УДК 636.2:636.082:575.2

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОЗДАННЫХ ТИПОВ СКОТА БУРОЙ ШВИЦКОЙ И СЫЧЕВСКОЙ ПОРОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИМОРФИЗМА МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСОВ

Н.И. СТРЕКОЗОВ1, Н.А. ЗИНОВЬЕВА1, П.В. ГОРЕЛОВ1, В.И. ЛИСТРАТЕНКОВА2, Е.Н. КОНОВАЛОВА1, В.К. ЧЕРНУШЕНКО2, Л.К. ЭРНСТ3

Изучали аллельные профили новых типов молочного крупного рогатого скота — смоленского бурой швицкой и вазузовского сычевской пород по 13 микросателлитным локусам. Оценили генетическое разнообразие, степень гетерозиготности и генетической консолидированности обоих типов. Выявлено, что выведенные типы, сохраняя генетическую близость к породам, участвовавшим в их создании, имеют собственный уникальный аллелофонд.

Ключевые слова: микросателлиты, типы скота, полиморфизм ДНК.

 

Одно из направлений генетического усовершенствования молочного скота — создание новых специализированных типов. При этом перспективным приемом служит гибридизация с высокопродуктивными породами, последующий целенаправленный отбор помесных животных с разной долей кровности по улучшаемой породе и их разведение «в себе». Подобная стратегия, с одной стороны, обеспечивает сохранение ценных свойств улучшаемых пород, таких как высокая адаптивность, приспособленность к разведению в определенной природно-климатической зоне, повышенная устойчивость к заболеваниям, качество молока, с другой — позволяет дополнительно привнести в породы хозяйственно полезные признаки: высокую молочную продуктивность, приспособленность к промышленной технологии содержания, экстерьерные особенности.

В Смоленской области созданы два новых типа скота — смоленский швицкой породы и вазузовский сычевской. Смоленский тип выведен с целью повышения удоя и улучшения экстерьерных характеристик животных методом сложного воспроизводительного скрещивания с использованием мирового генофонда бурых и джерсейской пород (в 2003 году включен в Государственный реестр пород животных, допущенных к использованию). Сычевская порода создана на территории Смоленской области в результате скрещивания западнорусского скота с симментальскими быками-производителями и последующего разведения «в себе» (утверждена в 1930 году). При получении вазузовского типа использовали быков голштинской красно-пестрой и симментальской пород; целью создания этого типа было повышение молочной продуктивности, приспособленности животных к промышленным технологиям и улучшение экстерьера (материалы представлены в Министерство сельского хозяйства РФ на подтверждение внесения селекционного достижения в Государственный реестр).

Очевидно, что при выведении новых типов возможна утрата тех или иных ценных качеств исходных пород. Фенотипически это проявляется только при последующем разведении и использовании животных, тогда как молекулярно-генетические методы предоставляют возможность обнаружить такие изменения на любом этапе создания новых форм. Более того, оценка генотипа животных позволяет определить генетическую структуру популяции, степень ее консолидированности, а также проследить направление процессов изменчивости в динамике. В этой связи идеальным подходом представляется использование микросателлитных локусов (МС) благодаря относительно несложной методике их идентификации, высокому уровню полиморфизма и стабильному аутосомному кодоминантному характеру наследования. Микросателлиты находят широкое применениев популяционной и эволюционной генетике, став наиболее распространенным типом маркеров (1-3), служат инструментом для определения степени родства между индивидуумами или группами особей (4-6).

Целью настоящей работы была оценка состояния генофонда новых типов скота с использованием микросателлитов.

Методика. Исследования проводили в Смоленской области на животных смоленского типа бурой швицкой породы (SW-S, n= 125) (СПК «Пригорское», 2008 год), бурой швицкой породы отечественной (SW-Rus, n = 30) и американской (SW-Am, n = 20) селекции (ГПЗ «Токарево», 2003 год), вазузовского типа сычевской породы (SYCH-V, n = 123) (КФХ «Балтутино», 2008 год); чистопородных (SYCH, n = 5) и голштинизированных (SYCH-H, n = 23) животных старого типа сычевской породы, на основе которых проводилось создание нового типа (ГУП ПЗ «Рассвет», 2003 год). Для сравнения также использовали чистопородный и голштинизированный скот симментальской (соответственно SYM и SYM-H), голштинской (HOLST), джерсейской (JR) и немецкой бурой (BR-G) пород.

От животных получали пробы ткани (ушной выщип), из которых выделяли ДНК по общепринятым методикам (7). Микросателлитные профили анализировали по 13 локусам, сформированным в две мультилокусные панели, по методике, разработанной в Центре биотехнологии и молекулярной диагностики Всероссийского НИИ животноводства. Статистическую обработку данных проводили с использованием программного обеспечения MSExcel, GenAlEx и PAST.

Результаты. Распределение животных бурой швицкой породы (группа смоленского типа и исходные группы бурой швицкой породы американской и отечественной селекции) на основании учета генотипа каждой особи по 13 МС, а также наличия и частоты встречаемости аллелей микро-сателлитов, общих для каждой из групп (по D. Paetkau с соавт.) (8), показало (рис. 1), что смоленский тип бурой швицкой породы консолидирован и формирует массив, относительно обособленный от исходных пород, участвовавших в выведении. Вероятность отнесения индивидуума к собственной популяции на основании анализа аллельных профилей МС для смоленского типа составила 96,7 % (у быков — 100 %). Исходные группы скота американской и отечественной селекции формировали перекрывающиеся массивы, что указывает на наличие между ними взаимовлияния. Отмеченные особенности, по всей видимости, являются следствием использования быков американской селекции для улучшения отечественной швицкой породы. У американского и отечественного швицкого скота показатели принадлежности животных к собственной популяции, по данным анализа профилей МС, составили соответственно 25,0 и 56,7 %.

У скота вазузовского типа установили высокую степень консолидированности — на основании анализа генотипа по МС 91,2 % животных были отнесены к собственной популяции (см. рис. 1). Остальные 8,8 % особей оказались генетически близки породам, участвовавшим в формировании типа, — симментальской (3,2 %), сычевской старого типа (3,2 %) и голштинской (2,4 %). Чистопородная и голштинизированная популяции сычевской породы старого типа формировали перекрывающиеся массивы с вероятностью отнесения к собственной популяции соответственно 64,0 и 56,5 % (см. рис. 1).

Рис. 1. Распределение животных в пространстве двух измерений в группах крупного рогатого скота, сравниваемых с двумя созданными типами — смоленским бурой швицкой (А) и вазузовским сычевской (Б) породы, по принадлежности к собственной популяции на основании анализа полиморфизма по 13 микросателлитным локусам. Группы животных: ? — SW-S, t — SW-Am,  — SW-Rus (A); ? — SYCH-V, o — SYCH,  — SYCH-Н, Ï — SYM-H, Ü — SYM,  — HOLST (Б) (описание групп см. в разделе «Методика»).

Таким образом, можно сделать вывод о высокой генетической консолидированности созданных типов скота вследствие разведения «в себе» и целевого отбора по показателям продуктивности и признакам типа.

Анализ аллелофонда новых типов SW-S и SYCH-V по МС выявил их высокое генетическое разнообразие. Среднее число аллелей на локус составило 7,4, степень гетерозиготности — соответственно 73,8 и 69,2 %, что сопоставимо с результатами, полученными при исследовании других пород скота в России (соответствующие показатели — 5,6-9,4 аллеля на локус и 63,0-73,0 %). Исследование аллельных профилей МС у скота созданных типов позволяет проследить интродукцию пород, участвовавших в их формировании (рис. 2).

Так, интродукция бурого швицкого скота и животных джерсейской породы, использованных при создании типа SW-S, проявлялась в изменении частоты встречаемости аллелей микросателлитного локуса BM1818 (аллеля 262 — с 8,3 до 27,2 %, 266 — с 51,7 до 41,9 %; у джерсеев и бурых швицев немецкой селекции частота встречаемости этих аллелей составляла соответственно 63,9-68,0 и 0 %), а также локуса ETH185 (аллеля 228 — с 1,7 до 23,2 %, 232 — с 8,3 до 36,2 % и 234 — с 48,3 до 19,9 %; у джерсеев и бурых швицев немецкой селекции частота встречаемости — соответственно 14,0-36,1; 40,0-41,7 и 11,1-21,0 %) (см. рис. 2). Интродукцию генотипов симментальского скота в тип SYCH-V можно проследить по изменениям частоты встречаемости аллелей локуса BM1818: аллеля 260 — с 18,0 до 6,0 % (у симменталов и голштинов — соответственно 0,7-1,8 и 6,5 %), аллеля 262 — с 18,0 до 32,4 % (у симменталов и голштинов — соответственно 36,3-40,0 и 32,3 %), а также локуса ETH125: аллеля 228 — с 0 до 24,0 % (у симменталов и голштинов — соответственно 27,8-33,6 и 10,3 %). Влияние симментальского скота проявилось также в снижении частоты встречаемости аллеля 230 локуса ETH225 с 28,0 до 11,2 %, так как у симменталов его частота 0,9-7,6 % (см. рис. 2).


Рис. 2. Распределение частоты встречаемости аллелей двух микросателлитных локусов в группах скота созданных типов (А, Б — смоленского бурой швицкой породы, В, Г — вазузовского сычевской породы) в сравнении с их исходными породами и породами-улучшателями. А и В — локус BM1818, Б и Г — локус ETH185; группы: а, б, в, г — соответственно SW-Am, SW-Rus, BR-G и JR; д, е, ж, з, и — соответственно SYCH, SYCH-Н, SYM-H, SYM, HOLST; 1 и 2 — соответственно SW-S и SYCH-V (описание групп см. в разделе «Методика»).

Подчеркнем, что созданные типы скота (при высокой консолидированности и уникальности генотипа) генетически близки к исходным породам. Так, в сравнительном исследовании типа SW-S и участвующих в его создании популяций бурого швицкого скота отечественной и американской селекции было установлено, что 96,7 % всего разнообразия по МС обусловлено внутригрупповыми различиями и только 3,3 % — межгрупповыми. Аналогично у типа SYCH-V 96,3 % генетического разнообразия приходится на внутригрупповые различия и 3,7 % — на различия между группами SYCH-V, SYCH и SYCH-H.

1. Генетические дистанции между животными разных групп бурой
швицкой породы скота
(по M. Nei на основании оценки полиморфизма
13 микросателлитных локусов) (9)

Группа

SW-S

SW-Am

SW-Rus

SW-S

 

0,160

0,222

SW-Am

0,160

 

0,061

SW-Rus

0,222

0,061

 

П р и м е ч а н и е. Описание групп см. в разделе «Методика».

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализируя генетические дистанции, рассчитанные по M. Nei (9) (табл. 1), а также кластерную структуру генеалогического древа (рис. 3), следует отметить большую близость между скотом созданного смоленского типа и швицами зарубежной селекции, причем образование отдельного кластера особями смоленского типа указывало на использование при его выведении животных иного происхождения (действительно, для этих целей привлекались джерсеи и скот бурых пород зарубежной селекции).

2. Генетические дистанции между животными групп сычевской,
симментальской и голштинской пород скота

(по M. Nei на основании оценки полиморфизма 13 микросателлитных
локусов) (9)

Группа

SYCH-V

SYCH

SYCH-H

SYM-H

SYM

HOLST

SYCH-V

 

0,226

0,198

0,113

0,127

0,172

SYCH

0,226

 

0,102

0,187

0,270

0,142

SYCH-H

0,198

0,102

 

0,177

0,221

0,172

SYM-H

0,113

0,187

0,177

 

0,083

0,113

SYM

0,127

0,270

0,221

0,083

 

0,240

HOLST

0,172

0,142

0,172

0,113

0,240

 

П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 1.

 

Рис. 3. Дендрограммы взаимоотношений между породами, построенные на основе матрицы генетического сходства, рассчитанной по 13 микросателлитным локусам с использованием алгоритма M. Nei (9) для групп скота бурой шви-цкой породы и смоленского типа (А), а также сычевской, сим-ментальской и голштинской пород и вазузовского типа (Б). Описание групп см. в разделе «Методика».

Выявленные меньшие генетические дистанции между скотом вазузовского типа сычевской породы и группами симментальского скота (табл. 2), а также формирование ими единого кластера (см. рис. 3), по всей видимости, обусловлены преимущественным использованием быков симментальской породы при выведении вазузовского типа скота.

Итак, созданные типы молочного скота (смоленский — бурой швицкой породы и вазузовский — сычевской породы) характеризуются высоким генетическим разнообразием и высокой степенью консолидированности. При этом, сохраняя генетическую близость к породам, использованным в процессе их создания, они имеют уникальный, свойственный только этим новым типам аллелофонд, что подтверждается изучением полиморфизма микросателлитных локусов.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. B a u m u n g  R.,  S i m i a n e r  H.,  H o f f m a n n  I. Genetic diversity studies in farm animals — a survey. J. Anim. Breed. Genet., 2004, 121: 361-373.
2. S c h l o e t t e r e r  C. Opinion: The evolution of molecular markers — just a matter of fashion? Nat. Rev. Genet., 2004, 5: 63-69.
3. М а р з а н о в  Н.С.,  О з е р о в  М.Ю.,  Н а с и б о в  М.Г. др. Микросателлиты и их использование для оценки генетического разнообразия животных. С.-х. биол., 2004, 2: 104-111.
4. З и н о в ь е в а  Н.А.,  Л а р и о н о в а  П.В.,  Т и х о м и р о в а  Т.И. и др. Генетическая характеристика свиней пород крупная белая и йоркшир различного происхождения с использованием ДНК-маркеров. Докл. РАСХН, 2008, 2: 33-36.
5. З и н о в ь е в а  Н.А.,  С т р е к о з о в  Н.И.,  М о л о ф е е в а  Л.А. Оценка роли ДНК-микросателлитов в генетической характеристике популяции черно-пестрого скота. Зоотехния, 2009, 1: 2-4.
6. К о н о в а л о в а  Е.Н.,  Л ь в и н а  О.А.,  С е л ь ц о в  В.И. и др. Гены белков молока и микросателлитные профили в популяциях симментальского скота различного происхождения. С.-х. биол, 2007, 6: 35-40.
7. З и н о в ь е в а  Н.А.,  Г л а д ы р ь  Е.А.,  Э р н с т  Л.К. и др. Введение в молекулярную генную диагностику сельскохозяйственных животных. Дубровицы, 2002: 53-54.
8. P a e t k a u  D.,  S l a d e  R.,  B u r d e n s  M. e.a. Genetic assignment methods for the direct, real-time estimation of migration rate: a simulationbased exploration of accuracy and power. Mol. Ecol., 2004, 13: 55-65.
9. N e i  M. Genetic distance between populations. Amer. Natur., 1972, 106(949): 283-291.

 

GENETIC CHARACTERIZATION OF NEW CATTLE TYPES OF BROWN SWISS AND SYCHEVSKAJA BREEDS USING POLYMORPHISM OF MICROSATELLITES

N.I. Stekozov1, N.A. Zinovieva1, P.V. Gorelov1, V.I. Listratenkova2, E.N. Konovalova1, V.K. Chernishenko2, L.K. Ernst3

The allelic profiles of new cattle types — Smolensk of Brown Swiss breed and Vazuzovskij of Sychevskaja breed using 13 microsatellites were studied. It was shown that the both types were characterized by high genetic diversity. The mean number of alleles per locus was 7.4 and the heterozygote degree was 73.8 and 69.2 %, respectively. The high genetic consolidation in both types was observed. It was determined that in spite of the new types were genetically closed to the breeds involved into their breeding they have the own unique allelic profiles.

Key words: microsatellite, cattle types, DNA polymorphism.

 

1ГНУ Всероссийский НИИ животноводства
Россельхозакадемии
,
142132 Московская обл., Подольский р-н., пос. Дубровицы,
e-mail: n_zinoviwva@mail.ru;
2ГНУ Смоленский НИИ сельского хозяйства,
214025 г. Смоленск, ул. Нахимова, 21,
e-mail: smniish@sci.smolensk.ru;
3Российская академия сельскохозяйственных наук,
117218 г. Москва, ГСП-7, ул. Кржижановского, 15, корп. 2

Поступила в редакцию

1 февраля 2009 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало