Сельскохозяйственная биология, 2018, том 53, № 4, с. 723-734.
(для цитирования)

doi: 10.15389/agrobiology.2018.4.723rus

УДК 636.4:636.082:575.1

В исследованиях было использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста. Исследования выполнены при поддержке Министерства образования и науки РФ, уникальный номер проекта RFMEFI60417X0182.

ВЛИЯНИЕ ГЕНОТИПОВ ПО IGF2, CCKAR И MC4R
НА ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ПЛЕМЕННУЮ ЦЕННОСТЬ
СВИНЕЙ ПО ХОЗЯЙСТВЕННО ПОЛЕЗНЫМ ПРИЗНАКАМ

Е.Е. МЕЛЬНИКОВА¹, Н.В. БАРДУКОВ¹, М.С. ФОРНАРА¹,
О.В. КОСТЮНИНА¹, А.А. СЕРМЯГИН¹, А.М. ЗАЙЦЕВ², Н.А. ЗИНОВЬЕВА¹

Разработка программ маркерной селекции должна основываться на полиморфизмах, генетическое влияние которых на показатели продуктивности и племенной ценности животных достоверно и значимо. Перспективы использования геномной селекции у свиней связывают с разработкой ДНК-матриц низкой плотности (LD, low density) с включением в них SNP (single nucleotide polymorphisms), отобранных по результатам GWAS-анализа (genome-wide association studies) с использованием HD-панелей (high destiny). Потенциальными ДНК маркерами для включения в LD-панели служат гены инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF2), рецептора холицистокинина А (CCKAR), рецептора меланокортина 4 (MC4R). Многочисленные исследования свидетельствуют о достоверном влиянии этих генов на вариацию таких фенотипических показателей, как конверсия корма, скорость роста, наращивание мышечной массы, отложение жира у свиней. Целью настоящей работы было изучение комплексного влияния генотипов по IGF2, CCKAR и MC4R на показатели мясной и откормочной продуктивности у свиней (Susscrofa) пород крупная белая и ландрас российской селекции. В 2017-2018 годах в ООО «Селекционно-гибридный центр» (Воронежская обл.) была сформирована выборка из 1262 животных, которая включала свиней пород крупная белая (n = 667) и ландрас (n = 595). Фенотипы свиней определяли для показателей глубины мышцы (MD, muscle depth, мм), скорректированного возраста достижения живой массы 100 кг (AGE100, сут) и толщины шпика (BF, back fat) в трех точках: BF1 (в области 6-7 ребра, мм), BF2 (в области 10 ребра, мм) и BF3 (в области 14 ребра, мм). ДНК выделяли из проб ткани хряков (ушной выщип) с использованием набора реагентов ДНК-Экстран-2 (НПО «Синтол», Россия). Оценивали концентрацию и качество ДНК. Полиморфизм гена определяли методом real-time ПЦР. SNP в генах CCKAR и MC4RП выявляли методом мультиплексной ПЦР с FLASH-детекцией. Частоты аллелей ДНК маркеров (pA) у свиней пород ландрас и крупная белая составили соответственно 27,2 и 86,3 % для IGF2, 0,6 и 21,1% для CCKAR, 54,1 и 60,0 % для MC4R. Значения коэффициентов наследуемости (h2) равнялись 0,204-0,242 для BF1, BF2, BF3, 0,309 — для MD, 0,366 — для AGE100. Разработано уравнение модели и доказано достоверное влияние отдельных факторов (порода, пол, год рождения животного), в том числе конкретных генотипов по анализируемым ДНК-маркерам (для IGF2 и MC4R на BF1, BF2 и BF3, P > 0,95), на изменчивость фенотипических показателей и племенную ценность (EBV) особей по мясной и откормочной продуктивности. Для каждого из трех маркеров в модели была показана доля аддитивной генетической вариации от 0,5 до 7,6 % при P > 0,95-0,999. Выявлены экономически значимые варианты желательных аллелей по маркерам IGF2 (A) и MC4R(A). Животные с генотипом АА по IGF2 и MC4R имели достоверно лучшие EBV по анализируемым признакам (согласно результатам по методу наименьших квадратов), превосходя особей, гомозиготных по альтернативному аллелю G. Установлена закономерность, характеризующая аддитивное компенсирующее влияние сочетаний генотипов по IGF2 и MC4R на откормочные качества животных. Лучшими характеристиками по показателям толщины шпика отличались животные, имеющие в своем генотипе наибольшее число аллелей A по IGF2 иMC4R, по сравнению с животными с генотипом GG (по обоим маркерам). Различия между группами, несущими в генотипе от одного до четырех аллелей А, и группой, не имеющей аллеляA (генотипы GG по обоим ДНК маркерам), составили по BF1 от 7,9 до 21,0 %, BF2 — от 8,5 до 21,4 %, BF3 — от 9,9 до 22,6 %, MD — от 2,8 до 3,2 %. Таким образом, генотипы по ДНК маркерам IGF2 и MC4R могут быть использованы в маркерной селекции свиней пород крупная белая и ландрас по отдельным показателям мясных и откормочных качеств.

Ключевые слова: свиньи, крупная белая порода, ландрас, IGF2, CCKAR, MC4R, полиморфизм, оценка племенной ценности особей (EBV), откормочные и мясные качества.

Полный текст

EFFECTS OF GENOTYPES FOR IGF2, CCKAR AND MC4R
ON THE PHENOTYPIC ESTIMATIONS AND BREEDING VALUES
FOR PRODUCTIVE TRAITS IN PIGS

E.E. Melnikova¹, N.V. Bardukov¹, M.S. Fornara¹, O.V. Kostyunina¹,
A.A. Sermyagin¹, A.M. Zaitsev², N.A. Zinovieva¹

Development of programs for marker-assisted selection has to be based on genetic polymorphisms, whose effect on the production traits and breeding values of animals is reliable and significant. Prospects for the use of genomic selection in pigs are associated with the development of low-density (LD) DNA arrays, which include the SNPs (single nucleotide polymorphisms) selected by the results of genome-wide association studies (GWAS) with HD-panels. Genes of insulin-like growth factor 2 (IGF2), cholecystokinin receptor A (CCKAR) and melanocortin 4 receptor (MC4R) are of interest for inclusion in LD-panels. Numerous studies have shown a significant effect of these genes on feed conversion rate, growth rate, meat content, and fat deposition. The aim of this work was to evaluate the effect of complex genotypes for IGF2, CCKAR and MC4R on growth and carcass traits of the Landrace and Large White pigs raced in Russia. In total, 1262 animals, including Large White (n = 667) and Landrace pigs (n = 595) were studied. Pig phenotypes were determined for muscle depth (MD, mm), adjusted age at 100 kg (AGE100, day) and back fat thickness (BF, back fat) at three points: BF1 (at ribs 6-7, mm), BF2 (at rib 10, mm), BF3 (at 14 rib, mm). DNA was extracted from tissue samples (ear pluck) using a DNA-Extran-2 Kit (Sintol, Russia). Polymorphism of IGF2 was determined by real-time PCR. Causative SNPs in CCKAR and MC4R genes were defined by multiplex PCR with FLASH detection. The allele frequencies of DNA-markers were pA = 27.2 % and pA = 86.3 % for IGF2, pA = 0.6 % and pA = 21.1 % for CCKAR, pA = 54.1 % and 60.0 % for MC4R in Landrace and Large White pigs, respectively. The heritability coefficients (h2) were 0.204-0.242 for BF1, BF2, and BF3, 0.309 for MD, and 0.366 for AGE100. We developed an equation model for the pig's breeding traits and found the significant effects of fixed factors in the model (breed, sex, year of birth), including specific genotypes for the analyzed genes on the phenotypic variations (for IGF2 and MC4R on BF1, BF2 and BF3, P > 0.95), and estimated breeding values (EBV) for growth and carcass traits (for each of the three markers the ratio of additive genetic variation ranged from 0.5 to 7.6 %, P > 0.95-0.999). We identified the economically desired alleles for IGF2 (allele A) and MC4R (allele A) genes. Animals which carried the homozygous genotypes for the desired alleles (AA for both of IGF2 and MC4R genes) were characterized by the significantly better scores for analyzed traits, estimated by least squares method, comparing to the individuals which were homozygous for the alternative allele G. The additive compensating effect of genotypes’ combinations for IGF2 and MC4R on the pig growth traits was established. The animals with the highest number of the A alleles for IGF2 and MC4R had preferable characteristics for the back fat thickness comparing to animals with GG genotypes (for both DNA markers). The differences between groups of animals carrying in their genotypes from four to single copy of the A alleles comparing to animals which do not have A alleles (GG genotypes for both markers) varied from 7.9 to 21.0 % for BF1, from 8.5 to 21.4 % for BF2, from 9.9 to 22.6 % for BF3, and from 2.8 to 3.2 % for MD. In this regard, the IGF2 and MC4R genotypes can be used in breeding programs of Large White and Landrace pigs raced in Russia to select the pigs with desired growth and carcass characteristics.

Keywords: pigs, Large White breed, Landrace, IGF2, CCKAR, MC4R genes, polymorphisms, estimated breeding value (EBV), growth and carcass traits.