Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
БАННИКОВА Алиса Дмитриевна
полиморфизм ДНК-МАРКЕРОВ, ассоциированных с воспроизводительными качествами, у свиней пород крупная белая и йоркшир
03.02.07 - ГЕНЕТИКА
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Дубровицы - 2012
Работа выполнена в лаборатории молекулярной генетики животных Центра биотехнологии и молекулярной диагностики животных ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук.
Научный руководитель: доктор биологических наук,
профессор, академик РАСХН
Зиновьева Наталия Анатольевна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Калашникова Любовь Александровна
ФГБНУ ВНИИ племенного дела,
заведующая лабораторией
ДНК-технологий;
кандидат биологических наук, доцент а
Гурин Андрей Владимирович
ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева,
доцент кафедры технологии хранения и переработки продуктов животноводства.
Ведущая организация: ФГБГОУ ВПО Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина
Защита состоится л23 октября 2012 года, в 10 часов, на заседании диссертационного совета Д 006.013.03 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук.
Адрес института: 142132, Московская область, Подольский район,
п. Дубровицы, ГНУ ВИЖ, тел./факс (4967) 65-11-01. www.vij.ru
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии.
Автореферат разослан л___ __________ 2012 года.
Ученый секретарь совета Д006.013.03 И.В. Гусев
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. Современные тенденции развития животноводства предусматривают использование новых методов, основанных на применении ДНК-технологий, что позволяет сделать отрасль рентабельной и конкурентоспособной [Данкверт С.А., Дунин И.М., 2002]. Значимым направлением практической генетики является маркерная селекция (Marker Assisted Selection - MAS) [Орлова Г.В. и др, 1999; Калашникова Л.А. и др., 2004], предусматривающая использование ДНК-маркеров, ассоциированных с уровнем проявления признаков продуктивности. Технологии, основанные на использовании ДНК-маркеров, находят широкое применение в национальных селекционных программах ряда стран с развитым свиноводством [Амерханов Х.А., Зиновьева Н.А., 2008].
Самой многочисленной породой свиней на территории России является крупная белая, на долю которой по данным ВНИИплем (2009 г.) приходится 81,9% пробонитированного поголовья свиней России [Дунин И.М. и др., 2009]. В последнее время для улучшения показателей мясной и откормочной продуктивности свиней этой породы активно используется племенной материал пород крупная белая и йоркшир зарубежной селекции, что приводит к изменению ее аллелофонда.
Улучшение воспроизводительных качеств свиней является одной из основных целей селекционно-племенной работы [Rothschild M.F., 1998]. Ведение прямой селекции на плодовитость характеризуется относительно низкой эффективностью, что связано, с одной стороны, с низкой наследуемостью признаков, с другой стороны, с ограниченным полом их проявлением. В этой связи актуальным является поиск и идентификация генов, ответственных за развитие данных признаков. В качестве перспективных ДНК-маркеров рассматриваются гены рецептора пролактина (PRLR), муцина 4 (MUC4), ретинол-связывающего белка 4 (RBP4) и рецептора эритропоэтина (EPOR).
Цели и задачи исследований. Целью работы явилось изучение влияния полиморфизма ДНК-маркеров PRLR, MUC4, RBP4 и EPOR на показатели воспроизводительных качеств свиней пород крупная белая и йоркшир различного происхождения.
Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:
- Разработать молекулярно-генетические модели определения полиморфизма потенциальных ДНК-маркеров PRLR, MUC4, RBP4 и EPOR.
- Изучить распределение частот встречаемости аллелей и генотипов изучаемых ДНК-маркеров у свиней пород крупная белая и йоркшир различного происхождения.
- Выполнить анализ ассоциаций генотипов ДНК-маркеров на показатели воспроизводительных качеств (многоплодие, молочность).
- Изучить влияние комплексных генотипов по PRLR, MUC4 и RBP4 на многоплодие свиноматок корня крупной белой породы.
Научная новизна. Впервые разработаны модели анализа потенциальных ДНК-маркеров плодовитости свиней: PRLR, MUC4, RBP4 и EPOR. Показан популяционно-зависимый характер распределения частот встречаемости аллелей и генотипов вышеназванных ДНК-маркеров в популяциях свиней пород крупная белая и йоркшир различного происхождения. Выполнен анализ ассоциаций генотипов отдельных ДНК-маркеров и комплексных генотипов по PRLR, MUC4 и RBP4 с уровнем проявления показателей воспроизводительных качеств: многоплодием и молочностью. Установлено достоверное влияние фактора генотипа по ДНК-маркерам на многоплодие свиноматок корня крупной белой породы.
Практическая значимость. Предложены молекулярно-генетические модели, позволяющие выявлять полиморфизм ДНК-маркеров PRLR, MUC4, RBP4 и EPOR. Определены частоты встречаемости аллелей и генотипов вышеназванных ДНК-маркеров у свиней пород крупная белая и йоркшир различного происхождения. Выявлены генотипы изучаемых ДНК-маркеров, ассоциированные с показателями воспроизводительных качеств: многоплодием и молочностью у свиней пород крупная белая и йоркшир.
Основные положения выносимые на защиту:
- Предложены молекулярно-генетические модели определения полиморфизма ДНК-маркеров PRLR, MUC4, RBP4 и EPOR у свиней.
- Установлен популяционно-зависимый характер распределения генотипов изучаемых ДНК-маркеров у свиней пород крупная белая и йоркшир различного происхождения.
- Показано достоверное влияние фактора генотипа по PRLR, MUC4, RBP4 и EPOR на многоплодие свиноматок пород крупная белая и йоркшир.
- Выявлены комплексные генотипы по PRLR, MUC4 и RBP4, достоверно ассоциированные с многоплодием и молочностью свиноматок.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены:
- На всероссийской научно-практической конференции молодых ученых Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и практики в современных условиях и пути их решения, посвященной памяти Р.Г. Гареева, 25-27 февраля 2009 г., г. Казань;
- На конференции Достижения в генетике, селекции и воспроизводстве сельскохозяйственных животных, посвященной 100-летию со дня рождения основателя института, заслуженного деятеля науки профессора М.М. Лебедева, 3-5 июня 2009 г., Санкт-Петербург-Пушкин;
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ (Зоотехния, 2009 г., Зоотехния, 2010 г., Проблемы биологии продуктивных животных, 2011 г.).
Структура и объем работы. Диссертация написана на 129 страницах, состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты и обсуждение, выводы, практические предложения, список литературы. Диссертационная работа содержит 24 таблицы и 14 рисунков. Список литературы включает 231 источник, в том числе 107 источников на иностранном языке.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводили в лаборатории молекулярной генетики Центра биотехнологии и молекулярной диагностики животных государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института животноводства Россельхозакадемии в период с 2007 по 2011 гг. по схеме, представленной на рисунке 1.
Рис. 1. Схема исследований
Объектом исследований служили свиньи пород крупная белая (13 популяций) и йоркшир (4 популяции) в количестве 1044 голов (табл. 1). В качестве материала для исследований были использованы пробы биологического материала свиней (кровь, ткань уха) и данные зоотехнического учета (показатели многоплодия и молочности свиноматок).
Табл. 1. Характеристика объектов исследований
№ п/п | По-рода | Проис- хождение | Хозяйство | Число голов | Аббре-виатура |
1 | Крупная белая | Россия | ЗАО ПЗ Константиново | 120 | КБ-1 |
2 | Россия | ЗАО ПЗ Заволжское | 142 | КБ-2 | |
3 | Канада | ООО Знаменский СГЦ | 20 | КБ-3 | |
4 | Россия | ЗАО Троицкий СГЦ | 6 | КБ-4 | |
5 | Белоруссия | ПЗ Индустрия | 108 | КБ-5 | |
6 | Белоруссия | ПЗ Тимоново | 50 | КБ-6 | |
7 | Белоруссия | СГЦ Заднепровский | 142 | КБ-7 | |
8 | Голландия | ЗАО по св-ву Владимирское | 27 | КБ-8 | |
9 | Белоруссия | ФХ Хоцкевича | 67 | КБ-9 | |
10 | Россия | ООО Камский бекон | 34 | КБ-10 | |
11 | Франция | ЗАО ПЗ Константиново | 40 | КБ-11 | |
12 | Россия | ЗАО Талдом | 56 | КБ-12 | |
13 | Ирландия | ЗАО Орелсельпром | 8 | КБ-13 | |
Итого по КБ | 820 | 13 | |||
14 | Йоркшир | Канада | ООО Троснянский бекон | 169 | Й-1 |
15 | Финляндия | ЗАО ПЗ Константиново | 25 | Й-2 | |
16 | Австрия | ЗАО ПЗ Заволжское | 20 | Й-3 | |
17 | Финляндия | ЗАО Троицкий СГЦ | 10 | Й-4 | |
Итого по Й | 224 | 5 | |||
Итого | 1044 | 17 | |||
Выделение ДНК из проб проводили с использованием колонок фирмы Nexttec (Германия) и набора реагентов для выделения ДНК Diatom TM DNA Prep100, (Россия).
Постановку ПЦР осуществляли согласно Методическим рекомендациям по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве [Зиновьева Н.А. и др., 1998].
Определение полиморфизма изучаемых ДНК-маркеров выполняли с использованием методик, разработанных в ходе выполнения диссертационной работы.
ПЦР-ПДРФ анализ фрагмента гена PRLR длиной 140 п.о., содержащего точечную мутацию CG в позиции 202 (GenBank № U96306), проводили с использованием эндонуклеазы AluI, при этом сайт рестрикции обуславливало наличие в последовательности ДНК нуклеотида C.
ПЦР-ПДРФ анализ фрагмента гена MUC4 длиной 266 п.о., содержащего точечную мутацию AG в позиции 243 (GenBank № DQ848681), выполняли с использованием эндонуклеазы XbaI, при этом сайт рестрикции обуславливало наличие нуклеотида A.
ПЦР-ПДРФ анализ фрагмента гена RBP4 длиной 184 п.о., содержащего точечную мутацию CT в позиции 514 (GenBank № DQ344026), проводили с использованием эндонуклеазы MspI, при этом сайт рестрикции обуславливало наличие нуклеотида C.
Определение в интроне 4 EPOR точечной мутации CT в позиции 340 (GenBank № EU293807) проводили методом ПЦР с использованием биотинилированных праймеров с последующим пиросеквенированием ПЦР продуктов на приборе PSQ 96 MA (Швеция) по оптимизированным методикам.
Статистическую обработку данных проводили по стандартным методикам [Меркурьева и др., 1991; Вейр и др., 1995; Животовский и др., 1991] с использованием программного обеспечения MS Excel, GenAlEx 6.0, STATISTICA 6.0.
- РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
- Разработка молекулярно-генетических моделей анализа полиморфизма ДНК-маркеров PRLR, MUС4, RBP и EPOR
В рамках разработки молекулярно-генетических моделей анализа ДНК-маркеров PRLR, MUС4, RBP и EPOR были подобраны специальные олигонуклеотидные праймеры, оптимизированы температурно-временные и количественные режимы для амплификации выбранных фрагментов. Разработанные нами модели определения полиморфизма позволяли четко диагностировать генотипы изучаемых ДНК-маркеров.
Как показано на рисунке 2, иллюстрирующем результаты ПЦР-ПДРФ анализа PRLR, визуализация одного нерестрицированного фрагмента длиной 140 п.о. соответствует генотипу AA (дорожки 4, 6), фрагмента длиной 106 п.о. - генотипу BB (дорожки 2, 5, 8) и двух фрагментов длиной 140 и 106 п.о. - генотипу AB (дорожки 1, 3, 7).
1 2 3 4 5 6 7 8 M
Примечание: 1, 3, 7 - генотип АВ, 2, 5, 8 - генотип BB, 4, 6 - генотип AA, М - маркер длины Fastroler Low range
Рис. 2. Результаты гель-электрофореза продуктов ПЦР-ПДРФ анализа гена PRLR в 3,5% агарозном геле
Как следует из данных рисунка 3, разработанная нами модель позволяла четко диагностировать генотипы MUC4: наличие одного фрагмента длиной 266 п.о. соответствует генотипу СС (дорожки 1, 3, 6), наличие фрагментов длиной 140 и 126 п.о. (визуализируются в геле как один фрагмент) - генотипу GG (дорожки 2, 8), в то время как наличие двух фрагментов длиной 266 и 140+126 п.о. - генотипу CG (дорожки 4, 5, 7).
1 2 3 4 5 6 7 8 M
Примечание: 1, 3, 6 - генотип СС, 2, 8 - генотип GG, 4, 5, 7 - генотип СG, М - маркер длины Fastroler Low range
Рис. 3. Результаты гель-электрофореза продуктов ПЦР-ПДРФ анализа гена MUC4 в 3,5% агарозном геле
Как следует из данных рисунка 4, иллюстрирующего результаты ПЦР-ПДРФ анализа RBP4, визуализация одного фрагмента длиной 184 п.о. соответствует генотипу АА (дорожки 3, 5, 7), наличие фрагментов длиной 94 и 90 п.о. (визуализируются в геле как один фрагмент) - генотипу BB (дорожки 2, 4), в то время как наличие двух фрагментов длиной 184 и 94+90 п.о. - генотипу АВ (дорожки 1, 6, 8).
1 2 3 4 5 6 7 8 M
Примечание: 1, 6, 8 - генотип АВ, 2, 4 - генотип BB, 3, 5, 7 - генотип АА, М - маркер длины Fastroler Low range
Рис. 4. Результаты гель-электрофореза продуктов ПЦР-ПДРФ анализа гена RBP4 в 3,5% агарозном геле
Форма представления результатов анализа полиморфизма EPOR c использованием разработанной модели приведена на рисунке 5.
Рис. 5. Скриншот результатов генотипирования образцов по EPOR с использованием метода пиросеквенирования
Разработанные нами модели были использованы для характеристики полиморфизма различных популяций свиней пород крупная белая и йоркшир (раздел. 3.2).
3.2. Характеристика аллелофонда свиней пород крупная белая и йоркшир по ДНК-маркерам
Результаты анализа частот встречаемости аллелей и генотипов по PRLR приведены в таблице 2.
Табл. 2. Распределение аллелей и генотипов по PRLR в исследованных популяциях свиней пород крупная белая и йоркшир
Популяция* | Число голов | Частоты аллелей, % | Частоты генотипов, % | ||||
А | В | АА | АВ | ВВ | |||
Й-1 | 144 | 43,5 | 56,5 | 18,1 | 45,1 | 36,8 | |
Й-2 | 24 | 32,4 | 67,6 | 4,2 | 41,7 | 54,2 | |
Й-3 | 20 | 52,5 | 47,5 | 20,0 | 65,0 | 15,0 | |
Й-4 | 10 | 40,0 | 60,0 | 10,0 | 50,0 | 40,0 | |
Итого по Й | 198 | 42,1 | 57,9 | 13,1 | 50,5 | 36,5 | |
КБ-1 | 27 | 45,9 | 54,1 | 26,0 | 37,0 | 37,0 | |
КБ-2 | 142 | 50,9 | 49,1 | 26,8 | 49,3 | 23,9 | |
КБ-3 | 20 | 23,1 | 76,9 | 0,0 | 30,0 | 70,0 | |
КБ-4 | 6 | 60,0 | 40,0 | 33,3 | 66,7 | 0,0 | |
КБ-5 | 43 | 33,3 | 66,7 | 2,3 | 46,5 | 51,2 | |
КБ-6 | 49 | 26,6 | 73,4 | 4,1 | 30,6 | 65,3 | |
КБ-7 | 142 | 32,5 | 67,5 | 6,2 | 38,9 | 54,9 | |
КБ-8 | 10 | 42,9 | 57,1 | 20,0 | 40,0 | 40,0 | |
КБ-9 | 67 | 47,6 | 52,4 | 19,4 | 53,7 | 26, 9 | |
КБ-10 | 34 | 47,1 | 52,9 | 20,6 | 50,0 | 29,4 | |
КБ-11 | 40 | 37,3 | 62,7 | 7,5 | 47,5 | 45,0 | |
КБ-12 | 56 | 43,0 | 57,0 | 19,6 | 41,1 | 39,3 | |
КБ-13 | 8 | 20,0 | 80,0 | 0,0 | 25,0 | 75,0 | |
Итого по КБ | 644 | 39,2 | 60,8 | 14,3 | 42,8 | 44,3 | |
Итого | 842 | 40,7 | 59,3 | 13,7 | 46,6 | 40,4 | |
Примечание: * обозначение популяций приведено в таблице 1.
Анализируя данные таблицы 2, можно отметить, что в исследованных популяциях свиней частота встречаемости генотипа АА варьирует от 0,0-2,3% в популяциях свиней КБ-13, КБ-3 и КБ-5 до 26,8-33,3% в популяциях КБ-2, КБ-4 и в среднем составляет 13,7%. Наибольшая частота встречаемости аллеля А отмечается в популяциях КБ-4 (60%), Й-3 (52,5%) и КБ-2 (50,9%). Наименьшей частотой встречаемости аллеля A характеризовались животные КБ-13 (20,0%) и КБ-3 (23,1%).
В таблице 3 представлены результаты анализа животных по частотам встречаемости аллелей и генотипов MUC4.
Табл. 3. Распределение аллелей и генотипов по MUC4 в исследованных популяциях свиней пород крупная белая и йоркшир
Популяция* | Число голов, n | Частоты аллелей, % | Частоты генотипов, % | ||||
C | G | CC | CG | GG | |||
Й-1 | 159 | 61,6 | 38,4 | 45,91 | 40,88 | 13,21 | |
И-3 | 20 | 58,1 | 41,9 | 35,00 | 55,0 | 10,0 | |
Й-4 | 10 | 90,9 | 9,1 | 90,0 | 10,0 | 0,0 | |
Итого по Й | 189 | 70,2 | 29,8 | 56,97 | 35,29 | 7,74 | |
КБ-1 | 20 | 65,2 | 34,8 | 60,00 | 15,00 | 25,00 | |
КБ-2 | 136 | 74,7 | 25,3 | 69,12 | 22,06 | 8,82 | |
КБ-3 | 19 | 53,8 | 46,2 | 36,84 | 36,84 | 26,32 | |
КБ-4 | 6 | 66,7 | 33,3 | 50,00 | 50,00 | 0,0 | |
КБ-5 | 43 | 67,8 | 32,2 | 55,81 | 37,21 | 6,98 | |
КБ-6 | 50 | 63,4 | 36,6 | 48,00 | 42,00 | 10,00 | |
КБ-7 | 142 | 66,7 | 33,3 | 51,75 | 44,76 | 3,50 | |
КБ-8 | 10 | 52,9 | 47,1 | 20,0 | 70,0 | 10,0 | |
КБ-9 | 67 | 60,8 | 39.2 | 43,28 | 44,78 | 11,94 | |
КБ-10 | 31 | 81,1 | 18,9 | 77,42 | 19,35 | 3,23 | |
КБ-11 | 40 | 50,8 | 49,2 | 27,5 | 47,5 | 25,0 | |
КБ-12 | 56 | 53,0 | 47,0 | 31,58 | 45,61 | 22,81 | |
КБ-13 | 8 | 46,2 | 53,8 | 12,50 | 62,50 | 25,0 | |
Итого по КБ | 628 | 61,78 | 38,14 | 44,91 | 41,35 | 13,74 | |
Итого | 817 | 65,99 | 33,97 | 50,94 | 38,32 | 10,74 | |
Примечание: * расшифровка аббревиатуры приведена в табл. 1.
Как следует из данных таблицы 3, частота встречаемости генотипа CC варьирует от 12,5-20,0% в популяциях КБ-13, КБ-8 до 77,4-90,0% в популяциях КБ-10, Й-4, и в среднем составляет 50,9%. Наибольшая частота встречаемости аллеля C отмечается у животных Й-4 (90,9%), КБ-10 (81,1%) и КБ-2 (74,7%). Наименьшей частотой встречаемости аллеля C характеризовались животные КБ-11 (50,8%) и КБ-13 (46,2%).
В таблице 4 представлены результаты анализа животных по частотам встречаемости аллелей и генотипов гена RBP4.
Табл. 4. Распределение аллелей и генотипов по RBP4 в исследованных популяциях свиней пород крупная белая и йоркшир
Популяция* | Число голов | Частоты аллелей, % | Частоты генотипов, % | ||||
A | B | AA | AB | BB | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
Й-1 | 159 | 50,4 | 49,6 | 23,27 | 54,72 | 22,01 | |
Й-2 | 25 | 37,1 | 62,9 | 12,00 | 40,00 | 48,00 | |
Й-3 | 20 | 54,3 | 45,7 | 20,00 | 75,00 | 5,00 | |
Й-4 | 10 | 47,4 | 52,6 | 0,00 | 90,00 | 10,00 | |
Итого по Й | 214 | 47,3 | 52,7 | 13,8 | 64,9 | 21,3 | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
КБ-1 | 27 | 60,5 | 39,5 | 44,44 | 40,74 | 14,81 | |
КБ-2 | 139 | 50,7 | 49,3 | 19,42 | 63,31 | 17,27 | |
КБ-3 | 20 | 55,6 | 44,4 | 40,0 | 35,00 | 25,00 | |
КБ-4 | 6 | 55,6 | 44,4 | 33,33 | 50,00 | 16,67 | |
КБ-5 | 44 | 50,0 | 50,0 | 27,27 | 45,45 | 27,27 | |
КБ-6 | 50 | 51,3 | 48,7 | 24,0 | 56,0 | 20,0 | |
КБ-7 | 138 | 54,0 | 46,0 | 33,33 | 44,93 | 21,74 | |
КБ-8 | 10 | 25,00 | 75,00 | 10,00 | 20,00 | 70,00 | |
КБ-9 | 67 | 51,4 | 48,6 | 20,59 | 63,24 | 16,18 | |
КБ-10 | 34 | 40,4 | 59,6 | 8,82 | 52,94 | 38,24 | |
КБ-11 | 40 | 45,7 | 54,3 | 5,00 | 75,00 | 20,00 | |
КБ-12 | 56 | 53,7 | 46,3 | 33,33 | 43,86 | 22,81 | |
КБ-13 | 8 | 45,5 | 54,5 | 25,0 | 37,5 | 37,5 | |
Итого по КБ | 639 | 49,2 | 50,8 | 25,0 | 48,3 | 26,7 | |
Итого | 853 | 48,2 | 51,8 | 19,4 | 56,6 | 24,0 | |
Примечание: * расшифровка аббревиатуры приведена в табл. 1.
Как показано в таблице 4, частота встречаемости генотипа BB варьирует от 5,0-10,0% в популяциях Й-3 и Й-4 до 48,0-70,0% в популяциях Й-2 и КБ-8 и в среднем составляет 24,0%. Наибольшая частота встречаемости аллеля B отмечается у животных Й-5 (62,9%), КБ-8 (75,0%) и КБ-10 (59,6%). Наименьшей частотой встречаемости аллеля B характеризовались животные КБ-1 (39,5%) и КБ-4 (44,4%).
В таблице 5 сведены частоты встречаемости аллелей и генотипов по EPOR.
Табл. 5. Распределение аллелей и генотипов EPOR в исследованных популяциях свиней пород крупная белая и йоркшир
Популяция* | Число голов | Частоты аллелей | Частоты генотипов | |||
T | C | TT | CT | CC | ||
КБ-1 | 18 | 81,0 | 19,0 | 77,78 | 16,67 | 5,56 |
КБ-2 | 91 | 82,0 | 18,0 | 78,02 | 21,98 | 0 |
КБ-7 | 71 | 9,0 | 91,0 | 0,0 | 9,86 | 90,14 |
Итого | 190 | 57,33 | 42,67 | 51,93 | 16,17 | 31,90 |
Анализируя данные таблицы 5, можно отметить, что частота встречаемости генотипа TT варьирует от 0,0% в популяции КБ-7 до 77,8-78,0% в популяциях КБ-1 и КБ-2 и в среднем составляет 51,9%. Наибольшая частота встречаемости аллеля T отмечается у животных КБ-2 (82,0%) и КБ-1 (81,0%), наименьшая - в популяции КБ-7 (9,0%).
Результаты популяционно-генетического анализа по изучаемым ДНК-маркерам показывают, что наибольшее число эффективных аллелей, где их значение приближается к 2,0, наблюдается по гену PRLR в популяциях Й-3, КБ-8, Й-1, КБ-10 и КБ-11, по гену MUC4 - в популяциях КБ-8, КБ-3, КБ-13, КБ-12 и КБ-11, по гену RBP4 - в большинстве исследованных популяций за исключением Й-2, КБ-1, КБ-13, КБ-7 и КБ-9, что позволяет говорить о слабом влиянии селекции по исследуемым генам в вышеназванных популяциях. Существенно более низкое генетическое разнообразие по гену PRLR наблюдается у животных КБ-13, где число эффективных аллелей составляет 1,34, по гену MUC4 - у животных Й-4 (1,11) и КБ-10 (1,29), по гену RBP4 - в популяциях Й-1 (1,44), КБ-3 (1,28), а так же Й-2, КБ-1, КБ-13, КБ-7 и КБ-9, где их значение варьирует от 1,00 до 1,08. Число эффективных аллелей EPOR варьирует от 1,31 до 1,60.
Анализ всей популяции выбранных животных пород крупная белая и йоркшир различного происхождения по гену PRLR обозначил перед нами отрицательное значение индекса фиксации Fis. Значение индекса Fis по гену MUC4 в большинстве исследуемых групп приближается к нулю либо имеет отрицательные значения. В группах животных КБ-2, КБ-3, КБ-10, КБ-11 наблюдаются высокие положительные значения индекса Fis (0,186, 0,250, 0,139 и 0,658, соответственно). Анализ данных по гену RBP4 показал отрицательные значения индекса Fis в большинстве исследованных популяций за исключением Й-1 (0,384), КБ-1 (1,000) и КБ-9 (1,000). По гену EPOR в популяции КБ-2 получено отрицательное значение Fis (-0,333), в то время как в популяциях КБ-1 и КБ-7 - высокие положительные значения данного индекса (0,303 и 0,619, соответственно). Если отрицательные значения индекса фиксации Fis указывают на аллельное разнообразие [Животовский Л.А., 1991] и, как следствие, на ведение в хозяйствах селекции, не затрагивающей изучаемые гены, то положительные значения, напротив, свидетельствуют о влиянии отбора на распределение аллелей.
3.3. Изучение ассоциаций генотипов ДНК-маркеров с воспроизводительными качествами свиней
Данные о многоплодии и молочности свиноматок разных популяций в зависимости от генотипа по PRLR, MUC4, RBP4 и EPOR представлены в таблицах 6-9.
Как следует из данных таблицы 6, наибольшие значения показателя многоплодия по трем опоросам (от 10,10,1 до 12,00,4 гол.) обнаружены у свиней с генотипом АА, а наименьшие - у свиней с генотипом ВВ (от 9,10,2 до 10,10,2 гол.). Молочность по трем опоросам у животных с генотипом АА варьировала от 53,11,7 до 60,42,5 кг, у животных с генотипом BB от 50,60,7 до 55,71,2 кг. В целом наблюдается тенденция увеличения многоплодия в среднем на 1,45 поросенка на опорос и молочности на 3,6 кг у свиноматок с желательным генотипом AA по сравнению с животными, несущими генотипы AB и BB.
Результаты дисперсионного анализа показали достоверное влияние фактора генотипа по PRLR на показатели многоплодия (p0,001) и молочности (p0,001) по трем опоросам, что позволяет прогнозировать потенциальную значимость данного маркера в селекции свиней.
Табл. 6. Воспроизводительные качества свиноматок в зависимости от генотипа по PRLR
Популяция | Показатель | Генотип по PRLR и № опороса | |||||||||||||||||
AA | AB | BB | |||||||||||||||||
I | II | III | I | II | III | I | II | III | |||||||||||
Многоплодие | Молочность | Многоплодие | Молочность | Многоплодие | Молочность | Многоплодие | Молочность | Многоплодие | Молочность | Многоплодие | Молочность | Многоплодие | Молочность | Многоплодие | Молочность | Многоплодие | Молочность | ||
КБ-1 | n | 11 | 11 | 11 | 39 | 37 | 37 | 41 | 40 | 41 | |||||||||
Mm | 110,5 | 562,3 | 120,4 | 60,42,5 | 11,20,3 | 56,21,3 | 10,40,2 | 54,21,0 | 10,50,2 | 55,61,2 | 10,40,2 | 55,71,2 | 9,30,2 | 51,50,9 | 9,70,2 | 53,01,2 | 9,60,1 | 52,90,9 | |
Кб-2 | n | 42 | 42 | 38 | 83 | 78 | 81 | 37 | 37 | 37 | |||||||||
Mm | 10,60,2 | 55,41,1 | 11,30,2 | 58,40,9 | 10,60,2 | 56,91,0 | 10,10,1 | 53,70,8 | 10,00,1 | 54,70,7 | 10,00,1 | 52,80,8 | 9,10,2 | 52,11,2 | 9,40,1 | 52,81,2 | 9,50,2 | 52,51,2 | |
КБ-5 | n | - | - | - | - | - | - | 20 | 20 | 4 | 4 | 20 | 20 | 22 | 22 | 19 | 19 | 7 | 7 |
Mm | - | - | - | - | - | - | 10,10,3 | 55,91,2 | 11,20,5 | 62,35,6 | 10,40,3 | 56,81,8 | 9,980,2 | 54,51,4 | 10,10,2 | 54,22,1 | 9,710,3 | 55,33,0 | |
КБ-7 | n | 9 | 9 | 9 | 56 | 55 | 50 | 77 | 74 | 74 | |||||||||
Mm | 10,30,3 | 54,01,2 | 10,70,4 | 58,12,2 | 10,20,1 | 53,11,7 | 10,20,1 | 53,80,9 | 10,20,1 | 54,60,8 | 10,10,1 | 54,10,9 | 9,40,1 | 52,60,8 | 10,00,1 | 54,50,8 | 9,70,1 | 54,40,8 | |
КБ-12 | n | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 11 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 |
Mm | 10,10,1 | 56,11,6 | 11,10,4 | 561,8 | 10,90,3 | 58,22,2 | 9,440,1 | 54,61,6 | 10,30,2 | 57,71,3 | 9,60,2 | 54,81,9 | 9,30,2 | 52,91,5 | 9,750,2 | 54,91,4 | 9,50,3 | 52,21,5 | |
Й-1 | n | 26 | 26 | 23 | 23 | 26 | 26 | 65 | 65 | 53 | 53 | 45 | 45 | 53 | 53 | 50 | 50 | 47 | 47 |
Mm | 10,40,2 | 55,81,1 | 11,00,2 | 57,71,2 | 10,70,2 | 56,41,2 | 10,10,1 | 55,10,7 | 10,00,1 | 54,60,8 | 10,30,1 | 55,60,9 | 9,430,1 | 50,60,7 | 9,70,1 | 52,80,9 | 9,80,1 | 53,50,8 | |
Как следует из данных таблицы 7, наибольшие значения показателя многоплодия по трем опоросам (от 9,80,2 до 11,00,4 гол.) обнаружены у свиней с генотипом СС по MUC4, а наименьшие - у свиней с генотипом GG (от 8,60,2 до 9,70,1 гол.). В целом в ряде популяций прослеживается тенденция увеличения многоплодия в среднем на 1,25 поросенка на опорос у свиноматок с желательным генотипом CC по сравнению с животными, несущими генотипы CG и GG по MUC4. Результаты дисперсионного анализа показали достоверное влияние фактора генотипа на показатели многоплодия по трем опоросам (p0,001).
Табл. 7. Многоплодие свиноматок в зависимости от генотипа по MUC4
Попу-ляция | Пока-затель | Генотип по MUC4 и № опороса | |||||||||||
CC | CG | GG | |||||||||||
I | II | III | I | II | III | I | II | III | |||||
КБ-1 | n | 23 | 21 | 21 | 22 | 22 | 22 | 15 | 15 | 15 | |||
Mm | 10,30,2 | 10,50,2 | 10,50,2 | 9,70,2 | 10,10,2 | 9,90,1 | 8,60,2 | 9,10,1 | 9,40,1 | ||||
КБ-2 | n | 101 | 98 | 97 | 41 | 39 | 39 | 41 | 41 | 40 | |||
Mm | 10,30,1 | 10,60,1 | 10,30,1 | 10,00,1 | 9,80,1 | 10,00,1 | 8,90,2 | 9,00,2 | 8,90,2 | ||||
КБ-5 | n | 24 | 6 | 23 | 16 | 15 | 3 | 3 | 3 | 1 | |||
Mm | 10,20,2 | 11,00,4 | 10,30,3 | 100,3 | 10,10,2 | 90,5 | 9,30,3 | 9,70,3 | - | ||||
КБ-7 | n | - | - | - | 62 | 63 | 62 | 5 | 1 | 5 | |||
Mm | - | - | - | 9,40,1 | 9,90,1 | 9,70,1 | 9,20,3 | - | 9,70,1 | ||||
КБ-12 | n | 18 | 18 | 18 | 26 | 26 | 26 | 13 | 13 | 12 | |||
Mm | 9,80,2 | 10,90,3 | 10,40,3 | 9,610,1 | 100,2 | 9,70,2 | 9,00,2 | 9,60,1 | 9,00,2 | ||||
Й-1 | n | 73 | 58 | 56 | 65 | 62 | 56 | 21 | 21 | 21 | |||
Mm | 10,20,1 | 10,50,1 | 10,60,1 | 9,70,1 | 9,90,1 | 9,90,1 | 8,90,2 | 9,40,3 | 9,50,1 | ||||
Анализ данных таблицы 8 показывает, что наибольшие значения показателя многоплодия по трем опоросам (от 9,20,1 до 11,40,2 гол.) наблюдаются у свиней с генотипом BB по RBP4, а наименьшие - у животных с генотипом AA (от 9,20,2 до 10,00,1 гол.). В целом в ряде хозяйств наблюдается тенденция увеличения многоплодия в среднем на 0,7 поросенка на опорос у свиноматок с генотипом BB по RBP4 по сравнению с животными, имеющими генотипы АВ и AA. Методом дисперсионного анализа установлено достоверное влияние фактора генотипа на показатель многоплодия (p<0,001 по 1- и 2-у опоросам, p<0,01 - по 3-у опоросу).
Табл. 8. Многоплодие свиноматок в зависимости от генотипа по RBP4
Попу-ляция | Пока-затель | Генотип по RBP4 и № опороса | ||||||||
AA | AB | BB | ||||||||
I | II | III | I | II | III | I | II | III | ||
КБ-1 | n | 8 | 8 | 8 | 40 | 38 | 38 | 51 | 50 | 51 |
Mm | 9,20,2 | 9,60,4 | 9,30,4 | 9,70,2 | 10,10,2 | 10,10,2 | 10,20,2 | 10,60,2 | 10,20,2 | |
КБ-2 | n | - | - | - | 128 | 123 | 126 | 34 | 34 | 30 |
Mm | - | - | - | 9,90,1 | 9,90,1 | 9,90,1 | 10,60,2 | 11,40,2 | 10,70,2 | |
КБ-5 | n | - | - | - | 43 | 24 | 27 | - | - | - |
Mm | - | - | - | 10,10,2 | 10,30,2 | 10,20,2 | - | - | - | |
КБ-6 | n | 65 | 61 | 64 | ||||||
Mm | 10,20,1 | 10,20,1 | 10,10,1 | |||||||
КБ-7 | n | - | - | - | 51 | 46 | 50 | 91 | 92 | 83 |
Mm | - | - | - | 9,50,1 | 10,10,1 | 9,90,1 | 10,00,1 | 10,20,1 | 9,90,1 | |
КБ-12 | n | 56 | 56 | 56 | ||||||
Mm | 9,50,1 | 10,20,2 | 9,80,2 | |||||||
Й-1 | n | 114 | 96 | 88 | 30 | 30 | 30 | 15 | 15 | 15 |
Mm | 9,70,1 | 9,80,1 | 100,1 | 10,60,1 | 10,90,2 | 10,80,2 | 9,20,1 | 10,10,3 | 9,80,1 | |
Как следует из данных таблицы 9, многоплодие свиноматок с генотипом СТ по EPOR варьировало от 10,10,5 до 11,20,6 гол., с генотипом СС - от 9,70,3 до 10,60,2 гол. Ввиду малой выборки свиней с генотипом ТТ, они не были использованы в сравнительной характеристике показателей многоплодия. В целом в ряде хозяйств наблюдается тенденция увеличения многоплодия в среднем на 0,5 поросенка на опорос у свиноматок с генотипом CT по EPOR по сравнению c животными с генотипом CC. Результаты дисперсионного анализа показали достоверное влияние фактора генотипа по EPOR на многоплодие свиноматок по 2-у опоросу (p<0,05).
Табл. 9. Многоплодие свиноматок различных популяций в зависимости от генотипа по гену EPOR по опоросам
Попу- яция | Показа-тель | Генотип по EPOR и № опороса | |||||
CC | CT | ||||||
I | II | III | I | II | III | ||
КБ-1 | n | 14 | 14 | 14 | 3 | 3 | 3 |
Mm | 9,80,2 | 10,00,2 | 10,10,2 | 8,90,5 | 9,90,1 | 9,60,4 | |
КБ-2 | n | 71 | 71 | 67 | 20 | 20 | 20 |
Mm | 10,10,1 | 10,60,2 | 10,20,1 | 10,50,2 | 10,90,2 | 10,70,2 | |
КБ-7 | n | 64 | 63 | 58 | 7 | 7 | 4 |
Mm | 10,20,1 | 10,30,1 | 10,10,1 | 10,10,4 | 11,30,5 | 10,30,6 | |
3.4. Влияние комплексных генотипов по PRLR, MUC4, RBP4 на многоплодие свиноматок
Результаты влияния комплексных генотипов по PRLR, MUC4 и RBP4 на многоплодие свиноматок представлены в таблице 10.
Табл. 10. Многоплодие свиней в зависимости от комплексного генотипа по PRLR, MUC4 и RBP4
Генотип по PRLR / MUC4 / RBP4 | Многоплодие | |||
1-й опорос | 2-й опорос | 3-й опорос | ||
АА / СС / BB | n | 35 | 35 | 31 |
Mm | 10,60,17** | 11,40,21*** | 10,70,17*** | |
AB / CG / AB | n | 61 | 59 | 55 |
Mm | 9,90,13*** | 9,90,11*** | 9,70,13*** | |
BB / GG / AA | n | 16 | 16 | 16 |
Mm | 8,60,22*** | 8,50,27*** | 9,00,20*** | |
Примечание: ***p<0,001; **p<0,01
Как следует из данных таблицы 10, наблюдается достоверное превосходство в многоплодии свиноматок с "желательным" генотипом над гетерозиготами и животными с "нежелательным" генотипом, которое в зависимости от опороса составило от 0,7 до 1,5 и от 1,7 до 2,9 поросенка на опорос.
Таким образом, комплексный генотип свиней по PRLR, MUC4 и RBP4 может быть использован в качестве дополнительного критерия в селекционных программах, направленных на повышение многоплодия свиноматок пород крупная белая и йоркшир.
4. ВЫВОДЫ
- Разработаны молекулярно-генетические модели определения полиморфизма ДНК-маркеров рецептора пролактина, PRLR (мутация CG в позиции 202, GenBank № U96306), муцина 4, MUC4 (мутация AG в позиции 243, GenBank № DQ848681), ретинол-связывающего белка, RBP4 (мутация CT в позиции 514, GenBank № DQ344026), основанные на методе ПЦР-ПДРФ анализа, и модель определения полиморфизма гена рецептора эритропоэтина, EPOR (мутация CT в позиции 340, GenBank № EU293807), основанная на пиросеквенировании продуктов ПЦР. Проведена апробация разработанных моделей на свиньях пород крупная белая и йоркшир различного происхождения, в т.ч. по PRLR - на 842 головах 17 популяций, по MUC4 - на 817 головах 16 популяций, по RBP4 - на 853 головах 17 популяций, по EPOR - на 190 головах 3 популяций.
2. Установлен популяционно-зависимый характер распределения генотипов изучаемых ДНК-маркеров. Частоты встречаемости генотипа АА по PRLR варьировали от 0,0 до 33,3% и в среднем составили 13,7%, аллеля А - от 20,0 до 60,0% и в среднем составили 40,7%. Генотип CC по MUC4 в среднем встречался с частотой 50,9% с вариациями от 12,5 до 90,0% в зависимости от популяции, аллель С - с частотой 60,0% с вариациями от 46,2 до 90,9%. Частоты встречаемости генотипа ВВ по RBP4 варьировали от 5,0 до 70,0% и в среднем составили 24,0%, аллеля В - от 39,5 до 75,0% и в среднем составили 51,8%. Генотип TT по EPOR в среднем встречался с частотой 51,9% с вариациями от 0,0 до 78,0%, аллель Т - с частотой 57,3% с вариациями от 9,0 до 81,0%.
3. Выявлены ассоциации генотипов изучаемых ДНК-маркеров с показателями воспроизводительных качеств свиней. По гену PRLR наблюдается тенденция увеличения многоплодия свиноматок с генотипом AA в среднем на 1,45 поросенка и молочности - на 3,6 кг по сравнению с генотипами AB и BB. Выявлена тенденция увеличения многоплодия свиноматок с генотипом СС по MUC4 в среднем на 1,25 поросенка по сравнению с генотипами CG и GG, с генотипом BB по RBP4 - в среднем на 0,7 поросенка по сравнению с генотипами AB и АА и с генотипом CT по EPOR - в среднем на 0,5 поросенка по сравнению с генотипом CC. Дисперсионным анализом подтверждено влияние факторов генотипа по PRLR на многоплодие и молочность свиноматок по трем опоросам (p0,001), генотипа по MUC4 - на многоплодие по трем опоросам (p0,001), генотипа по RBP4 - на многоплодие по трем опоросам (p<0,001 по 1- и 2-у опоросам, p<0,01 - по 3-у опоросу), генотипа по EPOR - на многоплодие по 2-у опоросу (p<0,05).
4. Установлено достоверное превосходство свиноматок с комплексным генотипом АА / СС / BB по PRLR / MUC4 / RBP4 над свиноматками с генотипами AB / CG / AB и BB / GG / AA по многоплодию, которое составило, соответственно, 0,7 и 2,0 поросенка по 1-у опоросу, 1,5 и 2,9 поросенка - по 2-у опоросу, 1,0 и 1,7 поросенка - по 3-у опоросу.
5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
1. Свиноводческим предприятиям, занимающимся разведением свиней пород крупная белая и йоркшир, с целью повышения многоплодия свиноматок рекомендуем в качестве дополнительно критерия при отборе свиней использовать комплексный генотип по ДНК-маркерам PRLR, MUC4 и RBP4.
2. Молекулярно-генетическим лабораториям рекомендуем использовать разработанные нами молекулярно-генетические модели анализа полиморфизма генов PRLR, MUC4, RBP4 и EPOR.
Список опубликованных работ по теме диссертации
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ
- Гладырь, Е.А. Молекулярные методы в диагностике заболеваний и наследственных дефектов сельскохозяйственных животных/ Е.А. Гладырь, Н.А. Зиновьева, Л.К. Эрнст, О.В. Костюнина, А.С. Быкова, А.Д. Банникова, Е.П. Кудина, Г. Брем // Зоотехния. - 2009. - № 8. - С. 26-27.
- Зиновьева, Н.А. Роль ДНК-маркеров признаков продуктивности сельскохозяйственных животных/ Н.А. Зиновьева, О.В. Костюнина, Е.А. Гладырь, А.Д. Банникова, В.Р. Харзинова, П.В. Ларионова, К.М. Шавырина, Л.К. Эрнст // Зоотехния. - 2010. - № 1. - С. 8-10.
- Костюнина, О.В. Влияние комплексного генотипа по ДНК-маркерам на воспроизводительные качества свиней крупной белой породы / О.В. Костюнина, А.Д. Банникова, Н.А. Зиновьева, Е.А. Гладырь // Проблемы биологии продуктивных животных. -2011. - № 1. - С. 38-41.
Статьи в других изданиях
- Банникова, А.Д. Полиморфизм генов EPOR, MUC4, PRLR и RBP4 у свиней различных пород / А.Д. Банникова, О.В. Костюнина, Н.А. Зиновьева // 7-я Международная научная конференция-школа Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных: роль нанотехнологий в реализации приоритетных задач биотехнологии БиоТехЖ-2008 23-24 октября 2008. -Дубровицы, 2008.Ц С. 128-137.
- Банникова, А.Д. Полиморфизм генов EPOR и MUC4 у свиней различных пород / А.Д. Банникова, О.В. Костюнина, Н.А. Зиновьева, В.А. Дойлидов, Д.А. Каспирович // Сборник научных трудов Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства Вып. 11 Часть 2. Горки, 2008. - с. 51-58.
- Банникова, А.Д. Создание системы генетической оценки плодовитости свиней на основе моделирования мультилокусной панели ДНК-анализа QTL / А.Д. Банникова, Т.И. Логвинова // 7-я Международная научная конференция-школа Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных: роль нанотехнологий в реализации приоритетных задач биотехнологии БиоТехЖ-2008 23-24 октября 2008.-Дубровицы, 2008.- С. 247-249.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии