CC BY
133
УДК 636.082.12; 577.21
DOI 10.18286/1816-4501-2015-3-104-109
ОЦЕНКА ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНА КАППА-КАЗЕИНА У ЖИВОТНЫХ ЧЕРНО-ПЕСТРОй ПОРОДЫ
Шайдуллин радик рафаилович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, и.о. заведующего кафедрой «Биотехнология, животноводство и химия»
Ганиев Алмаз саляхутдинович, соискатель кафедры «Биотехнология, животноводство и химия»
ФГБОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет»
420015, г. Казань, ул. К. Маркса, 65, тел. (843) 236-65-22 e-mail: [email protected]
ключевые слова: ген, каппа-казеин, полиморфизм, генотип, аллель, животные.
В стаде животных выявлена наибольшая доля частоты встречаемости по гену каппа-казеина у генотипа АА (55,3-66,4 %). У телок и коров не выявлено достоверной разницы между наблюдаемыми и ожидаемыми генотипами АА, АВ, ВВ (х2 = от 0,02 до 0,49), что показывает на отсутствие сдвига генетического равновесия.
введение
В настоящее время достижения молекулярной генетики сделали возможным идентифицировать гены, связанные с качественными и количественными признаками крупного рогатого скота. Обнаружение предпочтительных аллельных вариантов таких генов позволяет дополнительно к традиционным методам отбора и подбора животных проводить селекцию с использованием маркеров на уровне ДНК. Наиболее информативными в этом отношении являются ДНК-маркерные системы, а именно тест-системы, основанные на анализе полиморфизма структурных генов, принимающих участие в формировании и функционировании хозяйственно полезных признаков [1, 2, 3, 4, 5, 6].
К одним из наиболее распространённых потенциальных ДНК-маркеров
признаков продуктивности молочного скота относится ген каппа-казеина (CSN3). Он связан с белковомолочностью и технологическими свойствами молока коров.
Таким образом, целью данной работы явилось проведение исследований по изучению полиморфизма и определению частоты встречаемости аллельных вариантов по гену каппа-казеина у разных возрастных групп крупного рогатого скота.
Объекты и методы исследований
Исследования проводились на стаде крупного рогатого скота черно-пестрой породы в ООО «Дусым» Атнинского района Республики Татарстан и для оценки по локусу гена каппа-казеина были отобраны 122 телки, 142 коровы-первотелки, 208 высокопродуктивных коров, от которых были взяты пробы крови.
Материалом для исследования служила кровь. От каждой пробы крови животных была выделена ДНК с помощью набора для выделения ДНК. Затем с каждой пробой ДНК была выполнена полимеразная цепная реакция, которую осуществляли на детектирующем амплификаторе ДТ-96 (ДНК-технология, Россия) [7].
С полученными ампликонами (продукты ПЦР) проведен рестрикционный анализ с использованием различных эндонуклеаз рестрикции (EaeI, HinfI, HaeIII, TaiI).
Детекцию результатов осуществляли с помощью горизонтального электрофореза в 2-% агарозном геле.
Частоту встречаемости генотипов определяли по формуле:
_ П
Р _ N5 где
р - частота определения генотипа,
n - количество особей, имеющих определенный генотип,
Таблица 1
Полиморфизм гена каппа-казеина у телок
Частота генотипа Частота аллеля
n Распределение АА АВ ВВ А В х2
n % n % n %
122 Н 81 66,4 37 30,3 4 3,3 0,82 0,18 0,04
О 82 67,2 36 29,5 4 3,3
Н - наблюдаемое распределение генотипов, О - ожидаемое распределение генотипов
Таблица 2
Полиморфизм гена каппа-казеина у коров-первотелок
Частота генотипа Частота аллеля
n Распределение АА АВ ВВ А В х2
n % n % n %
142 Н 89 62,7 46 32,4 7 4,9 0,79 0,21 0,02
О 89 62,7 47 33,1 6 4,2
Н - наблюдаемое распределение генотипов, О - ожидаемое распределение генотипов
N - число особей.
Частоту отдельных аллелей определяли по формуле Е.К. Меркурьевой (1977) [8]: РА = (2пАА+пАК) : 2N qB = (2пКК+пАК) : 2N, где P - частота аллеля А, qB - частота аллеля К,
N - общее число аллелей.
По закону Харди-Вайнберга [9] рассчитывали ожидаемые результаты частот генотипов в исследуемой популяции. результаты исследований В результате проведенных исследований черно-пестрого скота в ООО «Дусым» Атнинского района РТ по локусу гена каппа-казеина нами получены следующие результаты: так, из 122 телок 81 (66,4 %) имели генотип АА, 37 (30,3 %) - генотип АВ и 4 (3,3 %) - генотип ВВ (табл. 1, рис. 1). При этом частота аллеля А составила 0,82, а аллеля В - 0,18.
Выявленные частоты генотипов статистически не достоверны, не отличаются от теоретически ожидаемых, поэтому прослеживается большой недостаток гетерозигот и гомозигот по аллелю В.
В группе коров-первотелок выявлено 89 голов с гомозиготным генотипом АА каппа-казеина,
46 голов с гетерозиготным генотипом АВ и лишь 7 голов с гомозиготным генотипом ВВ (табл. 2, рис. 2). Частота генотипов достигла АА - 62,7 %, АВ - 32,4 %, ВВ - 4,9 %. При этом частота аллеля А была 0,79, а желательного аллеля В - 0,21.
Статистический метод Харди-Вайнберга и метод х2 для выявления отклонений эмпирического распределения частот генотипов каппа-казеина от теоретического показал, что в группе коров-первотелок не имеется статистически достоверного сдвига генетического равновесия ни по одному из трех генотипов по локусу гена каппа-казеи-
на.
Результаты исследований генотипов
Рис. 1 - Частота встречаемости генотипов гена каппа-казеина у телок
Коровы-первотелки
4,9
Рис. 2 - Частота встречаемости генотипов каппа-казеина у коров-первотелок
Высокопродуктивные коровы
4,3
55,3
Рис. 3 - Частота встречаемости генотипов каппа-казеина у высокопродуктивных коров
высокопродуктивных коров по локусу гена каппа-казеина представлены в таблице 3 и графически представлены на рисунке 3. Так, генотип АА обнаружен у 115 (55,3 %) животных, генотип АВ у 84 (40,4 %) голов, а наиболее желательный генотип ВВ у 9 (4,3 %) коров. При этом частота аллеля А составила 0,75, а аллеля В - 0,25.
Нами не выявлено достоверной разницы
между частотами наблюдаемых и ожидаемых генотипов (х2 =0,49), что указывает на генное равновесие в стаде высокопродуктивных коров по локусу гена каппа-казеина.
Частота гомозиготного генотипа АА каппа-казеина была выше у телок на 3,7 %, чем у ко-ров-первотелок и на 11,1 %, чем у высокопродуктивных коров. Частота желательного генотипа ВВ каппа-казеина у первотелок была выше на 0,6 %, чем у высокопродуктивных животных и на 1,6 %, чем у молодняка.
В ООО «Дусым» во всех изученных группах животных преобладает аллель А гена каппа-казеина с частотой от 0,75 до 0,82. Аналогичные данные по черно-пестрой породе крупного рогатого скота были получены рядом авторов [6, 10, 11, 12, 13, 14].
Нами также было изучено влияние генотипов по гену каппа-казеина на основные показатели молочной продуктивности коров. На основании результатов анализа ДНК животные были подразделены на три группы с генотипами АА, АВ и ВВ.
Удой за 305 дней лактации был выше у первотелок с генотипом по гену каппа-казеина ВВ по сравнению с группами АА на 298 кг и АВ генотипом на 88 кг, количество молочного жира соответственно на 12 и 3 кг (табл. 4). По содержанию белка в молоке желательный гомозиготный генотип высокодостоверно (Р<0,001) превосходил АА
Таблица 3
Полиморфизм гена каппа-казеина у высокопродуктивных коров
Распре-де- Частота генотипа Частота аллеля
n АА АВ ВВ А В х2
ление n % n % n %
208 Н 115 55,3 84 40,4 9 4,3 0,75 0,25 0,49
О 117 56,3 78 37,5 13 6,2
Н - наблюдаемое распределение генотипов, О - ожидаемое распределение генотипов
Таблица 4.
Молочная продуктивность коров-первотелок с различными генотипами по каппа-ка-
зеину
Генотип n Удой, кг Жир Белок
% кг % кг
АА 89 4435 ± 46 3,64 ± 0,01 161 ± 1,6 3,12 ± 0,01 138 ± 1,4
АВ 46 4645 ±121 3,67 ± 0,01 170 ± 4,4 3,15 ± 0,01 146 ± 3,8
ВВ 7 4733 ±195 3,66 ± 0,04 173 ± 6,5 3,26 ± 0,02 154 ± 6,2
АА к ± АВ -210 -0,03* -9 -0,03* -8*
АА к ± ВВ -298 -0,02 -12 -0,14*** -16*
АВ к ± ВВ -88 0,01 -3 -0 11*** -8
* - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001
таблица 5
молочная продуктивность высокопродуктивных коров с различными генотипами по гену каппа-казеина
Генотип n Удой, кг Жир Белок
% кг % кг
АА 115 6102 3,62 221 3,10 189
± 66 ± 0,01 ± 2,4 ± 0,01 ± 2,1
АВ 84 6010 3,71 223 3,14 189
± 56 ± 0,02 ± 2,1 ± 0,01 ± 1,9
ВВ 9 6240 3,61 225 3,22 201
± 167 ± 0,03 ± 7,5 ± 0,03 ± 6,1
АА к ± АВ 92 -0,09*** -2 -0,04** 0
АА к ± ВВ -138 0,01 -4 -0 12*** -12
АВ к ± ВВ -230 0,10** -2 -0,08* -12
* - Р<0,05; ** - Р<0,01; *** - Р<0,001
генотип на 0,14 %, АВ на 0,11 %. Аналогичное превышение по выходу молочного белка также имели животные с генотипом ВВ, и достоверная разница отмечена по сравнению с АА генотипом (Р<0,05). У животных с генотипом АВ содержание жира в молоке составило 3,67 %, что выше на 0,01 %, чем у коров с генотипом ВВ, и достоверно выше, чем у первотелок с гено-
>s
о
5
□ АА □ АВ □ ВВ
Рис. 4 - Удой коров-первотелок (1) и высокопродуктивных коров (2) в зависимости от генотипа по гену каппа-казеина
(О
Q.
s
к
0
s
X
I
Q.
0
4
О
О
3,72
3,7
3,68
3,66
3,64
3,62
3,6
3,58
3,56
-3,71
^,67^
3,64
3,66
3,62
^361
Генотип
□ ДАШ АВ □ ВВ
2
Рис. 5 - Содержание жира в молоке коров-первотелок (1) и высокопродуктивных коров (2) в зависимости от генотипа по гену каппа-казеина
0
Ц
0
ю
0
0
*
Q.
0
О
О
3,30
3,25
3,20
3,15
3,10
3,05
3,00
1 Генотип
□ ДДИДВ □ ВВ
2
Рис. 6 - Содержание белка в молоке коров-первотелок (1) и высокопродуктивных коров (2) в зависимости от генотипа по гену каппа-казеина
1
типом АА на 0,03 % (Р<0,05).
В таблице 5 представлены результаты анализа молочной продуктивности высокопродуктивных коров, с удоем свыше 5000 кг молока, с учётом генотипа каппа-казеина.
У высокопродуктивных коров, как и у первотелок, наиболее высокие удои достигнуты в группе коров с генотипом ВВ (6240 кг). От данной опытной группы было полу-
чено больше молочного жира (225 кг), чем от коров с генотипами АА и АВ, на 4 кг и 2 кг, и больше молочного белка (201 кг), соответственно на 12 кг.
Содержание белка в молоке коров с генотипом ВВ достоверно превосходило показатели белковомолочно-сти коров с генотипами АА на 0,12 % (Р<0,05), АВ на 0,08 % (Р<0,05).
По содержанию жира в молоке коров достоверно выявлено преимущество животных гетерозиготного генотипа АВ над гомозиготными генотипом АА (0,09 %, Р<0,001) и ВВ (0,10 % , Р<0,01).
На рис. 4, 5, 6 показаны графики изменения молочной продуктивности коров в зависимости от генотипа по гену каппа-казеина. Выводы
Таким образом, использование статистического метода Харди-Вайнберга и метода х2 позволило установить, что в данной популяции крупного рогатого скота черно-пестрой породы нет сдвига генетического равновесия ни по одному из трех генотипов локуса гена каппа-казеина. Коровы с генотипом каппа-казеина ВВ при наиболее высоком уровне удоя обладают лучшими показателями выхода молочного жира и белка.
Библиографический список
1. Введение в ДНК-технологии / В.И, Глазко, И.М. Дунин, Г.В. Глазко, Л.А. Калаш-
никова. - М.: ФГНУ «Рсинформагротех», 2001. - 436 с.
2. Применение ДНК-диагностики для анализа генов-кандидатов локусов количественных признаков сельскохозяйственных животных / Н.А. Зиновьева, Е.А. Гладырь [и др.] // Научные труды ВИЖ. - Дубровицы, 2001. - Выпуск 61. - С. 218-224.
3. Зиновьева, Н.А. ДНК-диагностика полиморфизма генов - белков молока крупного рогатого скота / Н.А. Зиновьева, Е.А. Гладырь, О.В. Костюнина // Методы исследований в биотехнологии сельскохозяйственных животных. - М., 2004. - С. 7-22.
4. Калашникова, Л.А. Возможности использования ДНК маркеров продуктивных качеств животных в практической селекционной работе / Л. А. Калашникова // Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных. - Дубровицы, 2003. - С. 33-39.
5. Коновалова, Е.Н. Полиморфизм гена каппа-казеина его влияние на признаки продуктивности коров симментальской породы / Е.Н. Коновалова, В.И. Сельцов, Н.А. Зиновьева// Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных. - Дубровицы: ВИЖ, 2004. - С. 49-54.
6. Сулимова, Г.Е. Анализ полиморфизма ДНК кластерных генов у крупного рогатого скота: гены казеинов и гены главного комплекса гистосовместимости (ВОLА) / Г.Е. Сулимова, С.С. Соколова, О.П. Семикозова // Цитология и генетика. - 1992. - Том 26.5. - С. 18-26.
7. Методические рекомендации по ти-пиророванию гена каппа-казеина, отвечающего за белковомолочность крупного рога-
того скота / Т.Х. Фаизов, К.В. Усольцев, Н.И. Хамадов, Р.Р. Шайдуллин, [и др.]. - Казань: Казанский ГАУ, 2014. - 16 с.
8. Меркурьва, Е.К. Биометрия в животноводстве /Е.К. Меркурьева. - М.: Колос, 1977. - 311 с.
9. Петухов, В.Л. Ветеринарная генетика с основами вариационной статистики / В.Л. Петухов, А.И. Жигачев, Г.А. Назарова. - М.: Агропромиздаи, 1985. - 368 с.
10. Алипанах, М. Хозяйственно-полезные признаки крупного рогатого скота с различными генотипами каппа-казеина и пролактина: автореф. дис. ... канд. сельскохозяйственных наук / М. Алипанах. - М., 2006. - 19 с.
11. Артемьев, А.М. Молочная продуктивность и технологические свойства молока коров черно-пестрой породы с различными генотипами каппа-казеина и сезонами отела: автореф. дис. ... канд. сельскохозяйственных наук /А.М. Артемьев. - М., 2007.
- 21 с.
12. Ахметов, Т.М. Использование методов маркер-вспомогательной селекции в молочном скотоводстве Республике Татарстан: автореф. дис. ... докт. биологических наук /Т.М. Ахметов. - Казань, 2009. - 50 с.
13. Валиуллина, Э.Ф. Генотипирование черно-пестрого скота по локусам каппа-казеина, бета-лактоглобулина и BLAD-мутации методами ДНК-технологии: автореф. дис. ... канд. биологических наук /Э.Ф. Валиуллина.
- Казань, 2012. - 22 с.
14. Зарипов, О.Г. Генотипирование крупного рогатого скота по генам бета-лактоглобулина и каппа-казеина методами ДНК-технологии: автореф. дис. ... канд. биологических наук /О.Г. Зарипов. - Казань, 2010. - 24 с.
