doi: 10.15389/agrobiology.2023.4.581rus
УДК 636.5.033:575:577.2:57.04
Тема исследований поддержана Российским научным фондом, проект № 20-16-00078.
ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ, СВЯЗАННЫХ С ХОЗЯЙСТВЕННО
ПОЛЕЗНЫМИ ПРИЗНАКАМИ ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ
(Gallus gallus domesticus), ПОД ВЛИЯНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ
ПАРАТИПИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
Е.А. СИЗОВА✉, Я.В. ЛУТКОВСКАЯ
Промышленное производство мяса цыплят-бройлеров (Gallus gallus domesticus) основывается на использовании скороспелых высокопродуктивных кроссов, создание которых стало возможным благодаря работе генетиков и селекционеров. Исходные линии современных цыплят-бройлеров были получены в результате искусственного отбора, прежде всего по эффективности кормления, конверсии корма и скорости роста (W. Fu, с соавт., 2016). Прогрессивные генетические исследования, селекционные технологии и кормление в сочетании с эффективным ветеринарным контролем дают возможность производить мясо птицы высокого качества (A.A. Grozina, 2014). С 1957 по 2001 год время достижения цыплятами-бройлерами рыночной массы снизилось в 3 раза, при этом сократилось потребление кормов (M. Georges, с соавт., 2019). Определение экспрессии мРНК генов, участвующих в росте и развитии бройлеров, усвоении питательных веществ и устойчивости к возбудителям заболеваний, необходимо для успешного отбора птицы с желательными качествами (K. Lassiter с соавт., 2019). Целью представленного обзора стал анализ многообразия генов и их активности при формировании хозяйственно полезных признаков у цыплят-бройлеров и факторов, влияющих на экспрессию этих генов. В статье представлены гены, продукты которых принимают участие в росте и развитии (GH, IGF-1, GHR, MYOD1, MYOG, MSTN), усвоении нутриентов (SLC2A1, SLC2A2, SLC2A3, SLC2A8, SLC2A9, SLC2A12, SLC6A19, SLC7A1, SLC7A2, SLC7A5-7, SLC15A1, SLC38A2), иммунном ответе (IL1B, IL6, IL8L2, IL16, IL17A ,IL18, TNF-a, AvBD1-AvBD14). Одним из путей регуляции скорости роста скелета и размеров тела служит соматотропная ось гормон роста (growth hormone, GH)—инсулиноподобный фактор роста 1 (insulin like growth factor 1, IGF-1)—рецептор гормона роста (growth hormone receptor, GHR) (L.E. Ellestad с соавт., 2019). Анализ экспрессии генов GH,GHR иIGF-1 и отбор по признаку высокой скорости роста у цыплят-бройлеров может повысить активность связывания гормона роста, синтез IGF-1 в печени и, следовательно, массу тела (S. Pech-Pool с соавт., 2020). Миогенез опосредован действием различных факторов и генов, в их числе миогенный регуляторный фактор (myogenic regulatory factors, MRF), фактор миогенной дифференцировки 1 (myogenic differentiation 1, MYOD1), миогенин (myogenin, MYOG), экспрессия которых может меняться в зависимости от ингредиентного состава рациона и специфических добавок. Значительно увеличить экспрессию генов MYOD1 и MYOG в грудных мышцах и GHи IGF-1 в печени одновременно с улучшением показателей роста можно при добавлении в рацион протеазы (Y. Xiao с соавт., 2020). Гены, ассоциированные с усвоением питательных веществ и их экспрессия влияют на транспортные белки, приводя к ускоренному поступлению нутриентов в эпителий кишечника, систему кровообращения, а затем ко всем органам и тканям. В свою очередь, их экспрессия может быть зависима от кормовых добавок различного функционала. В транспорте аминокислот задействованы носители растворенных веществ (solute carrier family, SLC):SLC6A19 (B0AT1) и SLC38A2 (SNAT2) — натрий-зависимые переносчики нейтральных аминокислот; SLC7A1 иSLC7A2 — переносчики катионных аминокислот (cationic amino acid transporter, CAT: CAT1, CAT2); SLC7A5-7 — переносчики L-аминокислот (L-type amino acid transporter, LAT: LAT1, γLAT2) (J.A. Payne с соавт., 2019; C.N. Khwatenge с соавт., 2020; N.S. Fagundes с соавт., 2020). На экспрессию генов иммунитета (IL1B, IL6, IL8L2, IL16, IL17A, IL18,TNF-a,AvBD1-AvBD14) цыплят-бройлеров, инициирующих синтез факторов иммунного ответа, оказывает влияние инфицирование микроорганизмами Escherichia coli, Salmonella spp., Pseudomonas aeruginosa, Clostridium perfringens, Listeria monocytogenes, Eimeriaspp. и др. (G.Y. Laptev с соавт., 2019; T. Nii с соавт., 2019). Также выявлено модулирующее влияние температуры на экспрессию генов. Повышенная температура выращивания птицы (39 °С) ведет к значительному увеличению экспрессии мРНК генов IL6,IL1β,TNF-α,TLR2,TLR4,NFkB50,NFkB65,Hsp70 иHSF3 в тканях селезенки и печени (M.B. Al-Zghoul с соавт., 2019). В настоящее время идет поиск кормовых добавок (пребиотиков, пробиотиков, синбиотиков, фитобиотиков и аминокислот), которые поддерживают физиологическое состояние птицы, предотвращают развитие заболеваний, способствуют ускорению роста без ущерба для здоровья и улучшают продуктивность посредством воздействия на экспрессию генов.
Ключевые слова: цыплята-бройлеры, продуктивность, экспрессия генов, рост, иммунитет, кормовые добавки.
E.A. Sizova ✉, Ya.V. Lutkovskaya
Commercial production of broiler chicken meat is based on the use of early maturing high-yielding crosses created by geneticists and breeders. The original lines of modern broiler chickens were obtained through artificial selection, primarily in terms of feed efficiency, conversion and growth rate (W. Fu et al., 2016). Progressive genetic research, breeding and feeding techniques combined with effective veterinary control ensure production of high quality poultry meat (A.A. Grozina, 2014). From 1957 to 2001, the time for broiler chickens to reach market weight decreased 3-fold, while feed intake decreased too (M. Georges et al., 2019). Expression study of genes involved in broiler growth and development, nutrient assimilation, and resistance to pathogens is necessary for successful selection of birds with desirable qualities (K. Lassiter et al., 2019). The aim of the review is to analyze the diversity of genes and their activity in the formation of economically useful traits of broiler chickens and factors influencing their expression. The article presents an overview of the genes involved in growth and development (GH, IGF-1, GHR, MYOD1, MYOG, MSTN), nutrient assimilation (SLC2A1, SLC2A2, SLC2A3, SLC2A8, SLC2A9, SLC2A12, SLC6A19, SLC7A1, SLC7A2, SLC7A5-7, SLC15A1, SLC38A2), immune response (IL1B, IL6, IL8L2, IL16, IL17A, IL18, TNF-a, AvBD1-AvBD14). A somatotropic growth hormone (GH)—insulin-like growth factor 1 (IGF-1)—growth hormone receptor (GHR) axis is a pathway to regulate skeletal growth rate and body size (L.E. Ellestad et al., 2019). Analysis of the gene GH, GHR, and IGF-1 expression and selection for high growth rate in broiler chickens can increase growth hormone binding activity, IGF-1 synthesis in the liver, and therefore body weight (S. Pech-Pool et al., 2020). Myogenesis is mediated by a number of factors and genes, including myogenic regulatory factors (MRF), myogenic differentiation factor 1 (MYOD1), myogenin (MYOG) the expression of which may vary depending on the feed ingredient and specific additives. Dietary proteases significantly increase the expression of MYOD1 and MYOG genes in pectoral muscle, GH and IGF-1 in liver and improve growth performance (Y. Xiao et al., 2020). Genes associated with nutrient absorption and their expression affect transport proteins, leading to accelerated nutrient delivery to the intestinal epithelium, circulatory system, and then to all organs and tissues. In turn, their expression can depend on various feed additives. Solute carrier family (SLC) proteins involved in amino acid transport comprises SLC6A19 (B0AT1) and SLC38A2 (SNAT2) sodium-dependent carriers of neutral amino acids; SLC7A1 and SLC7A2 carriers of cationic amino acids (cationic amino acid transporter — CAT: CAT1, CAT2); SLC7A5-7 L-type amino acid transporter (LAT: LAT1, gLAT2) (J.A. Payne et al, 2019; C.N. Khwatenge et al., 2020; N.S. Fagundes et al., 2020). Immunity gene expression (IL1B, IL6, IL8L2, IL16, IL17A, IL18, TNF-a, AvBD1-AvBD14) initiating the synthesis of immune response factors is affected by Escherichia coli, Salmonella spp., Pseudomonas aeruginosa, Clostridium perfringens, Listeria monocytogenes, Eimeria spp. infections (G.Y. Laptev et al., 2019; T. Nii et al., 2019). The modulating effect of temperature on gene expression was also revealed. Increased rearing temperature (39 °C) leads to a significant increase in expression of IL6, IL1b, TNF-a, TLR2, TLR4, NFkB50, NFkB65, Hsp70 and HSF3 genes in spleen and liver tissues (M.B. Al-Zghoul et al., 2019). Various feed additives (prebiotics, probiotics, synbiotics, phytobiotics and amino acids) are being sought that act via modulation of gene expression and may maintain the physiological condition of birds, prevent the development of diseases, promote faster growth without compromising health and thus improve poultry productivity.
Keywords: broiler chickens, productivity, gene expression, growth, immunity, feed additives.
ФГБНУ ФНЦ биологических систем |
Поступила в редакцию |
