CC BY
918. Tumbarello M., De Pascale <
et al. Clinical outcomes of aeruginosa pneumoni patients. Intensive Care Med. 2013;39(4):
a in intensive c
D
_ СП
УДК 636.2.033
O^10.2'4412/37120-2j|4-9-223-|28 JML
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ДНК-МАРКЕРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОДУКТИВНЫЕ КАЧЕСТВА ОВЕЦ.
В.Х. Федоров, доктор сельскохозяйственных
наук, профессор, ректор; Н.В. Широкова, доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры пищевых технологий; А.И. Белисов, аспирант 1 курса направления подготовки Ветеринария и зоотехния, [email protected]. 8(988)259-31-41. Базарова, аспирант 3 курса направления подготовки Ветеринария и зоотехния.
под
Дч A
w*
под
ФГБОУ ВО Донской государственный аграрный университет. Ростовская область, Октябрьский район, пос. Персиановский, ул.
Кривошлыкова, 24, 346493.
Аннотация. Современное развитие животноводства невозможно без использования геномных и информационных технологий. Поэтому на сегодняшний день остро встает вопрос о разработке таких технологий для применения в животноводческих хозяйствах РФ [1,4]. Так как сейчас приоритетами в селекции сельскохозяйственных животных являются параметры мясной продуктивности, улучшение продуктивных качеств овец и создание генофонда позволит производить баранину высокого качества [2]. Важнейшая особенность овец - большой потенциал адаптивности к различным природно-климатическим и кормовым условиям, что определяет их высокую хозяйственную ценность. Применение геномной оценки в селекции овец может повысить темпы селекционного прогресса на 50% и тем самым повысит рентабельность отрасли [1,3]. Генетическая селекция направлена на работу с
животными с высоким генетическим потенциалом по приросту живой массы и тву мяса [8]. В данной" статье рассматриваются перспективные, гены мишени для генет: овцеводстве мя
продуктивности.
Ключевые слова. овцы, генотип селекция, гены- кандидаты ^^продуктивность, гормон
кальпастатин, каллипигия
PROMISING DNA MARKERS INFLUENCING PRODUCTIVE QUALITIES OF SHEEP.
V.Khr. Fedorov, Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Rector; N.V. Shirokova, Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Professor of the Department of Food Technologies; Jelisov, postgraduate student of the 1 st year ling direction Veterinary and Zootechnics, ^[email protected] 8(988)259-31-41. Kazarova, a 3rd year postgraduate student of Veterinary and Zootechnics.
FGBOU VO Don State Agrarian University. Rostov region, Oktyabrsky district, Persianovsky settlement, Krivoshlykova str. 24, 346493.
Abstract. Modern development of livestock breeding is impossible without the use of genomic and information technologies. Therefore, today the issue of development of such technologies for application in livestock farms of the Russian Federation is acute. Since now the priorities in breeding of farm animals are the parameters of meat productivity, improvement of productive qualities of sheep and creation of gene pool will make it possible to produce mutton of high quality. The most important feature of sheep is a great potential of adaptability to different natural-climatic and forage conditions, which determines their high economic value. The application of genomic evaluation in sheep breeding can increase the rate of breeding progress by 50% and thus increase the profitability of the industry. Genetic breeding is aimed at working with animals with high genetic potential for live weight gain and meat quality. This article considers promising genes -
Ветеринария Северного Кавказа №1/9 2024 г.
targets for genetic selection in sheep meat production direction. Key words. sheep, genotype, genomic selec candidate genes, meat productivity, growth hormone, calpastatin, callipygia. Введение. На протяжении многих лет генетический потенциал овец .определяли по
сегодняшний : день международной группой ученых создан первый в мире «виртуальный геном» овцы, о чем сообщает PhysOrg. Геномная селекция дает возможность наиболее точно рассчитать племенную ценность овец, сократить время и затраты, связанные с содержанием [5,7,10]. Большинство хозяйственно полезных признаков
сельскохозяйственных животных являются количественными, детерминируются
полигенами и находятся под влиянием факторов внешней среды. В настоящее время определены генетические локусы
Мгчественного признака (Quantitative Trait llQTL). Многие QTL, связанные с одним признаком, часто находятся на разных хромосомах [12,13]. Для альтернативного подхода генетического детерминирования продуктивности сельскохозяйственных
животных рассматривают «гены- кандидаты». Геном-кандидатом может выступать любой ген, влияющий на биохимические и физиологические процессы в организме, обладающий полиморфизмом. При этом, если ген определен в области картированного локуса количественных признаков — QTL, он рассматривается как позиционный ген-кандидат [2, 3].
Наиболее распространёнными генами-кандидатами плодовитости у
сельскохозяйственных животных являются: ген - рецептор фолликулостимулирующего гормона (FSHR), ген ядерного коактиватора A1 (NCOA1), ген пролактина и его рецептора, ген ретинол-связывающего белк!|^4 (RBP4), ген рецептора эритропоэтинаl^(EPOR) и ген рецептора эстрогена (ESR) [4,5,8]. В настоящее время продолжается работа по идентификации генов, связанных с продуктивными признаками овец и качеством мяса.
Цели исследования.
как об
сновных по мое которые важны для
Цель исследования состояла в анализе объективных данных, обнародованных в
ытых источниках информации., Материалы и методы исследова Для исследования были
к русскоязычных, так и области селекции, моле разведения. Далее будут обозрев
мнению гена кандидата
■Лт — - —
реанимации советских
сельскохозяйственных животных. несколько других генов, которые менее изучены, но также, при дальнейших углубленных исследованиях они могут выйти на передовой уровень. Результаты исследования. • Ген дифференциального фактора роста (GDF9)
Одним из перспективных маркерных генов, является ген дифференциального фактора роста (GDF9). В современном мире ген GDF9 рекомендуется для использования в овцеводстве как маркер репродуктивных характеристик [7].
Ген GDF9 был идентифицирован у овец на 5 хромосоме. Его размер составляет приблизительно 2,5 тыс. п.н. Рассматриваемый ген включает в свою структуру 2 экзона разделенных 1 интроном размером 1126 п.н. Ген является составляющим суперсемейства трансформирующего фактора роста бета (TGFb), кодирующий отдельные типы белков, экспрессия которых в тканях яичников происходит исключительно в яйцеклетках развивающегося фолликула, и поэтому непосредственно оказывает влияние на формирование репродуктивных характеристик млекопитающих.
GDF9 экспрессируется в яйцеклетках от начальной стадии развития фолликула до овуляции. Структура гена дифференциального фактора роста (GDF9) состоит из восьмиточечных мутаций (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8), пять из которых (G1, G4, G6, G7, G8) приводят к аминокислотным заменам в конечном белковом продукте. Группа авторов под руководством Морадбанда Ф. изучала свойство полиморфизма гена дифференциального фактора роста (GDF9) у овец породы Baluchi. В ходе исследования было
ии и фенопшичес!
Ген
GALNTL6
XIRP2
IGFBP2
FGD3 BCL2L11
CDK14 CDK6 PTPRT
PDE4D
GPX8
GHR
CTNND2
Функции
Кандидат признаков, связанных с ростом
Ось GH/IGF-1 (рост и развитие)
Рост скелета и хрящей Кандидат признаков роста и размеров туловища у овец Вовлечен в процессы миогенеза Рост и развитие ягнят до отъема Размер туловища у овец Ассоциирован с показателями роста ягнят
Признаки
Ширина в маклоках
Длина корпуса Ширина в маклоках
Длина корпуса Ширина в маклоках
Длина корпуса Ширина в маклоках
Глубина груди
Обхват пясти Высота в холке
Ген-кандидат, ассоциированный с ростом
Ген-кандидат, ассоциированный с ростом Окружность груди
Ширина груди
установлено, что носители гетерозиготного генотипа (БесО+ /ТесО1) характеризовались наиболее высоким уровнем плодовитости по сравнению с представителями этой породы с гомозиготными генотипами БесО1 /ТесО1 и БесО+ /ТесО+ [1,9].
Во многих работах отечественных и зарубежных исследователей рассматривают выявление полиморфных вариантов гена дифференциального фактора роста ОБГ9 у разных пород овец и взаимосвязь выявленных генотипов с уровнем репродуктивных характеристик исследуемых животных. • Ген гормона роста GH Ген гормона роста (ОН) является потенциальным маркерным геном, связанным с ростом и развитием организма овец, а также набором живой массы и молочной продуктивностью [1].
Биологические эффекты ^Н^опосредуются через связывание и димеризацию рецептора гормона роста (ОНЯ), расположенного на клеточной поверхности, посредством которого инициируется сигнальный каскад, приводящий к повышению уровня ЮБ-1 в плазме. ЮТ-1 вырабатывается в печени в ответ на ОН, а также в скелетных мышцах и играет важную роль в росте и функционировании мышц, стимулируя
^РЯфференцируя мышечные клеГВи вместе с инсулиноподобным фактором 2 (ЮБ-П). Доказано, что гормон роста оказывает полный спектр биологических эффектов, усиливает биосинтез белка, ДНК, РНК и гликогена, способствует расщеплению высших жирных кислот и глюкозы в тканях. Гормон активизирует биологические процессы, которые сопровождаются увеличением размеров тела, стимулируя рост скелета, а также координирует и регулирует скорость обменных процессов.
Гормон роста представляет собой белок массой около 22 кДа, полипептидная цепь которого включает 191 аминокислотный остаток. Одним из немногочисленных способов выявления полиморфизма гена ОН у овец является метод РСЯ-ББСР. Метод ПЦР-ПДРФ считается одним из наиболее удобных в исполнении и экономичных по затратам для применения в животноводстве [7].
Исследования в течение последних двух десятилетий выявили новые неожиданные роли гена ОН, установили, что помимо участия в ростовых и метаболических процессах, гормон роста оказывает влияние на старение и продолжительность жизни у людей.
Это объясняется тем, что физи действия гормона роста, обеспе протекание метаболических пр связаны со стимулированием значител затрат. Это предположение согласует принципами эволюционного и генетического контроля и старения. Проведенные ледования расширили список мутаций, которые увеличивают
Баранина является одним из наиболее перспективных видов мяса, однако требует
исследования связанных с
продо,
ных лжите
ельность жизни у людей, мышеи и
других видов.
Необходимо отметить, что в основном интерес по изучению полиморфизма этого гена у овец был направлен на поиск ассоциаций с ростовыми показателями, так как кодируемый им белок обладает высокой анаболической и ростовой активностью.
Проведенный ряд исследований по изучению гена GH у овец показал, что эффекты полиморфизма гена не носят универсальный характер и могут в значительной степени чаться между породами, так и между породоными группами. Ген кальпастатина CAST Ген кальпастатина (CAST) - это фермент, который относится к семейству ферментов кальпаина. Функционально он действует как специфический ингибитор кальций-зависимых протеаз [1].
Влияние системы кальпаин-кальпастатин распространяется на многие процессы, происходящие в организме, однако отмечается ее важность в формировании мясной продуктивности животных. Кроме того, значительная роль отводится указанной системе в развитии, функционировании и распаде скелетной мускулатуры, так как она участвует в регуляции катаболизма и анаболизма клеточных белков, клеточного цикла, движении мышечных волокон и гибели клеток.
Кальпастатин, являясь эндогенным
специфическим ингибитором кальпаина, ингибирует его активность в тканях после смерти животного, регулируя тем самым скорость посмертного размягчения мяса. Ген кальпастатина у овец локализован на хромосоме 5. Размер гена составляет приблизительно 100 тыс. п.н.. Характер полиморфизма гена кальпастатина (CAST) влияет на откорм и мясные качества овец [7,12].
о подхода при производств из нее. Получение дост взаимосвязи качеств баранины с аллельным генов предоставляет выявления перспективных животных. того, обеспечивает оптимизацию условий кормления и содержания, что приводит к совершенствованию методов управления отраслью. Полиморфизм гена кальпастати впервые был изучен в 1998 году у представителей породы Dorset Down В результате продолжительных исследований был определен полезный с точки зрения взаимосвязи с мясной продуктивностью генотип АВ. При этом гибридные овцы Dorset и Coopworth, характеризующиеся наличием данного генотипа, имели более высокий уровень набора живой массы, нежели животные с гомозиготным генотипом АА [11].
литературных источников по изучению лиморфизма гена кальпастатина показал, что ыла установлена зависимость между полиморфизмом CAST и продуктивными показателями у разных пород овец, в том числе и местного распространения. • Ген каллипигия CLPG Ген каллипигия (CLPG) - это потенциальный маркерный ген, связанный с проявлением некоторых хозяйственно значимых
характеристик и свойств мясной продуктивности животных [1]. Фенотипически у овец мутация callipyge-SNPCLPG (callipygemuscle hypertrophy gen -CLPG) проявляется мускульной гипертрофией, в первую очередь в области таза и задних конечностей.
Изменения в структуре гена могут влиять на мясные качества овец, у животных лучше выражены мясные формы филейной части, корейки.
Доказана связь полиморфизма гена CLPG с увеличением мышечной массы у овец. Однако отрицательным признаком является высокая жесткость мяса.
Повышенная мясистость CLPG-
экспрессирующих животных происходит в основном за счет гипертрофии мышечных волокон. Гистологическое сравнение
мышечных волокон у животн
каллипигию, с
нормальными 1
зало, что у первы
у первых выяв.
волокнами показа
среднем больший диаметр «быстрых» и меньший диаметр «медленных» мыше волокон.
f
Помимо этого,
ющ
х в
-----------------, у СЬРо-экспре<
процентное содер «быстрого» типа, использующих гликолиз, выше, чем «медленных» волокон и «быстрых» волокон, имеющих оксидантно-
гликолитический метаболизм. Особенности структуры данного гена у овец исследованы недостаточно. Имеется информация о мономорфном характере структуры отдельного участка гена [5,13].
Далее мы рассмотрим другие гены, углубленное исследование которых может вывести их в паритет с вышеуказанными генами (табл. 1).
В настоящее время эффективность геномной селекции ограничена различным характером взаимодействия между локусами
количественных признаков, изменчивостью количественных признаков у разных пород. Однако результаты исследований во многих странах подтвердили, что использование статистических методов совместно с геномным сканированием увеличивает надежность прогноза племенной ценности [8]. Заключение.
Подводя итог анализу литературных источников, можно сделать заключение, свидетельствующее о том, что перспективные гены-маркеры продуктивности овец доказывают целесообразность более широкого внедрения ДНК-маркеров в овцеводство. Преимуществом ДНК-маркеров является возможность определять генотип животного независимо от пола, возраста и физиологического состояния, что позволяет значительно улучшить селекционно-племенную работу. Систематический отбор животных - носителей генетических маркеров и рациональное их использование позволит в последующих поколениях повысить частоту встречаемости животных с высокой продуктивностью.
Литература
'''
Жвец кон
1. Абдулмуслимов, А.М. полиморфизма генов CAST, GH и GDI
гестанской горной породы Абдулмуслимов, А.А. Хожоков, Ю.А. Юлдашбаев, АН. Зоотехния. 2020. № 11 Амерханов, российского овцеводства ' Х.А. Амерха
B.И. Трухачев, М.И. Селионова. - Ставропол ИП Мокринский Н.С., 2017. - 408 с.
3. Гетманцева, Л.В. Диагностика полиморфизма ДНК-маркеров селекционш признаков с.-х. животных методом ПЦР-ПДРФ: учебно-методическое пособие ' Л.В. Гетманцева, М.А. Леонова, Н.В. Широкова, А.Ю. Колосов - пос. Персиановский: Донской ГАУ, 2016 - 30 с.
4. Горлов, И.Ф. ДНК-маркеры в селекции овец ' И.Ф. Горлов, Н.В. Широкова, Ю.А. Колосов, А.В. Беляевская '/В сборнике: Инновации в производстве продуктов питания: от селекции животных до технологии пищевых
одств. материалы международных учно-практических конференций. 2019. - С. 64-167.
5. Косовский, Г.Ю. ДНК-маркеры в популяционно-генетических исследованиях животных ' Г. Ю. Косовский, В. И. Глазко, И. И. Гапонова, Т. Т. Глазко '' Кролиководство и звероводство. - 2017. - №4. - С. 12-19.
6. Лушников, В.П. Полиморфизм гена CAST у овец татарстанской и эдильбаевской пород ' В.П. Лушников, Т.О. Фетисова, А.А. Стрильчук '' Овцы, козы, шерстяное дело. 2020. № 2. С. 9-11.
7. Лушников, В.П. Полиморфизм генов соматотропина (GH), кальпастатина (CAST), дифференциального фактора роста (GDF 9) у овец татарстанской породы ' Лушников В.П., Фетисова Т.О., Селионова М.И., Чижова Л.Н., Суржикова Е.С. '' Овцы, козы, шерстяное дело. 2020. № 1. С. 2-3.
8. Мамонтова, Т.В. Генетические маркеры в селекции животных: опыт и перспективы (обзор) ' В.М. Мамонтова, М.М. Айбазов '' Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. - 2016. -Т.1.- № 9. -
C. 480-484.
9. Широкова, Н.В. Полиморфизм гена дифференциального фактора роста (GDF9) у
П.
оли
м
OarCP549, овец / Н.В. олосов, Н. акоев,*в.В.
Волкова, Т.С. Романец // Аграрная наука Евро-
Ш'
оШЦр
breeds
овец сальской породы/ Н.В. Широко Колосов, Л.В. Гетманцева //Главный 2014. № 11. С. 22-28.
10. Широкова, Н.В. микросателлитных локусов CSRD247, FCB20 и MAF65 у " Широкова, Л.В. Гетманцева Ф. Бакоев, Т.Е. Денисков Волкова, Т.С. Романе Северо-Востока. - 2017. - Т. 5. - № 60. - С. 5762.
11. Широкова, Н.В. Продуктивные качества овец волгоградской породы различных генотипов гена CAST / Н.В. Широкова, Л.В. Гетманцева, Н.Ф. Бакоев //Научная жизнь. 2018. № 10. С. 164-172.
12. Ahani Azari, M. Polymorphism of Calpastatin, Calpain and Myostatin genes in native DalaGH sheep in Iran / M. Ahani Azari, E. Dehnavi, S. Yousefi, L. Shahmohamadi // Slovak J. Anim. Sci. - 2012. - Vol. 45(1). - P. 1-6.
Alakilli, SYM. Analysis of polymorphism astatin and callipyge genes in Saudi sheep using PCR-RFLP technique // Int. J. Pharmac. Sci. Rev. Res. 2015;30(1):340-4. References
1. Abdulmuslimov, A.M. Analysis of polymorphism of CAST, GH and GDF9 genes in sheep of Dagestan mountain breed / A.M. Abdulmuslimov, A.A. Khozhokov, I.S. Beishova, Y.A. Yuldashbaev, A.N. Arilov, S.A. Khatataev // Zootechnia. 2020. № 11. С. 5-8.
2. Amerkhanov, H.A. From the history of Russian sheep breeding / H.A. Amerkhanov, V.I. Trukhachev, M.I. Selionova. - Stavropol: IP Mokrinsky N.S., 2017. - 408 с.
3. Getmantseva, L.V. Diagnostics of polymorphism of DNA markers of breeding traits of agricultural animals by PCR-PDRF method: teaching manual / L.V. Getmantseva, M.A. Leonova, N.V. Shirokova, A.Yu. Kolosov -Persianovsky settlement: Donskoy GAU, 2016 - 30 p.
4. Gorlov, I.F. DNA barkers in sheep breeding / I.F. Gorlov, N.V. Shirokova, Y.A. Kolosov, A.V. Belyaevskaya // In Proceedings: Innovations in food production: from animal breeding to food production technology. materials of international scientific and practical conferences. 2019. - С. 164-167.
5. Kosovsky, G. Yu. DNA markers in population genetic studies of animals / ■ G. Yu. T^!OVIky,pP|l. Glazko, I. I. Gaponova, T. T. Glazt^/wabbil breeding JIHur farming. - 2017.
- №4. - C. 12-19. Lushnikov, V.P.
gene in sheep of Tatarstar V.P. Lushnikov, T.O. Fetisova, A.A. Strilchuk Sheep, goats, wool business. ■2020. № 2. C. 9-1
7. Lushnikov, V.P. Polymorphism of somatotropin (GH), calpastatin (CAST), differential growth factor (GDF 9) genes in shee of Tatarstan breed / Lushnikov V.P., Fetisova T.O., Selionova M.I., Chizhova L.N., Surzhikova E.S. // Sheep, goats, wool business. 2020. № 1. C. 2-3.
8. Mamontova, T.V. Genetic markers in animal breeding: experience and prospects (review) / V.M. Mamontova, M.M. Aybazov // Collection of scientific papers of the All-Russian Research Institute of Sheep and Goat Breeding. - 2016. - T.1.
- № 9. - C. 480-484.
9. Shirokova, N.V. Polymorphism of tial growth factor gene (GDF9) in Salskaya
ep / N.V. Shirokova, A.Yu. Kolosov, L.V. Getmantseva // Chief Zootechnician. 2014. № 11. C. 22-28.
10. Shirokova, N.V. Polymorphism of microsatellite loci OarCP549, CSRD247, FCB20 and MAF65 in sheep / N.V. Shirokova, L.V. Getmantseva, Yu. Volkova, T.S. Romanets // Agrarnaya nauka Euro-North-East. - 2017. - T. 5. -№ 60. - C. 57- 62.
11. Shirokova, N.V. Productive qualities of sheep of Volgograd breed of different genotypes of CAST gene / N.V. Shirokova, L.V. Getmantseva, N.F. Bakoev // Scientific Life. 2018. № 10. C. 164172.
12. Ahani Azari, M. Polymorphism of Calpastatin, Calpain and Myostatin genes in native DalaGH sheep in Iran / M. Ahani Azari, E. Dehnavi, S. Yousefi, L. Shahmohamadi // Slovak J. Anim. Sci. - 2012. - Vol. 45(1). - P. 1-6.
13. Alakilli, SYM. Analysis of polymorphism of calpastatin and callipyge genes in Saudi sheep breeds using PCR-RFLP technique // Int. J. Pharmac. Sci. Rev. Res. 2015;30(1):340-4.
