УДК 636.2:636.01:575.174.015.3:577.2.08:51-76
doi: 10.15389/agrobiology.2015.6.766rus
ПОЛИЛОКУСНОЕ ГЕНОТИПИРОВАНИЕ КРУПНОГО РОГАТОГО
СКОТА ПО УЧАСТКАМ ГОМОЛОГИИ К РЕТРОТРАНСПОЗОНАМ
В.И. ГЛАЗКО1,2, Г.Ю. КОСОВСКИЙ2, С.Н. КОВАЛЬЧУК2, Т.Т. ГЛАЗКО1,2
Задачи интенсификации животноводства привели к необходимости развития генетических методов селекционной оценки животных (genomic breeding values — GBV). В этих целях применяются подходы, основанные на выявлении ассоциаций изменчивости признаков продуктивности животных в связи с полиморфизмом разных геномных элементов, начиная от микросателлитных локусов до миллионов мононуклеотидных полиморфизмов при полногеномном секвенировании. Несмотря на большой объем накопленных данных до сих пор остаются актуальными разработки относительно простых, быстрых и доступных для интерпретации методов полилокусного генотипирования (геномного сканирования) для решения таких традиционных проблем, как выявление «генофондного стандарта» пород, и задач геномной селекции. Одним из таких методов полилокусного генотипирования может быть использование мобильных генетических элементов (наиболее полиморфных геномных участков) в качестве «якорных» последовательностей. В этом отношении особый интерес представляют видоспецифичные ретротранспозоны, которые встречаются в геноме крупного рогатого скота с высокой частотой, такие как L1_BT LINE и эндогенный ретровирус ENV1_BT. В этой связи целью настоящей работы был сравнительный анализ полиморфизма участков геномной ДНК, фланкированных инвертированными повторами нуклеотидных последовательностей, гомологичных фрагментам этих ретротранспозонов, у специализированных молочных пород (айрширский и черно-пестрый голштинизированный скот) и мясной калмыцкой породы. Выявленный нами ранее продукт рекомбинации между ними оказался консервативным у исследованных пород, что, по-видимому, свидетельствует о древности его формирования. Поскольку генетические взаимоотношения, выявленные на основании анализа распределения и полиморфизма длин участков ДНК, фланкированных инвертированными повторами ENV1_BT, демонстрируют существенные различия между специализированными молочными и местной мясной породами, но характеризуются низкой внутрипородной изменчивостью, это позволяет прийти к заключению об относительно низкой транспозиционной активности ENV1_BT. Значения полиморфного информационного содержания (PIC) спектров, полученных с праймером к участку энлогенного ретровируса ERV1_BT, варьировали у разных пород от 0,075 до 0,089. Распределение инвертированных повторов участков гомологии к L1_BT имело другой характер и оказалось неодинаковым у разных пород и внутри пород, значения PIC были существенно выше и варьировали от 0,062 до 0,260. Таким образом, использование мобильных генетических элементов для полилокусного генотипирования оказывается эффективным при решении задач частной генетики и селекции животных, однако зависит от транспозиционной активности этих элементов. Судя по полученным данным, для оценок генетической дифференциации пород и выявления «генофондного стандарта» удобными маркерами представляются инвертированные повторы ENV1_BT, а при изучении индивидуальной внутрипородной изменчивости с этой целью следует использовать более транспозиционно активные элементы L1_BT.
Ключевые слова: полилокусное генотипирование, ретротранспозоны, инвертированные повторы, геномное сканирование, породы крупного рогатого скота.
MULTI-LOCUS GENOTYPING OF CATTLE GENOMES ON THE BASES
OF THE REGION HOMOLOGY TO RETROTRANSPOSONS
V.I. Glazko1,2, G.Yu. Kosovskii2, S.N. Koval’chuk2, T.T. Glazko1,2
Intensification in livestock has led to necessity of developing methods which allows to estimate animal genomic breeding values (GBV). In this, an approach was based on identifying association of animal production traits’ variability to polymorphism in different genome elements, from microsatellite loci to millions of single nucleotide polymorphisms (SNPs), in genome-wide sequencing. Despite numerous accumulated data, the development of relatively simple, fast and affordable to interpretation methods of polyloci genotyping (genome scan) for assessing breed «gene pool standard» or genomic selection is still actual. The mobile genetic elements, being high polymorphic genomic sites, can serve as anchors in a multi-locus genotyping. The species-specific retrotransposons such as L1_BT LINE which present in the bovine genome with high frequency and the endogenous retrovirus ENV1_BT are of particular interest. In this regard, the aim of this work was the comparative analysis of polymorphism in genomic DNA fragments flanked by inverted repeats of nucleotide sequences homologous to fragments of these retrotransposons in genomes of specialized dairy Ayrshire and Black and White Holstein breeds and the Kalmyk beef breed. A recombination between L1_BT LINE and ENV1_BT we reported earlier turned out to be conservative in studied breeds. This apparently indicated it to be old in appearance. Since the genetic relationships identified from distribution patterns and length polymorphisms of DNA flanked by ENV1_BT inverted repeats differed significantly between specialized dairy breeds and local meat breed but were low variable within the breeds, this allowed to conclude about its relatively low transposition activity. The PIC values (polymorphic information content) for spectra produced in PCR with the endogenous retrovirus ERV1_BT fragment as a primer ranged from 0.075 to 0.089 for studied breeds. Distribution of inverted repeats homologous to L1_BT was different in character and varied among breeds and within breeds, the PIC values were substantially higher and ranged from 0.062 to 0.260. Thus, the use of multi-locus genotyping of transposable elements is effective for the purposes of animal genetics and breeding but their application depends on transposition activity. Our data showed that the ENV1_BT inverted repeats seem to be convenient marker in genetic differentiation among breeds and revealing «gene pool standard», whereas more transposable L1_BT elements are more relevant in indicating individual variability within a breed.
Keywords: multi-locus genotyping, retrotransposons, inverted repeats, genomic scanning, breed, cattle.
1ФГБОУ ВПО Российский государственный |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
