doi: 10.15389/agrobiology.2024.4.633rus
УДК 636.39:575.162
При выполнении исследований было использовано оборудование ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, проект № 21-66-00007.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ SNPs ДЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РОСТА И РАЗВИТИЯ
КОЗ (Capra hircusLinnaeus, 1758) ИЗ РЕСУРСНОЙ ПОПУЛЯЦИИ
В ВОЗРАСТНОЙ ДИНАМИКЕ
А.А. СЕРМЯГИН ✉, Т.Е. ДЕНИСКОВА, И.В. ГУСЕВ, С.Н. ПЕТРОВ,
А.Н. РОДИОНОВ, А.В. ДОЦЕВ, Н.А. ЗИНОВЬЕВА
Поиск генетических вариантов, влияющих на рост и развитие коз, актуален для создания специализированной мясной породы и повышения продуктивности животных. В настоящей работе впервые идентифицированы 34 потенциальных QTL, сопряженных с генами, ассоциированными с параметрами роста и развития, мясной продуктивностью и воспроизводительными качествами, адаптационными способностями, развитием волосяных фолликулов, молочной продуктивностью и доместикацией у коз из группы возвратных кроссов ресурсной популяции, полученных при скрещивании местных карачаевских коз, гибридных по дикому туру, c производителями калахарской породы. Цель исследований — идентифицировать гены-кандидаты, ассоциированные с хозяйственно полезными признаками в специально созданной ресурсной популяции коз (Capra hircus). Исследования проводили в 2021-2023 годах в ФГБНУ Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Объектом были кроссы животных из специально созданной ресурсной популяции коз (n = 237), в том числе 109 козликов и 128 козочек. Кроссы были получены при скрещивании местных карачаевских коз, генотип которых несет до 25 % генов дикого тура (3/4 карачаевская коза × 1/4 дикий тур) и калахарских козлов-производителей красной масти (порода Kalahari Red). При создании базы фенотипов учитывали параметры роста и развития молодняка коз, которые соответствовали среднему возрасту в 10, 110, 190 и 390 сут, что соизмеримо с учетом величин при рождении, в 3-4 мес, 6 и 12 мес. Фиксировали следующие параметры роста и развития: живая масса, высота в холке, высота в спине, высота в крестце, высота в маклоках, высота в седалищных буграх, косая длина туловища, обхват груди, обхват пясти, ширина груди в плечах, глубина груди, ширина в маклоках, ширина в седалищных буграх, длина головы. Генотипирование экспериментальных животных проводили на основе SNP-панелей средней плотности ДНК-чипа Caprine SNP 50K BeadChip (59727 точечных мутаций) («Illumina, Inc.», США). GWAS анализ выполняли по стандартной линейной регрессионной модели, реализованной в программе Plink 1.9, с учетом популяционной структуры изучаемой выборки коз. Аннотацию генов осуществляли с использованием международной базы данных NCBI по сборке генома ARS1.2 Capra hircus (goat). Всего было идентифицировано 1036 генов с входящими в них или находящимися вблизи ±0,2 Mb SNPs, сопряженными с изменчивостью фенотипических оценок по показателям экстерьера и живой массы молодняка коз из ресурсной популяции. Из них 341 полиморфизм был определен непосредственно в 326 генах на 1-29-й хромосомах. Для детального анализа выявленных в результате GWAS генов, в части их биологической функции, посредством генной онтологии проводили дальнейшее исследование с привлечением международной базы данных генетической информации DAVID. Наибольшее число выявленных ассоциаций (пределы значимости от p < 0,0001 до p < 0,00000001) было отмечено для животных в возрасте 10 сут по высоте в холке (35 SNPs), косой длине туловища (52 SNPs), обхвату груди (19 SNPs), обхвату пясти (20 SNPs), ширине груди (18 SNPs), глубине груди (19 SNPs), живой массе (12 SNPs). В возрасте 390 сут животные также показали ассоциации по ширине в маклоках и ширине в седалищных буграх — 6 SNPs, ширине груди — 8 SNPs, высоте в седалищных буграх и обхвату груди — 10 SNPs, длине головы — 12 SNPs. Выявлены гены, входящие в QTL и связанные с иммунной функцией (ADAM10, DNM1L), репродуктивными особенностями (ADAMTS12, ACACB, PTCH1), параметрами роста (остеогенез и миогенез) и развития (ARL8B, AKT3, CDK5RAP2, RBFOX2, CDH5, EFNA5, FMN1, TGFBR3), эмбриогенезом (ABCA1), эффективностью использования корма (BANK1), мясной продуктивностью и воспроизводительными качествами (LRP2, MYCBP2, OXSR1), адаптационными способностями (UVRAG, ANO6, CACNA1C, FLT1, RRM2B, STAT1, SOCS2,TRIM71), развитием волосяных фолликулов и пигментацией (WNT3A, YAP1, EDNRA, ITGB8, MAP3K7), молочной продуктивностью (AGO2, PDE4B) и доместикацией (ZFPM2). Эти гены могут быть использованы как целевые для маркерной селекции.
Ключевые слова: Capra hircus, козы, GWAS, SNP, QTL, гены-кандидаты, ресурсная популяция.
A.A. Sermyagin ✉, Т.Е. Deniskova, I.V. Gusev, S.N. Petrov,
A.N. Rodionov, A.V. Dotsev, N.А. Zinovieva
The search for genetic variants that affect the growth and development of goats is relevant for creating a specialized meat breed and for increasing animal productivity. In this work, 34 potential QTLs associated with genes for linear measurements of growth and development traits, body weight, meat production and reproductive features, adaptability, hair follicle development, milk production and domestication in goats from a group of recurrent crosses in the resource population obtained by crossing local Karachaev goats hybrid by the wild aurochs with Kalahari breed sires were identified for the first time. We aimed to identify candidate genes associated with economically useful traits in the goat (Capra hircus) resource population. The studies were carry out in 2021-2023 at the Ernst Federal Research Center for Animal Husbandry. The object was crosses of individuals from a specially created resource population of goats (n = 237), including 109 male and 128 female goats. The crosses obtained by crossing Karachaev local goats with a genotype share for 25 % genes of wild goat (3/4 Karachaev dam × 1/4 wild Caucasian tur) and Kalahari buck with the red coat. We created a database of phenotypes corresponded to the parameters of growth and development of young goats at an average age of 10, 110, 190 and 390 days. The following parameters were recorded: body weight, height at the withers, height at the back, height at the sacrum, height at the hips, height at the ischial tubewirosities, oblique length of the body, chest girth, metacarpus girth, chest width at the shoulders, chest depth, width at the iliac tubercle, width at the ischial tuberosities, and length of the head. Goat genotyping was performed using the Caprine SNP 50K BeadChip DNA chip (59727 SNP; Illumina, Inc., USA). GWAS analysis was performed using a standard linear regression model by Plink 1.9 program taking into account the population structure of the studied goat dataset. Gene annotation was carried out using the NCBI international genome assembly database ARS1.2 Capra hircus (goat). A total of 1036 genes were identified with SNPs included in or located near them ±0.2 Mb in goats’ genome associated with variability in phenotypic measurements for exterior and live weight traits for young goats from the resource population. Of these, 341 polymorphisms were identified directly in 326 genes on chromosomes 1-29. A detailed gene ontology-based analysis on biological functions of the genes we revealed by GWAS was performed using the international genetic information database DAVID. In the animals aged 10 days, the largest number of associations with significance levels from p < 0.0001 to p < 0.00000001 were identified for height at the withers (35 SNPs), oblique body length (52 SNPs), chest girth (19 SNPs), pastern girth (20 SNPs), chest width (18 SNPs), chest depth (19 SNPs), and body weight (12 SNPs). At the age of 390 days, there also were associations for width at the iliac tubercle and width at the ischial tuberosities (6 SNPs), chest width (8 SNPs), height at the ischial tuberosities and chest girth (10 SNPs), and head length (12 SNPs). We identified genes associated with immune function (ADAM10, DNM1L), reproductive traits (ADAMTS12, ACACB, and PTCH1), growth (osteogenesis and myogenesis) and development (ARL8B, AKT3, CDK5RAP2, RBFOX2, CDH5, EFNA5, FMN1, TGFBR3), embryogenesis (ABCA1), feed efficiency (BANK1), meat productivity and reproductive qualities (LRP2, MYCBP2, OXSR1), adaptation (UVRAG, ANO6, CACNA1C, FLT1, RRM2B, STAT1, SOCS2, TRIM71), hair follicle development and pigmentation (WNT3A, YAP1, EDNRA, ITGB8, MAP3K7), milk production (AGO2, PDE4B) and domestication (ZFPM2). These genes can be used as targets in marker-assisted selection.
Keywords: Capra hircus, goats, GWAS, SNP, QTL, candidate genes, resource population.
ФГБНУ Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, |
Поступила в редакцию |
