Генотипирование по маркерам DGAT1и GHR как элемент стратегии геномной селекции

Статья подготовлена при финансовой поддержке гранта на реализацию Программы развития Кубанского ГАУ на 2025 – 2036 гг. Внастоящее время в отрасли животноводства происходит активное внедрение новых методов, особенно генетических. Ключевой задачей является – повышение продуктивности животных за счет раскрытия генетического потенциала и сохранения здоровья [1; 15].

Научно – технический прогресс позволил изменить подходы не только к содержанию и кормлению, но и к разведению (геномная селекция, хромосомный подбор пар, применение сексированного семени, трансплантация эмбрионов). Все новые подходы к разведению животных стали особенно активно развиваться в период с 2020 по 2026 годы, на это повлияли санкции. Развитие отрасли животноводства с внедрением новых методик делает его конкурентоспособным [7].

В связи с этим особую актуальность имеет геномная селекция, которая даёт возможность прогнозировать племенную ценность животных на основании анализа генетических маркеров, ассоциированных с хозяйственно полезными генами [2; 16].

На молочную продуктивность влияет множество генов, однако особое внимание привлекают гены DGAT1 и GHR. Ввиду недостатка информации и литературных данных об их взаимосвязи, следовательно, работа обладает научной новизной [3].

Ген DGAT1 (диацилглицерол-О-ацилтрансфераза играет важную роль в молочной продуктивности крупного рогатого скота, так как кодирует фермент, катализирующий заключительную стадию синтеза триглицеридов — основного компонента молочного жира. Нарушение синтеза DGAT1 приводит к нарушению синтеза жирных кислот в жировой ткани, скелетных мышцах и молочной железе, вплоть до полного отсутствия лактации. У мышей без DGAT1 наблюдалось нарушение функции молочной железы со снижением пролиферации эпителия и развития альвеол. На данную тему было проведено масштабное научное исследование группой ученых Пекинского научно – исследовательского центра инженерных технологий контроля качества и безопасности сырого молока; результаты были представлены 16 августа 2021 года [8]. Подобные исследования проводились и в Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Результаты работы были опубликованы в научном журнале «Разведение, селекция, генетика и биотехнология животных» и подтвердили, что ген DGAT1 оказывает воздействие на молочную продуктивность крупного рогатого скота и может использоваться для повышения эффективности селекции [9].

Согласно исследованиям студентов Уральского федерального аграрного научно-исследовательского центра, изучение полиморфизма гена GHR позволяет проводить более эффективный отбор особей с лучшими продуктивными качествами. Например, в селекции крупного рогатого скота полиморфизм этого гена может учитываться при отборе животных по признакам мясной и молочной продуктивности.

А в исследованиях А.А. Ярышкина, опубликованных в журнале «Известия Оренбургского государственного аграрного университета» в 2019 году, отмечена взаимосвязь полиморфных вариантов гена GHR с удоями, массовой долей жира и белка в молоке [13].

Цель данной работы – изучить взаимосвязь генов DGAT1 и GHR как элемента геномной селекции.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Провести генотипирование животных; 2. Сформировать группы животных; 3. Проанализировать результаты; 4. Разработать технико – экономическое обоснование проекта.

Практическая значимость заключается в возможности внедрения результатов для повышения эффективности племенной работы.

Методы и материалы

В исследовании приняли участие 4 группы коров – первотелок по 10 голов в каждой, сформированные по принципу пар аналогов с учетом генетических данных. Схема опыта представлена в таблице 1.

Коровы на весь период исследований находились в одинаковых условиях содержания, использовался одинаковый рацион кормления. Молочную продуктивность животных определяли во время контрольных доек, жирность и белок определяли при помощи анализатора.

Таблица 1. Схема опыта

Группы животных N Показатели Контрольная 10 Не являются носителями генов DGAT1 и GHR Опытная 1 10 Являются носителями гена DGAT1 Опытная 2 10 Являются носителями гена GHR Опытная 3 10 Являются носителями генов DGAT1 и GHR Для проведения генотипирования отбирали венозную кровь исследуемых животных, которую транспортировали в специализированную аккредитованную лабораторию, где проводилось исследование.

Для оценки результатов применялись методы статистического анализа:

- метод аналитических группировок позволил установить связь между отдельными признаками и выявить факторы, влияющие на неё. В основе группировки лежит факторный признак – наличие генов DGAT1 и GHR, под действием которого меняются другие признаки – удой, жир, белок. Основная цель данного метода - установление наличия связи и её направления; - метод корреляционно – регрессионного анализа используется для изучения зависимостей между признаками. Он может применяться как для измерения связей между двумя признаками (простая полная корреляция), так и между несколькими (множественная корреляция). Главное преимущество данного метода – возможность прогнозирования и экономическая интерпретация результатов - метод дисперсного анализа используется для изучения влияния разных факторов на изменчивость признака. Он позволяет сравнить средние значения нескольких групп и определить их достоверность.

Источниками для статистического анализа послужили: статистическая отчетность (карточки МОЛ2 из программы СЕЛЭКС, отчет по генотипированию) и выборочные обследования (группы животных в рамках исследования) Результаты Результаты поступали к нам в электронном виде, в формате таблицы. Для их обработки применяли метод биоинформационного анализа [12].

На основании выявленных генов была проанализирована молочная продуктивность животных.

Для сравнения средних значений между четырьмя независимыми группами мы выбрали дисперсионный анализ, потому что он позволяет одновременно проверить различия между несколькими группами, подходит для количественных данных (удой в кг, процент жира и белка) и даёт единый p-value для всей модели. Результаты дисперсного анализа представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты дисперсного анализа Показатель F p-vaiue Удой 32,4 <0,001 Содержание жира 4,5 =0,009 Содержание бе… — см. PDF статьи.

Это означает, что вероятность получить наблюдаемые различия случайно (при отсутствии реального влияния генотипа) составляет менее 0,1%. Таким образом, наличие генов DGAT1 и GHR оказывает выраженное положительное влияние на удой. При этом влияние генотипа на содержание жира в молоке тоже значимое: F = 4,5, p = 0,009. Вероятность случайного результата составляет около 0,9%, что подтверждает связь между генотипом и содержанием жира. Умеренное значение F-статистики (4,5) говорит о том, что эффект генотипа присутствует, но он менее выражен, чем в случае с удоем.

Однако, влияние генотипа на содержание белка в молоке оказалось умеренно значимым: F = 3,7, p = 0,020. Вероятность случайного результата — 2%, что позволяет говорить о наличии связи между генотипом и содержанием белка.

При этом относительно низкое значение F-статистики (3,7) указывает на то, что влияние генотипа на содержание белка слабее, чем на удой и жир. По результатам проведенного исследования можно сделать выводы о том, что в современном мире для эффективного ведения селекционной работы важно правильно применять традиционные и генетические методы. Для красно пестрой породы крупного рогатого скота важными являются гены DGAT1 и GHR, так как отбор по ним способствует увеличению удоев за 305 дней лактации, повышению содержания жира и белка. Однако стоит учитывать, что это возможно в случае сбалансированного питания и соблюдения условий содержания, что способствует раскрытию генетического потенциала животных [10].

Преимущество внедрения генотипирования по генам DGAT1 и GHR по сравнению с традиционными методами селекционной работы заключается прежде всего в возможности более раннего получения информации о наследственно обусловленных признаках животного [6].

При обычном отборе значительная часть выводов о племенной ценности делается на основании собственной продуктивности животного или показателей его потомства, тогда как молекулярно-генетический анализ позволяет учитывать генотип уже на ранних этапах выращивания. Это особенно важно при работе с красно-пёстрой породой, поскольку хозяйство получает возможность ускорить селекционный процесс и сократить время принятия решений по отбору ремонтного молодняка и использованию производителей [5].

Заключение

Проведенный научно – хозяйственный опыт позволил выявить наличие взаимосвязи генов DGAT1 и GHR, а также её влияния на молочную продуктивность коров – первотелок красно-пестрой породы в условиях молочно - товарной фермы. Полученные результаты подтверждают важность внедрения геномных методов в существующие селекционные программы [14].

Ввиду того, что животные, имеющие взаимосвязь данных генов, превосходят по показателям контрольную группу, а также наблюдаются положительные корреляционные связи между признаками, появляется возможность улучшить молочную продуктивность коров, что открывает новые возможности для селекционеров [11].