CC BY
5ОШ МАМЛЕКЕТТИК УНИВЕРСИТЕТИНИН ЖАРЧЫСЫ. АЙЫЛ ЧАРБА: АГРОНОМИЯ, ВЕТЕРИНАРИЯ ЖАНА ЗООТЕХНИЯ
ВЕСТНИК ОШСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО: АГРОНОМИЯ, ВЕТЕРИНАРИЯ И ЗООТЕХНИЯ
JOURNAL OF OSH STATE UNIVERSITY. AGRICULTURE: AGRONOMY, VETERINARY AND
ZOOTECHNICS
e-ISSN: 1694-8696
№4(5)/2023, 118-123
ЗООТЕХНИЯ
УДК: 636.32/.38 + 636.3.082
DOI: 10.52754/16948696 2023 4 17
ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА KRTAP1.1 В ПОПУЛЯЦИИ ОВЕЦ КУЙБЫШЕВСКОЙ
ПОРОДЫ
КУЙБЫШЕВ ТУКУМУНДАГЫ КОЙЛОРДУН ПОПУЛЯЦИЯСЫНДА ГЕН KRTAP1.1
ПОЛИМОРФИЗМИ
KRTAP1.1 GENE POLYMORPHISM IN A POPULATION OF KUIBYSHEV SHEEP BREED
Сенина Роман Юрьевич
Сенина Роман Юрьевич Senina Roman Yurievich
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт племенного дела»
Федералдык мамлекеттик бюджеттик мекеме "БYткYл россиялык илимий изилдвв асыл тукум институту» All Russian Research Institute of Animal Breeding [email protected] Калашникова Любовь Александровна Калашникова Любовь Александровна Kalashnikova Lyubov Alexandrovna
д.б.н., профессор, ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт племенного дела»
б.и.д., профессор, Федералдык мамлекеттик бюджеттик мекеме "БYткYЛ россиялык илимий изилдвв асыл тукум институту» Doсtor.Sc.Biol., Professor, All Russian Research Institute of Animal Breeding
ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА KRTAP1.1 В ПОПУЛЯЦИИ ОВЕЦ КУЙБЫШЕВСКОЙ
ПОРОДЫ
Аннотация
Качество шерсти определяется структурой шерстного волокна. Гены кератинов играют важную роль в формировании шерстных волокон. В данной работе был проанализирован полиморфизм гена KRTAP1.1 в популяции овец куйбышевской породы (п=30). С помощью метода ПЦР-ПДАФ были выявлены три аллеля (А, В, С). Из шести возможных генотипов было выявлено три (АВ, ВВ, ВС). Показано преобладание аллеля В (0,883) над аллелями А (0,033) и С (0,083), а также генотипа ВВ (0,766) над генотипами АВ (0,066) и ВС (0,166) в структуре стада.
Ключевые слова: кератины, КАР1.1, KRTAP1.1, куйбышевская порода
Ген krtap1.1 полиморфизми куйбышев тукумундагы койлордун популяциясында
Аннотация
ЖYндYн сапаты ЖYн буласынын TYЗYЛYШY менен аныкталат. ЖYн талчаларынын пайда болушунда кератин гендеринин ролу чоц. Бул иште Куйбышев породасындагы койлордун популяциясында (п=30) КЯТАР1.1 генинин полиморфизми талдоого алынган. PCR-PDAF ыкмасын колдонуу менен бардык Yч аллелдик варианттар (А, В, С) аныкталган. МYMKYH болгон алты генотиптен Yчee гана аныкталган (АВ, ВВ, ВС). Популяциянын структурасында В (0,883) аллельинин А (0,033) жана С (0,083), ошондой эле В (0,766) генотипинин АВ (0,066) жана ВС (0,166) генотиптеринен басымдуулугу кeрсeтYЛгeн..
Ачкыч свздвр: кератиндер, КАР1.1, KRTAP1.1, куйбышев породасы.
Krtapl.1 gene polymorphism in a population of kuibyshev sheep breed
Abstract
The quality of wool is determined by the structure of wool fiber. Keratin genes play a major role in the formation of wool fibers. In this work, a polymorphism of KRTAP1.1 gene was analyzed in a population of Kuibyshev breed sheep (n=30). With the use of PCR-AFLP method, all three allele variants (A, B, C) were identified. Of the six possible genotypes, only three were identified (AB, BB, BC). The predominance of allele B (0.883) over alleles A (0.033) and C (0.083), as well as genotype BB (0.766) over genotypes AB (0.066) and BC (0.166) in the population structure was shown.
Keywords: keratins, KAP1.1, KRTAP1.1, kuibyshev sheep breed.
Введение. Шерсть является основным продуктом шерстного и побочным продуктом мясного и мясо-шерстного направлений овцеводства. Производство больших объемов качественной классированной шерсти является одной из целей при развитии отечественной овцеводческой отрасли, в особенности в условиях наполнения рынка текстильной промышленности синтетической продукцией. В последние несколько лет замечается снижение объемов производства шерсти. Так в Российской Федерации за 2022 год было получено 46 тыс. тонн шерсти, тогда как за период 2021 и 2020 годов было получено 47,8 и 51,7 тыс. тонн шерсти соответственно [1].
Одним из способов повышения качества и объемов получаемой шерсти является применение селекции с использованием генетических маркеров (marker assisted selection, MAS) и поиск генов-кандидатов.
При изучении генов-кандидатов по направлению шерстной продуктивности овец выделяют две группы белков, ответственных за формирование шерстного волокна: белки матрикса или кератин-ассоциированные белки (KAP) и белки микрофибрилл или белки кератиновых промежуточных филаментов (KRT) [2]. Группа KAP предположительно состоит из 27 представителей, разбитых на 11 семейств [2]. В данной работе для изучения был выбран KAP1.1 семейства KAP1.
Белок KAP1.1, в прошлом известный как SCMK-B, SCMK-B2 и HS-B2A, относится к белкам матрикса с высоким содержанием серы (HS) и кодируется геном KRTAP1.1, находящимся у овец на 11 хромосоме [3]. В исследовании Роджерса и соавторов был обнаружен декапептидный повтор QTSCCQPTSI, который встречался у ряда белков семейства KAP1, в частности 4 раза у KAP1.1, и было выявлено 2 делеции длиной 30 нуклеотидов [4]. Позже эти данные были подтверждены другими исследователями, и были получены аллели A, B и C, первый из которых не имел делеции, а второй и третий имели 1 и 2 делеции соответственно [5].
Были проведены исследования с целью выявления связи данных мутаций с хозяйственно-полезными признаками овец. В ряде работ была выявлена ассоциация данного полиморфизма с настригом, яркостью и тониной шерсти, длиной и прочностью штапеля. Аллель B был связан с большей длиной штапеля по сравнению с аллелем C, но меньшей яркостью шерсти, а аллель A был ассоциирован с большим настригом, чем аллель B [6]. У овцематок генотип AB был ассоциирован с большей длиной штапеля, генотип BC - с большей тониной, а генотип AA - с большим настригом мытой шерсти; у баранчиков генотип BB был связан с большей длиной штапеля, генотип BC - с большей прочностью штапеля, генотип AC - с большим настригом мытой шерсти [7]. Предполагается, что цистеиновые аминокислоты в повторе QTSCCQPTSI могут влиять на показатели настрига, поскольку показано увеличение роста шерсти при доступности цистеина [6]. Результаты этих работ дают основание полагать, что данный полиморфизм может иметь связь показателями шерстной продуктивности.
Цель данной работы - изучить полиморфизм гена KRTAP1.1 у овец куйбышевской породы.
Материалы и методы исследования. Объектом исследования была группа овцематок (30 голов) куйбышевской породы овец, принадлежащая ООО Племенной завод "Дружба" Самарской области. Для исследования полиморфизма KRTAP1.1 была выбрана PCR-AFLP (amplified fragment length polymorphism) методика [8]. Работа проводилась в лаборатории ДНК-технологий ФГБНУ ВНИИплем.
Для проведения ПЦР были синтезированы праймеры, взятые из вышеуказанной статьи с небольшим изменением.
Праймеры:
^ТАР1.1 F: 5' СААСССТССТСТСААСССААСТСС 3' (прямой праймер, Тт - 64.7°С);
^ТАР1.1 R: 5' GCTGCTACCCACCTGGCCATA 3' (обратный праймер, Тт - 64.3°С);
Программа амлификации включала в себя следующие стадии: начальная денатурация -2 минуты при 950С; 40 циклов амплификации: денатурация - 20 секунд при 950С, присоединение праймеров - 30 секунд при 620С, достройка - 30 секунд при 720С; финальная достройка - 5 минут при 720С.
Компьютерная визуализация результатов PCR-AFLP осуществлялась после проведения электрофореза амплификатов в 3% агарозном геле с окраской бромистым этидием. В качестве маркера молекулярного веса был использован риС19Ш^р1.
Статистическая обработка результатов была выполнена с использованием компьютерной программы PopGene (V. 1.32).
Результаты и обсуждения. По результатам генотипирования животных исследуемой популяции были получены все 3 аллеля (А, В и С), при этом аллель В кратно превосходил аллели А и С по частоте встречаемости (таблица 1). Из шести возможных генотипов были получены 3 - АВ, ВВ и ВС, которым соответствовали длины амплифицированных фрагментов 341/311, 311/311 и 311/281 п.н., соответственно (рисунок 1). Наиболее часто встречался генотип ВВ (0,766). Отклонения от распределения по Харди-Вайнбергу при р<0,05 замечено не было.
Таблица 1. Полиморфизм KRTAP1.1 у овец куйбышевской породы (п=30
Частота аллелей Частота генотипов
А В С АВ ВВ ВС
0,033 0,883 0,083 0,066 0,766 0,166
HWE (сЫ2)*
Не
Но
F■!
А 1Б
0,44
1,27
0,215
0,233
-0,1
* - отклонение от равновесия Харди-Вайнберга для р<0,05
** - число эффективных аллелей
*** - индекс фиксации по всей популяции (коэффициент инбридинга)
Рисунок 1. Результаты PCR-AFLP анализа гена KRTAP1.1. Дорожки 3, 4, 8 и 9 содержат генотип ВС (311 и 281 п.н.), дорожка 12 содержит генотип АВ (341 и 311 п.н.), дорожки 1, 2, 6, 7, 10, 11, 13, 15-18 содержат генотип ВВ (311 п.н.), дорожки 5 и 14 содержат маркер молекулярного веса рИС19/М8р I.
Ме**
10 11 12 13 14 15 16 17 18
Показатели ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности составили 0,215 и 0,233 соответственно (таблица 1). Был высчитан индекс фиксации Fis, также именуемый коэффициентом инбридинга. Этот показатель используется для оценки недостатка/избытка гетерозигот в структуре популяции.
Несмотря на высокую долю гомозигот BB, превалировавших над процентом гетерозигот, показатель Fis имел отрицательные значения (-0,1), что свидетельствует об избытке гетерозигот относительно ожидаемых значений (таблица 1). Был посчитан показатель числа эффективных аллелей по методу Нэи, он составил 1,27 (таблица 1), что обусловлено преобладанием аллеля B в структуре популяции.
Полученные результаты находятся в соответствии с данными других исследователей. Среди трех популяций овец (Хиос, Авасси и Кивирчик, n=45 в каждой группе) были обнаружены генотипы AA, AB, BB и CC, тогда как генотип BC отсутствовал, при этом генотип BB имел большую частоту встречаемости, а аллель B преобладал над другими аллелями [9]. В исследовании от 2018 года были найдены 5 из 6 генотипов (генотип CC отсутствовал), но отсутствовали данные об их распределении в структуре популяций [7]. В х статьях 2007 и 2010 годов также отсутствуют данные по распределению аллелей и генотипов, но сообщается, что были выявлены все 3 возможных аллеля [5, 6].
Выводы. Все 3 аллеля KRTAP1.1 встречаются у животных разных пород овец — как отечественных, так и зарубежных, при этом генотип BB имеет большую частоту встречаемости. В структуре популяции куйбышевской породы овец преобладает аллель B (0,883) и генотип BB (0,766).
Литература
1. Шичкин Г.И. Ежегодник по племенной работе в овцеводстве и козоводстве в хозяйствах Российской Федерации (2022 год) / Г.И. Шичкин, Г.Ф. Сафина, Х.А. Амерханов, В.В. Чернов, Л.Н. Григорян и др. - М.: ФГБНУ ВНИИплем, 2023-292с.
2. Hua Gong. Wool Keratin-Associated Protein Genes in Sheep—A Review / Hua Gong, Huitong Zhou, Rachel H. J. Forrest et al. // Genes (Basel). 2016 May 28;7(6):24
3. Hua Gong. An Updated Nomenclaturefor Keratin-Associated Proteins (KAPs) / Hua Gong, Huitong Zhou, Grant W. McKenzie, Zhidong Yu, Stefan Clerens et al. // Int. J. Biol. Sci — 2012; 8(2):258-264.
4. Rogers GR. Polymorphism in two genes for B2 high sulfur proteins of wool / Rogers GR, Hickford JG, Bickerstaffe R. // Anim Genet. 1994 Dec;25(6):407-15.
5. Itenge-Mweza TO. Polymorphism of the KAP1.1, KAP1.3 and K33 genes in Merino sheep / Itenge-Mweza TO, Forrest RH, McKenzie GW, Hogan A, Abbott J, Amoafo O, Hickford JG. // Mol Cell Probes. 2007 Oct-Dec; 21 (5-6):338-42.
6. Itenge, TO. Association of variation in the ovine KAP1.1, KAP1.3 and K33 genes with wool traits / Itenge, T., J. Hickford, R. Forrest, G. McKenzie and C. Frampton // Int. J. Sheep Wool Sci., 58: 1-15.
7. Ibrahim M. Farag. Effect of Genetic Polymorphisms of the KAP1.1 and KAP1.3 Genes on Wool Characteristics in Egyptian Sheep / Ibrahim M. Farag, Hassan R. Darwish, Ahmed M. Darwish, Haidan M. El-Shorbagy & Ramadan W. Ahmed // Journal of Biological Sciences,Vol 18 (4), 2018: 158-164.
OwMyHyH MapMhichi. Auhm Map6a: агрономиR, eemepuHapua. waHa 300mexHua, №4(5)/2023
8. Itenge TO. Application of PCR technique to detect polymorphism of the KRTAP1.1 gene in three sheep breeds-A review. Anal. Chemistry-Advancement, Perspect. Appl. 10.5772/intechopen.96941.
9. Hasret Y. Polymorphism of the Kap 1.1, Kap 1.3 and K33 Genes in Chios, Kivircik and Awassi / Hasret Y., Feraye E. Gursel, Atila A., Iraz A., Neziha H., Kemal O. Oztabak // Kafkas Universitesi Veteriner Fakultesi Dergisi, 21(4):535-538.
