doi: 10.15389/agrobiology.2016.4.423rus
УДК 636.234.1:636.082:57.017.53:577.21
Исследования выполнены при поддержке государства в лице Минобрнауки России, проект № 14.604.21.0062, уникальный идентификационный номер RFMEFI60414X0062.
ГАПЛОТИПЫ ФЕРТИЛЬНОСТИ ГОЛШТИНСКОГО СКОТА
Н.А. ЗИНОВЬЕВА
Голштинскую породу крупного рогатого скота разводят по крайней мере в 161 стране, на долю животных голштинской и голштинизированной черно-пестрой пород в общем поголовье молочного скота в России приходится более 65 %. Однако на фоне постоянного увеличения молочной продуктивности у коров голштинской породы наблюдается снижение репродуктивной способности (A. Barbat с соавт., 2010). В настоящее время такое снижение связывают с генетическими факторами. Поступательный рост гомозиготности в культурных породах крупного рогатого скота (КРС) обусловливает возрастание негативного влияния LoF-мутаций (loss-of-function) на фертильность коров. Диагностика LoF-мутаций, ассоциированных с летальными наследственными заболеваниями, становится одним из ключевых элементов в системе генетического мониторинга популяций сельскохозяйственных животных (Ю.А. Столповский, 2010; Н.С. Марзанов с соавт., 2012). Существенный прогресс в идентификации LoF-мутаций, ассоциированных с фертильностью, был достигнут с разработкой нового подхода, названного картированием гомозиготности (C. Charlier с соавт., 2008). Он основан на генотипировании десятков тысяч SNP (single nucleotide polymorphism) с помощью чипов средней и высокой плотности и последующей идентификации регионов с потерей гомозиготности, то есть характеризующихся отсутствием одного из гомозиготных генотипов. Этот подход позволяет выявлять области хромосом, которые служат регионами-кандидатами для локализации гаплотипов фертильности, ассоциированных с эмбриональной и ранней постэмбриональной смертностью. В течение последних нескольких лет гаплотипы фертильности были идентифицированы практически во всех основных породах молочного скота: голштинской (P.M. VanRaden с соавт., 2011; S. Fritz с соавт., 2013; T.A. Cooper с соавт., 2013), джерсейской (P.M. VanRaden с соавт., 2011; T.S. Sonstegard с соавт., 2013), бурой швицкой (P.M. VanRaden с соавт., 2011; T.A. Cooper с соавт., 2013; M. McClure с соавт., 2013), монбельярдской (S. Fritz с соавт., 2013), айрширской (T.A. Cooper с соавт., 2013), симментальской (H. Pausch с соавт., 2015), у красного нордического скота (N.K. Kadri с соавт., 2014). В представленном обзоре обобщены результаты идентификации LoF-мутаций, приводящих к нарушениям воспроизводства, в геноме голштинского скота. В настоящее время в голштинской породе регистрируется 10 гаплотипов фертильности (HCD, HH0, HH1, HH2, HH3, HH4, HH5, HHB, HHC, HHD), оказывающих влияние на степень стельности и(или) ассоциированных с эмбриональной и ранней постэмбриональной смертностью на различных стадиях (J.B. Cole с соавт., 2016). Рассматриваются возможные причины распространения гаплотипов фертильности в популяциях крупного рогатого скота: интенсивное использование в искусственном осеменении быков — скрытых носителей, значительный период времени от возникновения до идентификации мутаций (18-59 лет), возможная связь гаплотипов фертильности с показателями молочной продуктивности. Дана характеристика хромосомной локализации гаплотипов фертильности, показано их влияние на степень стельности, приводятся частоты встречаемости в североамериканской популяции голштинов, описаны стадии стельности и возраст телят, на которые приходится гибель плодов и телят — носителей гаплотипов фертильности. Представлена информация о быках-производителях, ставших родоначальниками гаплотипов фертильности. Дана характеристика генов и соответствующих LoF-мутаций, ассоциированных с гаплотипами фертильности. Показано, что отцы более 5 % быков-производителей, используемых в Российской Федерации, — скрытые носители гаплотипов фертильности. Это обусловливает актуальность скрининга российской популяции голштинского и голштинизированного скота с целью выявления скрытых носителей. Отмечается важная роль ДНК-диагностики в контроле и элиминации гаплотипов фертильности и ассоциированных с ними генетических дефектов в российской популяции племенного скота. Так, в первые 1-2 года генетического мониторинга среди быков-производителей диагностировалось более 5 % скрытых носителей CVM и около 3 % скрытых носителей BLAD, в то время как в настоящее время эти мутантные аллели отсутствуют.
Ключевые слова: голштинская порода, эмбриональная смертность, генетические дефекты, гаплотипы фертильности.
HAPLOTYPES AFFECTING FERTILITY IN HOLSTEIN CATTLE
N.A. Zinovieva
The observed progressive increase of homozygosity in the cultural cattle breeds leads to increased negative impact of LoF-mutations (LoF — loss-of-function) in reducing cow fertility. Significant progress in the identification of LoF-mutations, which are associated with fertility, was achieved with the development of a new approach called «homozygosity mapping» (C. Charlier et al., 2008). This approach allows identifying the chromosomal regions characterized by loss of homozygosity, which are the candidate regions for location of fertility haplotypes associated with embryonic and early post-embryonic mortality. In the past few years, the fertility haplotypes were identified in almost all the major breeds of dairy cattle: Holstein (P.M. VanRaden et al., 2011; S. Fritz et al., 2013; T.A. Cooper et al., 2013), Jersey (P.M. VanRaden et al., 2011; T.S. Sonstegard et al., 2013), Brown Swiss (P.M. VanRaden et al., 2011; T.A. Cooper et al., 2013; M. McClure et al., 2013), Montbeliarde (S. Fritz et al., 2013), Ayrshire (T.A. Cooper et al., 2013), Fleckvieh (H. Pausch et al., 2015), Nordic Red cattle (N.K. Kadri et al., 2014). In presented review, it is characterized the haplotypes affecting fertility, which are segregated in Holsteins — the main dairy cattle breed worldwide (bred in 161 countries). In Russia, the ratio of Holstein and holsteinized Black-Pied cattle accounted for more than 65 % of common dairy cattle population. Currently, in the Holstein breed is registered ten fertility haplotypes (HCD, HH0, HH1, HH2, HH3, HH4, HH5, HHB, HHC, HHD), which affect the pregnancy losses and/or associated with embryonic and early post-embryonic mortality at different stages (J.B. Cole et al., 2016). Possible causes for segregation of the fertility haplotypes in cattle populations are discussed. These are intensive use of carrier bulls for artificial insemination, a considerable period from occurrence to the identification of causative mutations (18-59 years), the possible association of carrier status with productive traits. The chromosomal location of the fertility haplotypes is characterized, the haplotype frequencies in North-American Holstein population are presented and the effects of bull carrier status on cow pregnancy rate are shown. It is described the stages of pregnancy and/or the age of calves on which there is the embryonic mortality of affected fetus and/or the death of affected calves. It is characterized the genes and the causative LoF-mutations, which are associated with fertility haplotypes. It is shown that more than 5 % of sires used in Russia have had the fathers, which are the carriers of fertility haplotypes. Thus, it is necessary to screen the Russian population of Holstein and holsteinized cattle to detect the carrier status of animals. The role of DNA-diagnostics in the control and elimination of fertility haplotypes and associated genetic defects in the Russian population of breeding cattle is discussed. Survey for these latent genetic defects among domestic Holstein and holsteinized Black Pied cattle showed that they occur at a relatively high rate, reaching about 10 % for cows and about 4 % for bulls. Among the bulls more than 5 % were hidden CVM carriers, and about 3 % were latent BLAD carriers. Currently, due to genetic monitoring, these mutant alleles are not being recorded in sires of the population.
Keywords: Holstein breed, embryonic mortality, genetic defects, fertility haplotype.
ФГБНУ Всероссийский НИИ животноводства |
Поступила |
Оформление электронного оттиска
