doi: 10.15389/agrobiology.2023.6.1046rus
УДК 636.38:575.162
Для проведения исследований использовали оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и ННФИ (согласно гранту № 98028814) в рамках научного проекта № 20-516-56002.
ПОЛИМОРФИЗМ В ГЕНАХ-КАНДИДАТАХ, СВЯЗАННЫХ С РЕПРОДУКТИВНЫМИ ФУНКЦИЯМИ У ОВЕЦ (Ovis spp.)
Т.Е. ДЕНИСКОВА1, 2 ✉, А.В. ШАХИН1, A. ESMAILIZADEH3,
А.В. ДОЦЕВ1, Н.А. ЗИНОВЬЕВА1
Репродуктивные качества значительно влияют на себестоимость овцеводческой продукции. Главные гены-кандидаты репродуктивных качеств овец— BMP15, GDF9 и BMPR1B, мутации в которых повышают число яйцеклеток при овуляции и число ягнят на ягнение. Периодически сообщается о сегрегации новых мутаций в расширяющемся породном спектре. Поэтому поиск новых SNPs в ранее не исследованных породах актуален для углубления знаний о генетических механизмах, лежащих в основе плодовитости овец. В нашей работе впервые проведенсравнительный анализполных нуклеотидных последовательностей генов GDF9, BMP15 и BMP15B у овец романовской породы, других пород домашних овец (Ovis aries L.) и диких родственных видов. Идентифицированы SNPs, наиболее сильно различающиеся при сопоставлении романовской породы с автохтонными породами домашних овец России и Персидского Нагорья, а также диких видов рода Ovis. Впервые изучен полиморфизм в главных генах-кандидатах пролиферативных признаков у архара(O. ammon L.) и муфлона (O. orientalis L.). Выявлены SNPs, фиксированные у архара и домашней овцы. Исследования проводили в 2022-2023 годах в ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста. Анализировали последовательности полных геномов домашних овец — романовской(n = 9), других российских (n = 7) и иранских (n = 6) пород, диких видов рода Ovis— азиатских муфлонов (O. orientalis, n = 16) и архаров (O. ammon, n = 4). Выравнивание на референсный геном выполнялось с помощью инструментов bwa-mem2 и SAMtools. Из полных геномов извлечены последовательности генов GDF9, BMP15 и BMP15B, в которых на основе расчета значений FST для каждого SNP для каждой пары групп проведен поиск наиболее различающихся SNPs. При сравнении последовательностей генов у романовских овец и других пород наибольшие различия были обнаружены в гене BMPR1B (FST = 0,562-0,749) в отличие от генов BMP15 (FST = 0,051-0,374) и GDF9 (FST = 0,037-0,660). Сравнение последовательностей генов у романовских овец и архара выявило наличие фиксированных SNPs (FST = 1), при этом в гене GDF9 был идентифицирован один такой SNP. Наибольшие значения FST при сравнении овец романовской породы с муфлоном составили 0,702-0,780 (ген BMPR1B), 0,113-0,645 (ген BMP15)и 0,338-0,512 (ген GDF9). Таким образом, мы идентифицировали целевые SNPs и планируем продолжить изучение их влияния на репродуктивные признаки у романовских овец в следующих работах.
Ключевые слова: SNP, гены-кандидаты, Ovisaries, Ovisammon, Ovis orientalis, домашняя овца, дикие виды овец, плодовитость.
ANALYSIS OF POLYMORPHISM IN THE MAJOR GENES FOR REPRODUCTIVE TRAITS IN SHEEP (Ovis spp.)
Т.Е. Deniskova1, 2 ✉, A.V. Shakhin1, A. Esmailizadeh3,
А.V. Dotsev1, N.А. Zinovieva1
The reproductive traits significantly affect the cost of production of sheep products. The BMP15, GDF9 and BMPR1B are the major genes for reproduction in sheep, mutations in which increase number of eggs per ovulation and litter size. The segregation of new mutations in an expanding breed diversity has been periodically reported. In this regard, the search for new SNPs in unexplored breeds is relevant to deepen knowledge about the genetic mechanisms underlying sheep prolificacy. In our work, for the first time, a comparative analysis of the complete nucleotide sequences of the GDF9, BMP15 and BMP15B genes in the Romanov sheep was carried out in comparison with other breeds of domestic sheep (Ovis aries L.) and wild relatives. The most significantly varied SNPs were identified based on comparing the Romanov breed with autochthonous breeds of domestic sheep from Russia and the Persian Highlands, as well as wild Ovis species. Polymorphism in the major genes for reproduction in sheep was studied for argali (O. ammon L.) and mouflon (O. orientalis L.) for the first time. SNPs fixed in argali and domestic sheep were identified. The studies were conducted at Ernst Federal Research Center for Animal Husbandry in 2022-2023. We analyzed whole genome sequences of domestic sheep, Romanov (n = 9), other Russian breeds (n = 7), Iranian breeds (n = 6) and wild Ovis species, the Asian mouflon (O. orientalis, n = 16) and argali (O. ammon, n = 4). Alignment to the reference genome was performed using bwa-mem2 and SAMtools. The sequences of the GDF9, BMP15, and BMP15B genes were extracted from the whole genomes, in which the most different SNPs were searched based on the calculation of FST values for each SNP for each pair of groups. Gene sequences comparison of the Romanov breed with other breeds showed that the greatest differences were identified in the BMPR1B gene (FST = 0.562-0.749) when compared to the BMP15 (FST = 0.051-0.374) and GDF9 genes(FST = 0.037-0.660). Comparative analysis of gene sequences in the Romanov sheep and argali showed the presence of fixed SNPs (FST = 1), while one such SNP was identified in the GDF9 gene. The highest FST values identified based on comparing Romanov breed sheep with mouflon were 0.702-0.780 (BMPR1B gene), 0.113-0.645 (BMP15 gene) and 0.338-0.512 (GDF9 gene). Thus, target SNPs were identified the effect of which on reproductive traits in the Romanov sheep should be studied in future work.
Keywords: SNP, candidate genes, Ovis aries, Ovis ammon, Ovis orientalis, domestic sheep, wild species, prolificacy.
1ФГБНУ Федеральный исследовательский центр |
Поступила в редакцию |
