БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2020.2.285rus

УДК 636.393.9:575.174.5:577.21

При проведении исследований использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ ФНЦ животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Исследование проведено при поддержке РФФИ, проект № 18-316-20006.

 

ГЕНОМНАЯ АРХИТЕКТУРА РОССИЙСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ ЗААНЕНСКИХ КОЗ В АСПЕКТЕ ГЕНОФОНДА ПОРОДЫ ИЗ ПЯТИ СТРАН МИРА

Т.Е. ДЕНИСКОВА1, А.В. ДОЦЕВ1, М.С. ФОРНАРА1, А.А. СЕРМЯГИН1,
H. REYER2, К. WIMMERS2, G. BREM1, 3, Н.А. ЗИНОВЬЕВА1

Зааненская порода коз ценится за высокую молочную продуктивность и хорошие адаптационные качества, которые способствовали ее широкому распространению в мире за пределами Швейцарии. В России зааненская порода официально рекомендована к разведению и имеет племенной статус. Разведение в локальных условиях окружающей среды, а также региональные особенности используемых селекционных стратегий могут приводить к существенному изменению аллелофонда пород, в связи с чем актуально проведение геномных исследований национальных популяций мировых пород с целью установления их современного генетического статуса. В настоящей работе впервые представлены данные полногеномного анализа российской популяции коз зааненской породы, для которой была проведена сравнительная оценка с оригинальным (Швейцария) и мировым генофондом зааненской породы, представленным четырьмя странами. Нашей целью было рассмотрение генетического разнообразия и установление структуры российской популяции зааненской породы в аспекте генофонда коз этой породы из пяти различных стран (Швейцария, Франция, Италия, Аргентина и Танзания), полногеномные SNP-профили которых были получены из базы данных проекта AdaptMap. Исследования проводили на козах (Capra hircus) зааненской породы (n = 21, RUS), разводимых в одном из племенных репродукторов на территории Российской Федерации, в 2019-2020 годах. ДНК выделяли из отобранных фрагментов ушной раковины с помощью наборов ДНК-Экстран-2 (ЗАО «Синтол», Россия). Генотипирование осуществляли с использованием ДНК-чипа GoatSNP50 BeadChip («Illumina, Inc.», США), содержащего 53347 SNPs и обеспечивающего покрытие среднего интервала между SNP в размере 40 кб. Для оценки генетического разнообразия и сравнительного анализа российской популяции коз с генофондом коз этой породы из пяти различных стран использовали SNP-профили зааненских коз, разводимых в Швейцарии (SWI, n = 38), Италии (ITA, n = 22), Франции (FRA, n = 55), Аргентине (ARG, n = 11) и Танзании (TNZ, n = 8), которые были получены из публично доступного хранилища цифровых данных Dryad и сгенерированы в рамках проекта AdaptMap. В качестве образца оригинального генофонда была выбрана швейцарская популяция зааненской породы. Биоинформационную обработку и визуализацию данных полногеномного генотипирования проводили в программах PLINK 1.90, Admixture 1.3, SplitsTree 4.14.5, в пакетах R «diveRsity» и «pophelper». Наблюдаемая гетерозиготность варьировала от 0,381 у SWI до 0,423 у FRA и была высокой у RUS (Ho = 0,418). В популяциях SWI, ITA, FRA значения коэффициента инбридинга оказались близки к нулю; у RUS, ARG и TNZ был отмечен дефицит гетерозигот — соответственно 1,5; 8,9 и 6,0 %. Аллельное разнообразие было максимальным у ARG, RUS и FRA (Ar ≥ 1,979) и минимальным — у SWI (Ar = 1,934). Анализ главных компонент и структура филогенетического дерева показали четкую дифференциацию между национальными и оригинальной популяциями зааненской породы. Анализ популяционной структуры подтвердил сохранение генетической составляющей кластера SWI у коз группы RUS. У RUS наблюдались наименьшие генетические дистанции с FRA (FST= 0,02; RST = 0,189) и ITA (FST = 0,023; RST = 0,215); наибольшая дифференциация RUS была выявлена с TNZ (FST = 0,054; RST = 0,311) и SWI (FST = 0,06; RST = 0,276). Таким образом, различные стратегии селекции привели к генетическим различиям между национальными популяциями коз зааненской породы, при этом российская популяция коз сохраняет в себе геномные компоненты исходного генофонда.

Ключевые слова: зааненская порода, домашние козы, SNP-маркеры, ДНК-чипы, генетическое разнообразие, AdaptMap.

 

 

THE GENOMIC ARCHITECTURE OF THE RUSSIAN POPULATION OF SAANEN GOATS IN COMPARISON WITH WORLDWIDE SAANEN GENE POOL FROM FIVE COUNTRIES

Т.Е. Deniskova1, А.V. Dotsev1, М.S. Fornara1, A.A. Sermyagin1, H. Reyer2, К. Wimmers2, G. Brem1, 3, N.А. Zinovieva1

The Saanen goat breed is valued for its high milk productivity and good adaptive qualities, which contributed to its worldwide distribution outside Switzerland. In Russia, the Saanen is a popular breed that had been officially recommended for breeding and had a pedigree status. Breeding in local environments as well as regional specifics of the used breeding strategies can lead to a significant change in the allele pool of breeds, and therefore, it is relevant to conduct genomic studies of national populations of world breeds to establish their current genetic status. Here, for the first time we presented the results of whole-genome analysis of the Russian population of goats of the Saanen breed in comparative aspect with the original (Switzerland) and the world gene pool of the Saanen breed, represented by four countries. The aim of our work was to assess genetic diversity and to study population structure of the Saanen goats of Russian selection in comparison with representatives of this breed from five different countries (Switzerland, Italy, France, Argentina and Tanzania) whose whole-genome SNP-profiles were obtained from the database of the AdaptMap project. The studies were conducted on 21 goats of the Saanen breed (RUS), bred in one of the Russian breeding farms, in 2019-2020. DNA was extracted from the selected ear fragments using DNA Extran-2 kits (Syntol CJSC, Russia). Genotyping was performed using a GoatSNP50 BeadChip DNA chip (Illumina, Inc., USA) containing 53347 SNPs and providing coverage of the average interval between SNPs in 40 kb. To assess the genetic diversity and to perform comparative analysis of the Russian goat population with the representatives goats of this breed from five different countries, we used SNP-profiles of the Saanen goats bred in Switzerland (SWI, n = 38), Italy (ITA, n = 22), France (FRA, n = 55), Argentina (ARG, n = 11) and Tanzania (TNZ, n = 8), which were downloaded from the publicly available digital data repository Dryad and generated in within the AdaptMap project. The Swiss population of the Saanen breed was assumed as a sample of the original gene pool. Bioinformatic processing and visualization of whole-genome genotyping data was performed in the PLINK 1.90, Admixture 1.3, SplitsTree 4.14.5 software, in R packages “diveRsity” and “pophelper”. The observed heterozygosity varied from 0.381 in SWI to 0.423 in FRA and was high in RUS (Ho = 0.418). In SWI, ITA, FRA populations the values of the inbreeding coefficient were close to zero level; RUS, ARG, and TNZ showed heterozygote deficiencies, which were 1.5%, 8.9, and 6.0%, respectively. Allelic richness was maximal in ARG, RUS, and FRA (Ar ≥ 1.979) and minimal in SWI (Ar = 1.934). The Principal component analysis and the phylogenetic tree showed a clear differentiation between the national and original populations of the Saanen breed. Analysis of population structure demonstrated the presence of the genetic component of the SWI cluster in goats from the RUS group. RUS had the smallest genetic distances with FRA (FST = 0.02; RST = 0.189) and ITA (FST = 0.023; RST = 0.215); and RUS was highly differentiated from TNZ (FST = 0.054; RST = 0.311) and SWI (FST = 0.06; RST = 0.276). Thus, different selection strategies resulted in genetic differences between the national goat populations of the Saanen breed. However, genomic components of the original gene pool are still present in the Russian goat population of the Saanen breed.

Keywords: Saanen breed, domestic goats, SNP markers, DNA chips, genetic diversity, AdaptMap.

 

1ФГБНУ ФНЦ животноводства
ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста,

142132 Россия, Московская обл., г.о. Подольск, пос. Дубровицы, 60,
e-mail: horarka@yandex.ru ✉, asnd@mail.ru, margaretfornara@gmail.com, alex_sermyagin85@mail.ru, n_zinovieva@mail.ru;
2Institute of Genome Biology,
Leibniz Institute for Farm Animal Biology (FBN),
Mecklenburg-Vorpommern, 18196 Dummerstorf, Germany,
e-mail: reyer@fbn-dummerstorf.de, wimmers@fbn-dummerstorf.de;
3Institut für Tierzucht und Genetik,
University of Veterinary Medicine (VMU),

Veterinärplatz, A-1210, Vienna, Austria,
e-mail: gottfried.brem@agrobiogen.de

Поступила в редакцию
26 февраля 2020 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Полный текст PDF

Полный текст HTML