doi: 10.15389/agrobiology.2021.4.641rus
УДК 636.52.58:575:575.116.4
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования России (Госзадание тема № 121052600352-3).
АНАЛИЗ ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНА ДИСФЕРЛИНА У ГЕНОФОНДНЫХ
ПОРОД КУР
O.Ю. БАРКОВА ✉, А.А. КРУТИКОВА, Н.В. ДЕМЕНТЬЕВА
Дисферлин относится к белкам, участвующим в репарации мышечной мембраны. Предполагается, что некоторые мононуклеотидные замены в гене дисферлина (DYSF) связаны с формированием мышечной массы у домашней птицы. В настоящей работе впервые у кур породы русская белая выявлены четыре мононуклеотидные замены, находящиеся в 32-м интроне на 4-й хромосоме, — rs317801013 (G/A) в позиции 90672849, rs16455118 (С/A) в позиции 90672756, rs318045896 (A/G) в позиции 90672862, T/G в позиции 90672805. Мононуклеотидный полиморфизм T/G на 4-й хромосоме в позиции 90672805 представлен для регистрации в базу данных ENSEMBL, поскольку у вида Gallus gallusбыл выявлен впервые. Также впервые проведен анализ частоты встречаемости генотипов и отклонения наблюдаемого распределения генотипов от ожидаемого при равновесии Харди-Вайнберга у генофондных кур породы русская белая по всем вышеуказанным заменам в гене дисферлина. Целью работы было изучение мононуклеотидных полиморфизмов (SNPs) гена дисферлина у генофондных пород кур и выявление возможных ассоциаций полиморфизмов гена DYSF с хозяйственно ценными характеристиками. Материалом для исследования служили куры мясного (корниш), яичного направления (русская белая, род-айланд, аврора, австролорп черно-пестрый, ленинградская ситцевая) и декоративные породы (русская хохлатая, брама светлая, голошейная) из генофондной популяции Генетической коллекции редких и исчезающих пород кур (ВНИИГРЖ, г. Санкт-Петербург—Пушкин). ДНК выделяли фенольным методом из крови, взятой из подкрыльцовой вены. Для анализа полиморфизма rs16455118 пользовались базой данных, полученной в результате генотипирования с применением чиповой технологии IlluminaChicken 60K SNP iSelect BeadChip («Illumina, Inc.», США). Проанализирована частота встречаемости генотипов АА, АС, СС и отклонения наблюдаемого распределения генотипов от ожидаемого при равновесии Харди-Вайнберга у генофондных кур по замене аденина на цитозин в гене дисферлина (rs16455118). Достоверность полученных данных оценивали с применением критерия χ2 Пирсона. Полиморфизм гена дисферлина анализировали методом секвенирования участка гена DYSF размером 237 п.н. на 4-й хромосоме у 76 кур породы русская белая. Провели анализ международных баз генетических данных NCBI и ENSEMBL для идентификации выявленных замен. По четырем обнаруженным заменам проведен анализ частоты генотипов и аллелей. В результате генотипирования 185 кур с использованием чиповой технологии Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip был выявлен мононуклеотидный полиморфизм rs16455118. Наблюдали смещение частоты встречаемости аллелей в сторону увеличения гетерозиготных генотипов АС у кур декоративного направления, генотип АА присутствовал в меньшинстве. У кур яичного направления наибольшую частоту встречаемости имел гомозиготный генотип АА, генотип СС был малочисленным, а у популяции кур породы аврора полностью отсутствовал. Мясная порода корниш имела более равномерное распределение генотипов в сравнении с декоративными и яичными. Мы секвенировали участок гена дисферлина размером 237 п.н., расположенный на 4-й хромосоме у кур породы русская белая, и обнаружили четыре мононуклеотидные замены, находящиеся в 32-м интроне. Мононуклеодидные замены G/A (rs317801013), С/А(rs16455118), A/G (rs318045896) соответствовали заменам в геноме кур, зарегистрированным в международных генетических базах данных NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP) и ENSEMBL (https://www.ensembl.org/index.html). Мононуклеотидный полиморфизм T/G в позиции 90672805 выявлен впервые. Сдвиг генетического равновесия, который наблюдался у генофондных кур породы русская белая, свидетельствует об эффекте основателя либо селекционном давлении на район мононуклеотидной замены rs16455118. Практически полное отсутствие гетерозигот у яичных пород кур может указывать на инбридинг или сильное селекционное давление. Полученные результаты в дальнейшем могут быть использованы для поиска ассоциаций с показателями продуктивности у кур для создания системы молекулярно-генетических маркеров, что позволит ускорить селекционный прогресс.
Ключевые слова: ген дисферлина, SNP, однонуклеотидный полиморфизм, птицеводство, аллель, куры.
A POLYMORPHISM ANALYSIS OF DYSFERLIN GENE LOCUS IN CHICKEN GENE POOL
O.Yu. Barkova ✉, A.A. Krutikova, N.V. Dementyevа
Disferlin refers to proteins involved in the repair of the muscle membrane. It is assumed that some mononucleotide substitutions in the dysferlin gene (DYSF) are associated with the formation of muscle mass in poultry. In this work, for the first time in chickens of the Russian White breed, four mononucleotide substitutions have been identified that are in intron 32 on chromosome 4: rs317801013 (G/A) at position 90672849, rs16455118 (C/A) at 90672756, rs318045896 (A/G) at 90672862, and T/G at 90672805. Mononucleotide polymorphism T/G on chromosome 4 at position 90672805 was submitted for registration to the ENSEMBL database, since it was detected for the first time in the species Gallus gallus. In addition, for the first time, we assessed the frequency of occurrence of genotypes and the deviation of the observed genotype distribution from the expected Hardy-Weinberg equilibrium in the gene pool chickens of the Russian White breed. The aim of this work was to study single nucleotide polymorphisms (SNPs) of the dysferlin gene in chicken gene pools and to identify possible associations of DYSF gene polymorphisms with economically valuable traits. We studied meat (Cornish) chickens, laying hen (Russian White, Rhode Island, Aurora, Black-and-White Austrolorp, Leningrad Calico) and decorative breeds (Russian Crested, Light Brahma, Bare-Necked) from the gene pool population of the Genetic Collection of rare and endangered breeds of chickens (RRIFAGB, St. Petersburg—Pushkin). DNA was isolated from blood collected from the axillary vein by phenol extraction. Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip chip (Illumina, Inc., USA) was used to analyze the rs16455118 polymorphism. The observed and expected frequencies of genotypes АА, АС, СС and their deviations from the Hardy-Weiberg equilibrium were analyzed in laying hens based on the replacement of adenine for cytosine in the dysferlin gene (rs16455118). The reliability of the data obtained was assessed using the Pearson χ2 test. Dysferlin gene polymorphism was analyzed by sequencing a 237 bp DYSF gene region on chromosome 4 in 76 Russian White hens. We analyzed the NCBI and ENSEMBL databases to identify the SNPs found. An analysis of the frequency of genotypes and alleles was carried out for four identified substitutions. Genotyping of 185 hens using Illumina Chicken 60K SNP iSelect BeadChip technology revealed a single nucleotide polymorphism SNP rs16455118. It was found that the allele frequencies shifted towards an increase in heterozygous genotypes of AC in decorative chickens while the AA genotype was present in the minority. In laying hen, the homozygous genotype AA had the highest frequency of occurrence, the CC genotype was small in number, and it was completely absent in the population of chickens of the Aurora breed. The Cornish beef breed had a more even distribution of genotypes as compared to decorative and laying hens. Sequencing of the 237 bp dysferlin gene region located on chromosome 4 in Russian White chickens identified mononucleotide substitutions in the intron 32. Single nucleotide substitutions G/A (rs317801013), C/A (rs16455118), A/G (rs318045896) corresponded to those in the publicly available chicken genome in the databases NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP) and ENSEMBL (https://www.ensembl.org/index.html). The single nucleotide polymorphism T/G at 90672805 has been detected for the first time. The shift in the genetic balance in the gene pool of Russian White hens indicates the effect of the founder or selection pressure on the region of the SNP rs16455118. The almost complete absence of heterozygotes in laying hen may indicate inbreeding or strong selection pressure. Our findings can be helpful in the future search for SNPs associated with productivity trait in chickens to create a system of molecular markers to accelerate breeding progress.
Keywords: dysferlin gene, SNP, single nucleotide polymorphism, poultry farming, allele, hens.
Всероссийский НИИ генетики и разведения |
Поступила в редакцию |
