции с низким качеством мяса и недостатками конституции. Так, многочисленные исследования показали наличие положительной корреляции между селекцией на мясную продуктивность и повышенной чувствительностью свиней к стрессам [3, 4, 5, 6]. Предрасположенность свиней к стрессам имеет генетическую природу, которая затрагивает комплекс генов, кодирующих информацию о белках и ферментах, синтезирующихся в организме свиней в ответ на действие различных стресс-факторов. С помощью ДНК-диагностики стало возможным выявление мутации в одном из генов - RYR-1, которая является причиной чрезмерно острой реакции свиней на стресс-злокачественный гипертермический синдром (MHS). При этом наблюдается ухудшение качества мяса с появлением таких пороков, как PSE (бледное, мягкое, водянистое мясо) и DFD (сухое, темное, плотное мясо) [7, 8].
В связи с этим в Европе принята новая классификация убойных туш свиней (SEUROP - «Европейский стандарт»), в которой уделяется пристальное внимание качеству мяса в зависимости от предрасположенности к стрессу свиней мясных пород. Согласно требованиям SEUROP хряки-производители мясных пород, используемые в селекции и воспроизводстве, не должны быть носителями мутантного аллеля (n) гена RYR-1.
Материал и методы исследования. В связи с этим ученые ВНИИОК вместе со специалистами ЗАО «Артезианское» Новоселицкого района поставили задачу создать интенсивный тип свиней. Главными отличительными особенностями свиней нового типа должны быть высокие показатели скорости роста и качество мясной продуктивности. Животные должны отличаться крепкой конституцией, резистентностью и стойко передавать наследственную информацию по основным генам: стресс-устойчивости, плодовитости и мясности.
При создании нового типа использовались хорошо известные в зоотехнии и проверенные на практике методы разведения. На начальном этапе был проведен выбор исходных пород для межпородного скрещивания и получен достаточный массив помесных животных (КБ ГТ х СМ-1) х Л; далее эти животные разводились в «себе».
Исследования проводили на базе лабораторий свиноводства и иммуногенетики и ДНК-технологий. Объектом исследований являлись свиньи выводимого типа в ЗАО «Артезианское» Новоселицкого района. Выделение ДНК из образцов крови проводилось набором реагентов Diatom™ DNA Prep 100. Полиморфизм гена RYR-1 изучали методом ПЦР-ПДРФ (полимеразно-цепной реакции - полиморфизм длин рестрикционных фрагментов). ПЦР проводили на амплификаторе Терцик. По результатам молекулярно-генетического исследования
определяли наличие и частоту аллелей и генотипов по гену RYR-1.
Результаты и их обсуждение. Анализом результатов ДНК-типирования воспроизводящей части стада (хрячки, п = 80; свинки, п = 624) установлено, что полиморфизм рианодин рецепторного гена у исследуемого поголовья представлен двумя аллелями - N и п.
По результатам генотипирования хряков (табл. 1) установлено, что в F1 - генерации аллель N представлен с частотой встречаемости 0,99, а аллель п - 0,01. Таким образом, частота встречаемости гомозиготного NN - генотипа составила 96,97%, а гетерозиготного ^ - 3,03%, при отсутствии гомозиготных пп - генотипов.
Таблица 1. - Частота встречаемости аллелей и генотипов гена RYR-1
Генерация Кол-во, Частота Частота генотипов, %
(хрячки) голов встречаемости аллелей
N п NN пп
F1 33 0,99 0,01 96,97 3,03 -
F2 20 1,00 0,00 100,00 - -
Fз 14 1,00 - 100,00 - -
F4 13 1,00 - 100,00 - -
Установлено отсутствие мутантного аллеля (п) у тестированных хрячков F2-F4 - генерации. Все животные стресс-устойчивые (имеют гомозиготный генотип NN). Таким образом, строгий контроль и анализ по RYR-1 гену способствовали элиминации мутаций данного гена уже в F2 - F4 - генерациях.
Результаты генотипирования свинок (табл. 2) показали наличие в F1 - генерации генотипов NN и ^ с частотой встречаемости 73,7 и 26,3% соответственно.
Таблица 2. - Частота встречаемости аллелей и генотипов гена RYR-1
Генерация Кол-во, Частота Частота генотипов, %
(свинки) голов встречаемости аллелей
N п NN ^ пп
F1 38 0,87 0,13 73,7 26,3 -
F2 38 1,0 0 100,0 0 -
Fз 73 0,95 0,05 90,0 10,0 -
F4 275 0,951 0,049 90,2 9,8 -
F5 200 0,97 0,03 94,0 6,0 -
Использование в воспроизводстве только стресс-устойчивых хряков способствовало тому, что в F2 - генерации частота встречаемости NN - генотипа составила 100%. Однако мы видим, что, несмотря на выбраковку из воспроизводства хряков F2-F4 - генерации, носителей стресс-чувствительного аллеля (п) у ремонтных свинок Fз-F5 -
генерации, частота стресс-устойчивых генотипов (ЫЫ) находится в среднем на уровне 91,4% животных. Это объясняется вводом в стадо негенотипированных свинок.
Заключение. Таким образом, выявленную ситуацию следует учитывать при формировании как родительских пар, так и стада животных в целом. Исключение из селекционного процесса генотипов с генетически аномальным «грузом» позволит оперативно сформировать резистентных к стрессу популяции свиней.
Научно-практические разработки в области молекулярной генетики позволили значительно расширить набор ДНК-технологий для инновационного использования в селекции сельскохозяйственных животных [10]. Одним из условий обеспечения экономического эффекта производства продукции животноводства, в том числе и свиноводства, является повышение и оптимизация способов реализации генетического потенциала популяций, пород. В настоящее время ведущие зарубежные компании Европы и Америки широко применяют геномную селекцию, которая успешно внедряется в ряде областей РФ [9]. Расшифровка генотипов свиней уже в раннем возрасте позволяет решить не только ряд научных проблем, но и контролировать селекционный процесс в реальной практике, своевременно корректировать его как на стадии формирования родительских форм, так и на всех этапах создания популяций, что значительно увеличивает селекционную точность, тем самым ускоряя процесс совершенствования пород свиней.
Литература:
1. Гетманцева, Л.В. Влияние гена РОи^1 на откормочные и мясные качества свиней /Л.В.Гетманцева, О.Л. Третьякова, А.Е. Святогорова, А.В. Усатов, Н.А. Святогоров, М.А. Леонова //Современные проблемы науки и образования. -2015. -№ 2. -С. 746.
2. Егоров, М.В. Проблемы племенного животноводства Ставропольского края и пути их решения /М.В. Егоров, Г.Т. Бобрышова, Г.С. Ершов // В сборнике: Актуальные вопросы зоотехнической и ветеринарной науки и практики в АПК. Научно-практическая конференция. -2005. -С. 52-60.
3. Зиновьева, Н.А. ДНК-технологии в свиноводстве /Н.А. Зиновьева //Главный зоотехник. -2010. -№ 10. -С. 12-14.
4. Зиновьева, Н.А. Молекулярно-генетические методы и их использование в свиноводстве /Н.А. Зиновьева //Достижения науки и техники АПК. -2008. -№ 10. -С. 34-36.
5. Кононова, Л.В. Интенсификация селекционного процесса на основе ДНК-тестирования / Л.В. Кононова, Л.М. Смирнова // Известия Горского государственного аграрного университета. - 2016. - Т. 53. - № 2. - С. 162-166.
6. Кононова, Л.В. Полиморфизм гена ESR и его взаимосвязь с воспроизводительными качествами свиней выводимого типа / Л.В. Кононова, Л.М. Смирнова, В.И. Лозовой // В сборнике: перспективы и достижения в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции. Сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции, посвященной 85-летнему юбилею со дня основания факультета технологического менеджмента (зооинженерного). - Ставропольский государственный аграрный университет. - 2015. - С. 52-56.
7. Погодаев, В. Влияние комплексного иммунного модулятора (КИМ) на рост и интерьерные показатели поросят-отъемышей / В. Погодаев, Р. Харченко, Р. Клименко // Свиноводство. - 2006. - № 4. - С. 18-20.
8. Погодаев, В.А. Биологические особенности свиней степного типа СМ-1 / В.А. Погодаев, В.М. Панасенко // Зоотехния. - 2000. - № 2. - С. 13.
9. Погодаев, В.А. Мясная продуктивность свиней районированных пород Ставропольского края / В.А. Погодаев, В.А. Кухарев // Вестник ветеринарии. - 2000. -№ 15. - С. 7.
10. Рачков, И.Г. Влияние сезона года и режима использования на спермопродукцию хряков-производителей / И.Г. Рачков, В.В. Семенов, А.С. Сигида, Л.М. Смирнова, В.А. Корнилов // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2006. - Т. 1. - № 1. - С. 99-102.
11. Рачков, И.Г. Интенсификация воспроизводства и повышение продуктивности свиней с использованием биотехнологических приемов / И.Г. Рачков // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук / Ставропольский научно-исследовательский институт животноводства и кормопроизводства. - Ставрополь. - 2012.
12. Рачков, И.Г. Комплексная оценка свиней различных генотипов F 2 -генерации выводимого мясного типа / И.Г. Рачков, В.В. Семенов, Л.В. Кононова, В.И. Лозовой, Л.М. Смирнова, Л.В. Ворсина // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. - 2014. - Т. 1. - № 7 (1). -С. 95-101.
13. Рачков, И.Г. Селекция свиней на стресс-чувствительность и мясность при выведении нового мясного типа /И.Г. Рачков, В.В. Семенов, Л.В. Кононова, В.И. Лозовой, Л.М. Смирнова, Л.В. Ворсина //Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2014. -Т. 1. -№ 7 (1). -С. 102-105.
14. Рачков, И.Г. Стимуляция воспроизводительной функции хряков-производителей с помощью биологически активных веществ. THE USE OF BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES FOR STIMULATION OF REPRODUCTIVE FUNCTION BOARS / И.Г. Рачков // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Естественные науки. - 2009. - № 3. - С. 77-79.
15. Рачков, И.Г. Стимуляция репродуктивной функции хряков-производителей в летний период года / И.Г. Рачков, Л.В. Кононова // Зоотехния. - 2014. - № 3. - С. 25-27.
16. Рудь, А.И. Влияние различных факторов на мясную продуктивность свиней /А.И. Рудь, П.В. Ларионова, А.А. Заболотная, Е.Г. Пархоменко, И.Ю. Атамась //Свиноводство. -2012. -№ 4. -С. 12-13.
17. Рудь, А.И. Селекция свиней на улучшение мясных качеств с использованием метода BLUP /А.И. Рудь, П.В. Ларионова, Е.Г. Пархоменко, И.Ю. Атамась, А.А. Заболотная, Н.П. Юдина //Дубровицы, 2013.
18. Рыбалко, В.П. Естественная резистентность и продуктивность свиней районированных и импортных пород /В.П. Рыбалко, В.В. Семенов, В.И. Лозовой, Е.И. Сердюков, Л.В. Кононова, О.В. Плужникова //Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. -2014. -№ 1. -С. 54-56.
19. Селионова, М.И. Оценка воспроизводительных качеств свиней на основе генетических маркеров / М.И. Селионова, Л.Н. Чижова, В.В. Семенов, И.Г. Рачков, В.А. Погодаев // Свиноводство. - 2014. - № 7. - С. 17-19.
20. Селионова, М.И. Продуктивные качества чистопородных и гибридных свиней разных генотипов RYR-1 гена /М.И. Селионова, Т.И. Антоненко, О.В. Плужникова //В сборнике: Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Сборник научных трудов 5-й Международной научно-практической конференции. Главный редактор Горковенко Л.Г. -2012. -С.20-21.
21. Селионова, М.И. Продуктивные качества чистопородных и гибридных свиней разных генотипов RYR-1 гена / М.И. Селионова, Т.И. Антоненко, О.В. Плужникова // В сборнике: Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Сборник научных трудов 5-й Международной научно-практической конференции. Главный редактор Горковенко Л.Г.- 2012. - С. 20-21.
22. Семенов В.В. Новые трехпородные кроссы свиней на Ставрополье / В.В. Семенов, И.Г. Рачков, Л.В. Кононова, Л.М. Смирнова, Л.В. Ворсина // Сборник научных трудов
Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2011. - Т. 1. - № 4-1. - С. 17-19.
23. Семенов В.В. Репродуктивные качества свиней при чистопородном разведении и гибридизации / В.В. Семенов, Л.М. Смирнова, В.А. Корнилов, М.В. Булавинова, Д.Н. Мытарев // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -- 2006. - Т. 1. - № 1. - С. 112-116.
24. Семенов, В.В. О свиноводстве в России и крае / В.В. Семенов, И.Г. Рачков, Л.В. Кононова, Н.Ф. Черепанова // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. - 2012. - Т. 1. - № 5. - С. 29-32.
25. Семенов, В.В. Программа сохранения генофонда и совершенствования продуктивных качеств свиней крупной черной (КЧ) и скороспелой мясной (СМ-1) пород / В.В. Семенов, И.Г. Рачков, Л.В. Кононова, Л.В. Ворсина, М.В. Егоров, Н.Ф. Черепанова // Ставропольский НИИ животноводства и кормопроизводства. - Ставрополь. - 2005.
26. Семенов, В.В. Способ улучшения конверсии корма / В.В. Семенов, С.И. Кононенко // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. - 2012. - Т. 1. - № 5. - С. 114-117.
27. Семенов, В.В. Экономическая эффективность использования генной диагностики стресс-устойчивости при откорме свиней /В.В. Семенов, Л.В. Кононова, О.В. Плужникова //Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. -2010. -Т. 3. -№ 1. -С. 50-52.
28. Трухачев, В.И. Взаимосвязь живой массы свинок при первом покрытии с их воспроизводительными качествами / В.И. Трухачев, В.Ф. Филенко, Л.В. Кононова, В.А. Воробьев, В.Б. Чикалин // Свиноводство. - 2003. - № 1. - С. 24-25.
29. Чижова, Л.Н. Генетические маркеры в селекции свиней /Л.Н. Чижова, И.Г. Рачков, А.В. Скокова //В сборнике: Инновации и современные технологии в сельском хозяйстве. Сборник научных статей по материалам международной Интернет-конференции. -2015. -С. 56-60.
30. Шалин, А.Ф. Вопросы радиочастотной идентификации животных на основе «пассивных» электронных меток / А.Ф. Шалин, Д.Е. Белов, С.Ф. Силкина, А.А. Пикалов, И.М. Кузнецов, М.В. Макеев, К.И. Костюков, А.А. Щеголев // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. -2013. -Т. 3. -№ 6. -С. 362-365.
31. Шевченко, А. Действие биологических стимуляторов на спермопродукцию и резистентность хряков /А. Шевченко, В. Погодаев, А. Погодаев // Свиноводство. -2005. - № 3. - С. 22.
