doi: 10.15389/agrobiology.2022.2.272rus
УДК 636.1:575.174(571.56)
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ (проект № 19-76-20058).
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЛОКАЛЬНОЙ ПОПУЛЯЦИИ ЛОШАДЕЙ ЯКУТСКОЙ ПОРОДЫ ПО ГЕНАМ MC1R, ASIP, DMRT3 и MSTN
Л.В. КАЛИНКОВА1 ✉, А.М. ЗАЙЦЕВ1, Р.В. ИВАНОВ2
Якутская порода лошадей считается одной из древнейших конских пород. Она обладает уникальными морфологическими характеристиками и хорошо приспособлена к выживанию за Полярным кругом. Якутские лошади имеют компактное телосложение и чрезвычайно густую зимнюю шерсть с длинной гривой и хвостом. В породе преобладают светлые масти — серая и саврасая, что служит естественной маскировкой. Якутская порода универсальна, поскольку местные лошади веками использовались не только для производства молока и мяса, но и в качестве транспортных животных. В настоящей работе впервые дана характеристика генетической структуры аборигенной якутской породы с использованием четырех ДНК-маркеров, имеющих селекционное значение в специализированных породах лошадей различного направления использования. Нашей целью было изучение полиморфизма генов ASIP и MC1R, детерминирующих пигментацию кожи и волос, а также оценка встречаемости мутаций генов MSTN (g.66493737C>T) и DMRT3 (g.22999655C>A), ассоциированных с рабочими качествами домашних лошадей. Материалом для исследований служили образцы волос с луковицами из гривы от 45 взрослых чистопородных якутских лошадей (Equus caballus), в том числе 11 образцов от животных коренного типа и 34 образца от животных янского типа. ДНК выделяли из волосяных луковиц с помощью реагентов ExtraGene™ DNA Prep 200 (ООО «Лаборатория Изоген», Россия). Генотипирование по SNP-маркеру C>T гена MC1R осуществляли методом PCR-RFLP (PCR-restriction fragment length polymorphism) согласно L. Mark-lund с соавт. (1996). Детекцию делеции 11 п.н. в локусе ASIP проводили по методу S. Rieder с соавт. (2001). Обозначения аллельных вариантов исследованных генов MC1R и ASIPсоответствовали номенклатуре M. Reißmann (2009): E — доминантный аллель дикого типа, e — рецессивный (мутантный) аллель (MC1R); A — доминантный аллель дикого типа, a — рецессивный (мутантный) аллель (ASIP). SNP-мутацию в гене MSTN (g.66493737C>T) детектировали методом ACRS-PCR (amplification-created restriction site-PCR), предложенным M. Gábor с соавт. (2014). Генотипирование образцов ДНК по SNP-маркеру гена DMRT3 (g.22999655C>A) осуществляли методом PCR-RFLP. Детекцию полиморфизма C>A в амплифицированном фрагменте ДНК проводили с использованием эндонуклеазы рестрикции HpyF3I («Thermo Scientific», Литва). Генетико-популяционный анализ осуществляли с определением частоты встречаемости аллелельных вариантов исследуемых генов, частоты встречаемости генотипов в популяции и наблюдаемой гетерозиготности. При исследовании полиморфизма генов ASIP и MC1R было обнаружено преобладание у якутских лошадей аллельных вариантов, детерминирующих преимущественный синтез эумеланина, то есть более темного варианта пигмента. Частота встречаемости доминантного аллеля E гена MC1R, детерминирующего выработку черного пигмента эумеланина, составила 0,711. Доля гомозиготных носителей рецессивной мутации гена MC1R (аллель e), детерминирующей подавление синтеза пигмента эумеланина и преимущественный синтез красно-желтого пигмента феомеланина, — 13,3 %. Частота встречаемости доминантного аллеля A гена ASIP, ограничивающего синтез черного пигмента эумеланина и влияющего на характер его распределения, — 0,400. Гомозиготными носителями рецессивной мутации гена ASIP (аллель a) были 40 % исследованных якутских лошадей. Это относительно высокий показатель, поскольку в большинстве современных пород лошадей рецессивный аллель a гена ASIP встречается достаточно редко. В целом по двум ключевым генам, влияющим на пигментацию, у 45 животных идентифицировали восемь различных вариантов генотипа. Наиболее типичны для якутских лошадей генотипы E/E-A/a и E/E-a/a. При исследовании полиморфизмов генов DMRT3 и MSTN, влияющих на рабочие качества, было установлено, что частота встречаемости мутаций генов DMRT3 (g.22999655C>A) и MSTN (g.66493737C>T) у протестированных якутских лошадей составила соответственно 0,011 и 0,022. Очевидно, присутствуя в популяции с небольшой частотой, мутантные варианты генов DMRT3 и MSTN не имеют селекционного значения, так как исторически якутская лошадь служила людям в качестве транспортного животного в лесной и болотистой местности, где возможна езда верхом преимущественно шагом.
Ключевые слова: лошади, якутская порода, ДНК-маркеры, полиморфизм, MC1R, ASIP, DMRT3, MSTN, эумеланин, феомеланин, рабочие качества.
GENETIC STRUCTURE OF THE LOCAL YAKUTIAN HORSE POPULATION FOR GENES MC1R, ASIP, DMRT3, AND MSTN
L.V. Kalinkova1 ✉, A.M. Zaitsev1, R.V. Ivanov2
The Yakutian horse is believed to be one of the oldest breeds. The breed has unique morphological characteristics and is well adapted to survive within the Arctic Circle. Yakutian horses have compact body conformation and extremely thick winter coats with long mane and tail. In the Yakutian breed dominate light coat colours: gray and dun. The gray and dun coat colours of Yakutian horses are their natural camouflage. The Yakutian horse is multipurpose breed, because the local horses have been used by people not only for the production of milk and meat, but also as transport animals. In this paper, the genetic structure of the native Yakutian breed was characterized using markers of four genes that are associated with important selected traits in different modern populations of domestic horses (Equus caballus). The aim of our study was to investigate the polymorphism of the ASIP and MC1R genes that determine skin and hair pigmentation, as well as to assess the occurrence of mutations in the MSTN (g.66493737C>T) and DMRT3 (g.22999655C>A) genes associated with athletic performance and locomotion in domestic horses. Hair samples were collected from 45 adult purebred Yakutian horses (Equus caballus), including 11 samples from animals of the indigenous type and 34 samples from animals of the Yana type. DNA was isolated using ExtraGene™ DNA Prep 200 reagents (Isogen Laboratory, Russia). Genotyping for the SNP marker C>T of the MC1R gene was carried out using the PCR-RFLP (PCR-restriction fragment length polymorphism) method according to L. Mark-lund et al. (1996). Detection of 11 bp deletion in the ASIP gene was carried out according to the method described by S. Rieder et al. (2001). Allele nomenclature was used according to M. Reißmann (2009): E — dominant wild-type allele, e— recessive (mutant) allele (MC1R); A — dominant wild-type allele, a — recessive (mutant) allele (ASIP). The SNP mutation in the MSTN gene (g.66493737C>T) was detected by the amplification-created restriction site-PCR (ACRS-PCR) method described by M. Gábor et al. (2014). Genotyping of DNA samples for the SNP marker of the DMRT3 gene (g.22999655C>A) was performed by PCR-RFLP method, C>A polymorphism was detected using restriction endonuclease HpyF3I (Thermo Scientific, Lithuania). Frequencies of alleles, frequencies of genotypes in the population and observed heterozygosity were calculated. Polymorphism of the ASIP and MC1R genes observed in Yakutian horses demonstrated a predominance of allelic variants that determine the synthesis of eumelanin, the darker type of the pigment. In the studied group of horses the frequency of the dominant E allele of the MC1R gene that determines the production of the black pigment eumelanin, was 0.711. The number of homozygous carriers of the recessive mutation of the MC1R gene (e allele) that determines production of red pigment pheomelanin was 13.3 %. The frequency of the dominant A allele of the ASIP gene that limits the synthesis of the black pigment eumelanin and affects the character of its distribution was 0.400. The number of homozygous carriers of the recessive mutation of the ASIP gene (a allele) among the tested Yakutian horses was 40 %. This is relatively high value, because in the most of modern horse breeds, the recessive a allele of the ASIP gene is rather rare. In total, eight different genotypes were identified for two key genes affecting skin and hair pigmentation. The most typical genotypes for Yakutian horses were E/E-A/a and E/E-a/a. The character of skin and hair pigmentation in the Yakutian horses could have an adaptive meaning for survival within the Arctic Circle. The frequency of the mutant variants of genes DMRT3 (g.22999655C>A) and MSTN (g.66493737C>T) in the tested horses were 0.011 and 0.022, respectively. Obviously, being presented in the population at a low frequency, the mutant variants of the DMRT3 and MSTN genes have no selection value, because historically, the Yakutian horse has served people as a transport animal in the forest and swampy areas, where only riding is suitable and the most convenient gait is walk.
Keywords: horses, Yakutian breed, DNA markers, polymorphism, MC1R, ASIP, DMRT3, MSTN, eumelanin, pheomelanin, performance traits.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ коневодства, |
Поступила в редакцию |
