УДК 636.32/.38:575.113:577.2.08:51-76
doi: 10.15389/agrobiology.2015.6.746rus
Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда, проект № 14-36-00039. При проведении исследований было использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста.
ВАЛИДАЦИЯ ПАНЕЛИ SNP-МАРКЕРОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ
ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ РОССИЙСКИХ ПОРОД ОВЕЦ
Т.Е. ДЕНИСКОВА1, А.В. ДОЦЕВ1, Е.А. ГЛАДЫРЬ1, А.А. СЕРМЯГИН1,
В.А. БАГИРОВ1, У.В. ХОМПОДОЕВА1, 2, А.Н. ИЛЬИН1, 2, Г. БРЕМ1, 3,
Н.А. ЗИНОВЬЕВА1
Создание панелей для контроля происхождения овец на основе наиболее высокоинформативных SNP (single nucleotide polymorphism) с частотой минорных аллелей MAF ≥ 0,3 — актуальная проблема овцеводства. Международным обществом генетики животных (International Society for Animal Genetics, ISAG) предлагается использование панели происхождения из 88 аутосомных SNP, разработанной Международным консорциумом по геномике овец (International Sheep Genomics Consortium, ISGС). Однако эта панель базируется на результатах оценки ДНК-профилей только североамериканских, новозеландских и австралийских пород овец. Российские породы не были включены в исследование, и вопрос о возможности применения панели ISAG для подтверждения достоверности их происхождения остается открытым. Мы провели полногеномное исследование SNP у четырех аборигенных российских пород овец — романовской (ROM, n= 22), забайкальской тонкорунной (ZBL, n = 7), полугрубошерстной бурятской овцы Буубей (BUB, n= 15) и тувинской короткожирнохвостой (TUV, n = 16) с использованием Ovine SNP50k BeadChip. Обработку полученных данных проводили для общего числа маркеров (54241 SNP) и для 88 аутосомных SNP, рекомендованных ISAG. Для оценки информативности панели в контроле происхождения для каждой из пород и для всей выборки в целом определяли долю MAF≥ 0,3, среднюю частоту MAF, вероятность совпадения генотипов (PI) и вероятности исключения в качестве родителей (P1, P2, P3). Универсальность панели оценивали посредством сравнения степени генетической дифференциации пород на основании всего спектра SNP и панели ISAG, используя в качестве критериев значения индекса Fst (AMOVA) при парном сравнении и результаты анализа главных компонент (PCA плот). Для расчетов использовали программное обеспечение Plink 1.09 и GenAlEx 6.5. По результатам контроля качества всей выборки было отобрано 47385 SNP со средним значением MAF = 0,292±0,131. Значение MAF для 88 SNP происхождения составило 0,380±0,091. Большая часть SNP (81,8 %) оказались информативными (MAF ≥ 0,3). Доля информативных SNP различалась между породами и составляла 56,8 % у ROM, 63,4 % — у ZBL, 71,6 % — у BUB и 72,7 % — y TUV. При этом 21 SNP (23,9 %) были высокоинформативны во всех четырех породах; 37 SNP (42,0 %), 17 SNP (19,3 %) и 10 SNP (11,4 %) оказались информативными соответственно в трех, двух или только в одной породе. Маркер DU196132_525.1 был мономорфен у овец TUV (MAF = 0). Три SNP с MAF < 0,3 (DU232924_365.1, DU501115_497.1 и DU372582_268.1) были неинформативны для всех четырех пород. Более низкие попарные значения Fst при использовании 88 SNP по сравнению с полногеномными SNP-профилями при сохранении характера выявленных связей подтвердили высокую универсальность панели ISAG. Низкая породная зависимость SNP панели подтверждалась формированием на PCA плоте слабо консолидированных перекрывающихся массивов, соответствующих отдельным породам. Вероятность совпадения генотипов по 88 SNP составила от 4,32×10-33 у TUV до 7,48×10-33 у BUB. Вероятность исключения в качестве родителя составила P1 ≥ 99,99 % для всех четырех пород. Значение P2 оказалось максимальным для TUV (P2 ≥ 99,99 %), для трех остальных пород — P2 ≥ 99,98 %, значение P3 для всех пород было A 99,99 %. Полученные нами данные, хотя и обнаруживают некоторую породную зависимость панели ISAG, в целом показывают ее пригодность для контроля достоверности происхождения четырех аборигенных российских пород овец.
Ключевые слова: генотипированиеSNP, локальные породы овец, MAF, панель ISAG, контроль происхождения.
VALIDATION OF THE SNP PANEL FOR PARENTAGE ASSIGNMENT
IN LOCAL RUSSIAN SHEEP BREEDS
T.E. Deniskova1, A.V. Dotsev1, E.A. Gladyr’1, A.A. Sermyagin1, V.A. Bagirov1, U.V. Hompodoeva1, 2, A.N. Il’in1, 2, G. Brem1, 3, N.A. Zinovieva1
Creating panels for parentage assignment based on the most informative SNPs (minor allele frequency, MAF≥ 0.3) is an important problem of the modern sheep breeding. International Society of Animal Genetics (ISAG) recommends the parentage panel consisting of 88 autosomal SNPs, developed by the International Sheep Genomics Consortium. However, selection of SNPs, which were included into the panel, was performed on the base of DNA profiles of North American, Australian and New Zealand sheep. There were no Russian breeds in these researches, and the possibility of applying ISAG panel to parentage testing of these sheep must be studied. We have performed the whole genome SNP study in four local Russian sheep breeds — Romanov (ROM, n = 22), Baikal’s fine-fleeced (ZBL, n = 7), Buryat sheep Buubey (BUB, n = 15), and Tuvan short fat tailed (TUV, n = 16) using Ovine SNP50k BeadChip. Data were processed for the total number of markers (54241 SNPs) and for 88 autosomal SNPs, recommended by ISAG. We estimated percentage of markers with MAF≥ 0.3, mean MAF value, probability of identity (PI) and probabilities exclusion (P1, P2, P3) to evaluate the power of parentage panel for each of single breed and for entire sample. The universality of the panel was evaluated by comparing the degree of genetic differentiation of breeds based on the study of the entire number of SNPs and panel ISAG. For this purpose, we took in account such criteria as pairwise values of Fst (AMOVA) and results of principal component analysis (PCA-plot). We did summary statistics in Plink 1.09 and GenAlEx 6.5. After the quality control of the entire sample, we selected 47385 SNPs with mean MAF of 0.292±0.131 for the further analysis. The mean MAF for 88 parentage SNPs was 0.380±0.091. Analysis of the SNPs’ distribution depending on theirs MAF showed that most of the SNPs (81.8 %) were informative (MAF≥0.3). Proportion of informative SNPs differed between breeds and was 56.8 % in ROM, 63.4 % in ZBL, 71.6 % in BUB and 72.7 % in TUV. Twenty-one SNPs (23.9 %) were highly informative in all four breeds, while 37 SNPs (42.0 %), 17 SNPs (19.3 %) and 10 SNPs (11.4 %) were informative, respectively, in three, two or only one breed. Marker DU196132_525.1 was monomorphic in TUV (MAF = 0). Three SNPs with MAF < 0.3 (DU232924_365.1, DU501115_497.1 and DU372582_268.1) were not informative for all four breeds. Lower pairwise values of Fst based on 88 SNPs with the same character of genetic relations compared with those using whole genome SNP profiles shown high flexibility of ISAG panel. PCA confirmed the low breed’s dependence of SNP panel by creating purely consolidated overlapping areas corresponding to different breeds. The probability of identity for 88 SNPs ranged from 4.32×10-33 in TUV to 7.48×10-33 in BUB. Probability of exclusion was P1 ≥ 99.99 % for all four breeds. The value of P2 was the highest in TUV (P2 ≥ 99.99 %) with P2 ≥ 99.98 % for others. The value of P3 was 99.9 % for all breeds. Instead of some breed-dependent character of DNA profiles of 88 autosomal SNPs, our results confirmed the possibility of applying of ISAG panel for parentage testing in four local Russian sheep breeds.
Keywords: SNP genotyping, local sheep`s breeds, MAF, ISAG panel, parentage assignment in sheep.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ животноводства |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
