БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2021.6.1134rus

УДК 636.32/.38:575.162:577.2

При выполнении исследований было использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста. Работа проведена при финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ № 21-66-00007). Пробы от овец были получены в рамках выполнения задания Министерства науки и высшего образования РФ (тема № 0445-2019-0024).

 

ОЦЕНКА МАТЕРИНСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ РОССИЙСКИХ ЛОКАЛЬНЫХ ПОРОД ОВЕЦ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНА ЦИТОХРОМА b

О.А. КОШКИНА1, Т.Е. ДЕНИСКОВА1 , А.В. ДОЦЕВ1, E. KUNZ2,
M. UPADHYAY2, S. KREBS3, А.Д. СОЛОВЬЕВА1, I. MEDUGORAC2,
Н.А. ЗИНОВЬЕВА1

Исследование полиморфизма митохондриальной ДНК (мтДНК) — это один из эффективных современных подходов к оценке генетического разнообразия сельскохозяйственных животных. У овец (Ovis aries) секвенирование мтДНК служит наиболее эффективным подходом для определения гаплогрупп мтДНК. Несмотря на то, что за рубежом он широко применяется, системного и всестороннего исследования российских пород овец с его помощью до сих пор не проводили. В настоящей работе впервые установлена принадлежность овец 25 российских пород к гаплогруппам и показаны гаплотипические связи между грубошерстными, тонкорунными и полутонкорунными породами на основе анализа полиморфизма последовательностей митохондриального гена CytB. Дана характеристика материнской изменчивости локальных пород овец в сравнении с трансграничными. Нашей целью было изучение генетического разнообразия и определение гаплотипической изменчивости и гаплогрупповой принадлежности российских локальных пород овец на основе последовательностей гена СytB. Исследования 25 российских пород овец проводили в 2020-2021 годах. Образцы ткани (ушной выщип) были взяты из биоколлекции «Банк генетического материала домашних и диких видов животных и птицы» (зарегистрирован Минобрнауки РФ № 498808), созданной и поддерживаемой в ФГБНУ ФИЦ животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Итоговая выборка для исследования включала девять тонкорунных пород: забайкальскую (n = 3), дагестанскую горную (n = 4), грозненскую (n = 5), кулундинскую (n = 5), манычского мериноса (n = 5), сальскую (n = 5), советского мериноса (n = 3), ставропольскую (n = 5) и волгоградскую (n = 5); пять полутонкорунных пород: горноалтайскую (n = 5), куйбышевскую (n = 1), северокавказскую (n = 5), русскую длинношерстную (n = 3) и цигайскую (n = 2); одиннадцать грубошерстных пород: романовскую (n = 3), андийскую черную (n = 5), буубей (n = 5), каракульскую (n = 3), карачаевскую (n = 5), кучугуровскую (n = 3), лезгинскую (n = 5), тушинскую (n = 5), тувинскую короткожирнохвостую (n = 4), эдильбаевскую (n = 5) и калмыцкую (n = 5). Полные последовательности гена CytB изучаемых пород овец определяли с использованием технологии секвенирования следующего поколения (next generation sequencing, NGS). Для этого были амплифицированы три перекрывающихся фрагмента мтДНК (область перекрытия более 290 п.н.) длиной 6500, 5700 и 6700 п.н. Полученные продукты полимеразной цепной реакции (ПЦР) использовали для подготовки библиотек, которые затем секвенировали методом парных концевых прочтений по 300 п.н. на приборе MiSeq («Illumina, Inc.», США). Последовательность гена СytB была восстановлена из полной последовательности мтДНК после ее выравнивания, выполненного с использованием MUSCLE алгоритма в программном обеспечении MEGA 7.0.26. Все изучаемые породы характеризовались высоким гаплотипическим (HD = 0,400-1,000) и нуклеотидным разнообразием (p = 0,00058-0,00760). В общей сложности идентифицировали 82 гаплотипа, при этом тувинская порода овец была представлена только одним. Анализ результатов AMOVA показал, что генетическое разнообразие в основном определяло внутрипородные различия (90,55 %). Были выявлены четыре гаплогруппы овец, включая A, B, C и D, что объясняется широким ареалом исследуемых животных. Наиболее распространенными среди локальных российских пород овец оказались гаплогруппы В (n= 64) и А (n = 34), характерные для овец европейского и азиатского происхождения. Всего 7 животных было отнесено к гаплогруппе С, а гаплогруппа D оказалась представлена одним животным. Полученные результаты внесут важный вклад в более глубокое понимание процессов миграции и расселения домашних овец на территории Евразии.

Ключевые слова: домашние овцы, митохондриальная ДНК, ген цитохрома b, гаплогруппы, гаплотипы.

 

 

A STUDY OF MATERNAL VARIABILITY OF RUSSIAN LOCAL SHEEP BREEDS BASED ON ANALYSIS OF CYTOCHROME b GENE POLYMORPHISM

O.A. Koshkina1, Т.Е. Deniskova1 , А.V. Dotsev1, E. Kunz2,
M. Upadhyay2, S. Krebs3, A.D. Solovieva1, I. Medugorac2,
N.А. Zinovieva1

Analysis of mitochondrial DNA (mtDNA) polymorphism is one of the most effective modern approaches to assess the genetic diversity of livestock species. The mtDNA sequencing is the most efficient approach for identifying mtDNA haplogroups in sheep (Ovis aries). Although this approach is widely used abroad, a systematic and comprehensive study of Russian sheep breeds with its aid has not yet been conducted. In this work, we analyzed the polymorphism of the complete sequence of the cytochrome b (CytB) gene in Russian sheep breeds of various origins. For the first time, we established the belonging of sheep from 25 Russian breeds to haplogroups and showed haplotype relationships between coarse wool, fine wool and semi-fine wool sheep breeds based on the analysis of polymorphism of the mitochondrial cytochrome b gene. The maternal variability of a wide range of local sheep breeds in comparison with transboundary breeds was assessed. In this research, we aimed to evaluate genetic diversity and to determine the haplotype variability and haplogroup belonging of Russian local sheep breeds based on the CytB gene sequences. The study was performed on 106 samples from 25 Russian sheep breeds in 2020-2021. Tissue samples (ear notches) were retrieved from the biological collection “Bank of genetic material of domestic and wild animal species and poultry” (registered by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation No. 498808), which is established and maintained at the Ernst Federal Research Center for Animal Husbandry. The final study sample included nine fine-wool breeds, including Baikal (n = 3), Dagestan Mountain (n = 4), Groznensk (n = 5), Kulundin (n = 5), Manych Merino (n = 5), Salsky (n = 5), Soviet Merino (n = 3), Stavropol (n = 5) and Volgograd (n = 5); five semi-fine wool breeds, including Altai mountain(n = 5), Kuibyshev (n = 1), North Caucasian meat-wool (n = 5), Russian long-haired (n = 3) and Tsigai (n = 2); eleven coarse-wool breeds, including Romanov (n = 3), Andean black (n = 5), Buubei (n = 5), Karakul (n = 3), Karachaev (n = 5), Kuchugur (n = 3), Lezgin (n = 5), Tushin (n = 5), Tuva short-fat-tailed (n = 4), Edilbai (n = 5) and Kalmyk (n = 5). The complete sequences of the CytB gene of the studied sheep breeds were determined using the next generation sequencing (NGS) technology. To achieve this goal, three overlapping mtDNA fragments (overlapping region of more than 290 bp) with lengths of 6500, 5700, and 6700 bp were amplified. The obtained polymerase chain reaction (PCR) products were used to prepare libraries, which were then sequenced by the method of paired terminal reads of 300 bp each with a MiSeq System Sequencer (Illumina, Inc., USA). The CytB gene sequence was recovered from the complete mtDNA sequence after alignment, which was performed using the MUSCLE algorithm in the MEGA 7.0.26 software. All studied breeds had high haplotype (HD = 0.400-1,000) and nucleotide diversity (p = 0.00058-0.00760). In total, we identified 82 haplotypes. Tuva short-fat-tailed sheep breed was represented by only one haplotype. The AMOVA results showed that genetic diversity was mainly determined by intrabreed differences (90.55 %). Four haplogroups including A, B, C and D were identified in the study sample. Such a haplogroup diversity might be explained by a wide geographical range of habitats of the studied animals. The most frequent haplogroups in Russian local sheep breeds were B (n = 64) and A (n = 34), which are typical for sheep of European and Asian origin respectively. Seven animals were assigned to haplogroup C, and haplogroup D was represented by one animal. The results contribute to a deeper understanding of the processes of migration and settlement of domestic sheep in Eurasia.

Keywords: domestic sheep, mitochondrial DNA, cytochrome b gene, haplogroups, haplotypes.

 

1ФГБНУ ФИЦ животноводства —
ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста,

142132 Россия, Московская обл., г.о. Подольск, пос. Дубровицы, 60,
e-mail: olechka1808@list.ru, horarka@yandex.ru , asnd@mail.ru, anastastasiya93@mail.ru, n_zinovieva@mail.ru;
2Population Genomics Group, Department of Veterinary
Sciences, Ludwig Maximilian University (LMU) Munich,
Germany, 80539 Munich, Veterinaerstr. 13,
e-mail: elisabeth.kunz@gen.vetmed.uni-muenchen.de, u.maulik@gen.vetmed.uni-muenchen.de, ivica.medjugorac@gen.vetmed.uni-muenchen.de
3Gene Center, Ludwig-Maximilians-University (LMU)
Munich
,
Germany, 80539 Munich, Veterinaerstr. 13,
e-mail: krebs@genzentrum.lmu.de

Поступила в редакцию
1 октября 2021 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Полный текст PDF

Полный текст HTML