Тестирование племенного крупного рогатого скота по ДНК-маркерам молочной продуктивности

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕСТИРОВАНИЕ ПЛЕМЕННОГО КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ПО ДНК - МАРКЕРАМ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

06.02.07 - Разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных

03.01.04 - Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

ЗИННАТОВА ФАРИДА ФАТИХОВНА

Казань - 2013

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана» и в ГНУ Татарский научно - исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН

Защита состоится «28» июня 2013 года в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.034.02 при ФГБОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана» по адресу: 420029, г. Казань, Сибирский тракт, 35; тел./ факс (843)273-97-84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э.Баумана»

Автореферат разослан «23» мая 2013 года и размещен на сайтах http//www.vak.ed.gov.ru/ и // www.ksavm.senet.ru/

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук, профессор Р.Я. Гильмутдинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В обеспечении продовольственной безопасности страны важное место занимает молочное скотоводство, которая не может быть решена без модернизации генофонда животных. Главной задачей является достижение высокого уровня продуктивности крупного рогатого скота во всех регионах нашей страны (Фисинин В.И. и др., 2013).

Современный уровень селекции животных немыслим без их генетической идентификации, которая широко применяется для контроля происхождения, повышения точности прогноза племенной ценности, а также в маркерной селекции.

Проблема построения совершенной генеалогической и генетической структуры стада крупного рогатого скота связано не только с использованием качественного маточного поголовья, как по продуктивности, экстерьеру, генетическим показателям, но и с использованием препотентных быков - производителей, оцененных как улучшатели значимых селекционных признаков. Скрещивание коров отечественной породы с такими быками - производителями приведет к сужению генетической изменчивости в результате нарастания общей гомозиготности среди маточной части стада, поголовья быков - производителей и ремонтных бычков (Макаров В.Ю. и др., 2007).В таких условиях селекционно- племенная работа должна опираться на научно - обоснованные программы разработанные для каждого племенного стада (Дунин И.М., Прохоренко Д., 1995).

В качестве потенциальных маркеров молочной продуктивности могут рассматриваться следующие гены: ген каппа - казеина - связан с белковомолочностью и технологическими свойствами молока, аллель В ассоциирован с более высоким содержанием белка в молоке; ген бета -лактоглобулина (LGB) - отвечает за белковомолочность и показатель биологической ценности молока (Stralkowska N., 2002; Зиновьева Н.А. и др., 2003), вариант LGBB связан с высоким содержанием в молоке казеиновых белков, высоким процентом жира, а вариант LGBA характеризуется высоким содержанием сывороточных белков;

ген пролактин (PRL) - принимает активное участие в формировании признаков молочной продуктивности (Dybus A., 2002; Alipanah M., 2007); ацилСоА - диацилглицерол - ацилтрансферазой (DGAT1) - является геном связанны с содержанием жира в молоке, наиболее желательным являются генотипы (КК и КА; ген гормона тиреоглобулин (TG5) - ранее рассматривался в качестве функционального и позиционного гена - кандидата мраморности мяса (Thaller G. et.al., 2003), на основании QTL (quantitive traite loci) исследований, проведенных на молочных породах крупного рогатого скота, а также из-за влияния этого гена на жировой метаболизм считают, что ген гормона тиреоглобулин связан с молочной продуктивностью и качественным составом молока.

С учетом актуальности молекулярно - генетических исследований, а также внедрения их в научное обеспечение производства, возникла практическая значимость разработки, широкой апробации и внедрения комплексной генетической оценки животных на основе ДНК - диагностики. Это позволит увеличить точность оценки племенной ценности животных и ускорить принятие селекционных решений.

Целью исследований явилось - молекулярно - генетическое тестирование племенного крупного рогатого скота отдельных племхозяйств и племпредприятий РТ по ДНК - маркерам хозяйственно - полезных признаков, а также изучение взаимосвязи полиморфизма с молочной продуктивностью.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1) Провести анализ состояния селекционно - племенной работы в исследуемых хозяйствах РТ;

2) Изыскать ДНК - маркеры, ассоциирующие с молочной продуктивностью крупного рогатого скота и оптимизировать методы ПЦР - ПДРФ анализа (полемеразная цепная реакция и анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов);

3) Провести молекулярно - генетическое тестирование коров и первотелок, быков - производителей по локусам генов каппа-казеина, диацетилглицерин- О-ацетилтрансферазы, бета - лактоглобулина, пролактина, тиреоглобулина, определить аллельные варианты, а также их взаимосвязь с молочной продуктивности коров и родительского индекса быков (РИБ);

4) Определить коэффициент корреляции между основными признаками молочной продуктивности крупного рогатого скота;

5) Изучить встречаемость комплексных генотипов, а также их взаимосвязь с признаками молочной продуктивности коров и РИБ.

Научная новизна работы. Оптимизированы условия проведения ПЦР - ПДРФ анализа для генотипирования крупного рогатого скота по ДНК маркерам молочной продуктивности. Впервые проведен генетический мониторинг ремонтных бычков и быков - производителей различных пород, первотелок и коров татарстанского типа холмогорской породы по генам - маркерам CSN3, LGB, PRL, DGAT1, TG5. Изучена взаимосвязь отдельных и комплексных генотипов с молочной продуктивностью, выявлены частоты встречаемости аллельного полиморфизма животных. Отобраны наиболее ценные по комплексу признаков животные с целью расширения генофонда этой популяции в Республике Татарстан, сформированы группы особо ценных животных.

Практическая значимость. Ввиду полигенного характера формирования признаков молочной продуктивности целесообразно проводить молекулярно -генетическое тестирование молочных пород скота по пяти генам CSN3, LGB, PRL, DGAT1 и TG5. Животные, выявленные как наиболее ценные рекомендуются использовать в дальнейших селекционно - племенных работах для подбора родительских пар, для получения потомства с наилучшими показателями молочной продуктивности. Результаты исследований использованы при составлении каталога «Генеалогия, племенные качества, ДНК - маркеры продуктивности быков - производителей татарстанского типа, черно - пестрой и мясных пород скота» и внедрены в учебный процесс на кафедре биологической и неорганической химии, а также генетики и селекции сельскохозяйственных животных ФГБОУ ВПО КГАВМ, а также в лаборатории молекулярно - генетических исследований ГНУ ТатНИИСХ РАСХН.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на:

1) Всероссийской научно - практической конференции с международным участием «Молекулярная диагностика- 2010» (г. Москва, 2010г.);

2) Всероссийской научно - практической конференции молодых ученых посвященный памяти Р.Г. Гареева «Научное обеспечение агропромышленного комплекса России» (г Казань, 2010 г.);

3) Всероссийской научно - практической конференции молодых ученых посвященный памяти Р.Г. Гареева «инновационные разработки молодых ученых АПК России» (г. Казань, 2011 г.);

4) II- Международной научно - практической конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (г.Владикавказ, 2011 г.);

5) Всероссийской агропромышленной выставке «Золотая осень 2011», в конкурсе «За инновационные разработки в области сельскохозяйственной науки» (г. Москва, 2011 г.);

6) Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Молодежь. Наука. Будущее: технологии и проекты" (г. Казань, 2012 г.).

Публикация результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 19 научных работ, в том числе 9 в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.

Основные положения, выносимые на защиту:

- оптимизированные условия ПЦР - ПДРФ анализа эффективны для оценки полиморфизма генов - маркеров молочной продуктивности крупного рогатого скота;

- выявлены генетические особенности быков - производителей, ремонтных бычков различных пород, коров и первотелок татарстанского типа холмогорской породы по частоте встречаемости аллелей и генотипов генов CSN3, LGB, PRL, DGAT1 и TG5;

- более высокими показателями молочной продуктивности обладают животные с гомозиготными генотипами - CSN3BB, LGBAA, и у животных с аллелями К и В по генам DGAT1 и PRL соответственно;

- наиболее распространенными являются комплексные генотипы у коров и первотелок - CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ с частотой встречаемости от 7,15 % по 17,00 %, CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАА с частотой от 8,80 % по 10,40 % и CSN3АВDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ с частотой от 6,60 % по 8,80 %, а среди быков - CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАА частота встречаемости, которого от 6,77 % по 11,76 %, CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBВВ с частотой встречаемости от 5,72 % по 18,64 %;

- выявлены ассоциации между определенными сочетаниями комплексных генотипов с показателями молочной продуктивности у коров и первотелок и родительским индексом быков.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 170 страницах компьютерного текста (текстовый редактор «Microsoft Word 2007», стиль «Times New Roman», размер шрифта 14 пт, интервал полуторный) и включает: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты собственных исследований, обсуждение результатов исследования, выводы, практические предложения, список использованной литературы (всего 253 источника, в том числе 148 иностранных) и приложения. Диссертация иллюстрирована 28 таблицами и 36 рисунками.

2 Материалы и методы

Экспериментальные исследования проводились в период с 2009 по 2012 гг на кафедре биологической и неорганической химии ФГБОУ ВПО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана», и в лаборатории молекулярно - генетических исследований ГНУ Татарского научно- исследовательского института сельского - хозяйства Россельхозакадемии.

Для проведения исследований и оценки по генам, несущих хозяйственно - полезные признаки, были отобраны племенные коровы и первотелки из: СХПК им. Ленина Атнинского района РТ (n= 52), СХПК им. Вахитова Кукморского района РТ (n= 161); быки - производители и ремонтные бычки из: ГУП ГПП «Элита» Высокогорского района РТ (n=65), Мензелинского п/п РТ (n=9), Бугульминского п/п РТ (n=20) и других племпредприятий РТ.

Анализ происхождения, продуктивности и долголетия коров был произведен с помощью программного пакета «Селекс 3.1» (АРМ Плинор, Санкт - Петербург).

Молочную продуктивность определяли путем проведения контрольных доек. Анализ качества молока производили на приборе «Лактан 1- 4» в соответствии с инструкциями производителя.

корова молочный продуктивность

Схема исследований

Примечание: группа быков - производителей и ремонтных бычков зарубежной селекции - голштины канадской и немецкой селекции

Кровь, полученную утром до кормления из яремной вены животных, вносили в пробирки с 100 мМ ЭДТА до конечной концентрации 10 мМ.

Выделение ДНК из цельной крови крупного рогатого скота, проводили с использованием набора ДНК - Сорб - В производимый ООО «ДНК- технологии».

Фрагменты ДНК амплифицировали на программируемом термоциклере MyCycler (Bio-Rad, США). Для ПЦР использовали Taq полимеразу (5 ед./мкл) (Fermentas, Латвия) с поставляемым буфером - 10хTag буфер. Все четыре нуклеотида - 10(2,5) mМ dNTPs (Fermentas) были добавлены в реакционную смесь в конечной концентрации 0.2 мМ. Праймеры, использованные в работе, были синтезированы фирмой СибЭнзим (г. Новосибирск, Россия). Праймеры использовали в концентрации 1 пМ на мкл реакционной смеси. Матричную ДНК добавляли в количестве 10 - 100 нг на одну реакцию. Опытным путем были разработаны программы проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР) для каждого из исследуемых генов, с соответствующими изменениями температурных и временных параметров реакции, что обеспечило оптимальную амплификацию участков генов.

Гидролиз фрагментов ДНК ферментами AcoI, HinfI, HaeIII, RsaI, BstXI2 и TaqI СибЭнзим (г. Новосибирск, Россия) производили в соответствии с рекомендациями изготовителя. ПЦР смесь с амплифицированными фрагментами составляла ј общего объёма реакционной смеси.

Статистическую обработку данных проводили с помощью программного обеспечения Microsoft Excel. Уровень достоверности полученных результатов определяли по критерию Стьюдента.

3 Результаты собственных исследований

3.1 ПЦР - ПДРФ анализ локусов CSN3, LGB, PRL, DGAT1 и TG5 крупного рогатого скота

Для проведения ПЦР использовали праймеры (ООО СибЭнзим, Россия):

JK3: 5'-ATAGCCAAATATATCCCAATTCAGT-3',

JK5: 5'-TTTATTAATAAGTCCATGAATCTTG -3', (D. Denicourt et al, 1990);

LGB1: 5'-TGTGCTGGACACCGACTACAAAAAG-3',

LGB2: 5'-GCTCCCGGTATATGACCACCCTCT-3', (J. Pazdera et al, 1995);

PRL1: 5'-CGAGTCCTTATGAGCTTGATTCTT-3',

PRL2: 5'-GCCTTCCAGAAGTC GTTTGTTTTC-3', (S. Mitra et al, 1995);

DGAT 1: 5'-GCACCATCCTCTTCCTCAAG-3',

DGAT 2: 5'-GGAAGCGCTTTCGGATG-3';

TG1: 5'-GGGGATGACTACGAGTATGACTG-3',

TG2: 5'-GTGAAAATCTTGTGGAGGCTGTA- 3';

При проведении ПЦР (30 - 35 циклов) на основании опытных данных установили, что оптимальными являются следующие временные и температурные режимы отжига: CSN3 - 53 секунды при 63єС, LGB - 10 секунд при 60єС, PRL - 60 секунд при 59єС, DGAT1 - 45 секунд при 55єС, TG5 - 60 секунд при 59oС. Амплификаты гена CSN3 расщепляли эндонуклеазой HinfI, гена LGB - HaeIII, гена PRL - RsaI, гена DGAT1 - AcoI, гена TG5 - BstX2I («СибЭнзим-М», Россия), которые обеспечивали появлению специфических фрагментов ПЦР - проб (амплификатов).

3.2 Анализ состояния селекционно - племенной работы в исследуемых хозяйствах РТ

Анализируя состояние селекционно - племенной работы в СХПК им. Вахитова установили, что в среднем молочная продуктивность в группе особо ценных животных по хозяйству составила 7466,2 кг молока, продолжительность лактации 400,4 дней, а в СХПК им. Ленина - соответственно 6926,1 кг молока и 378,7 дней (таблица 1).

Продолжительность сервис - периода и лактации не соответствовали нормам: сервис период был увеличен и варьировал в обоих племхозяйствах от 128 до 168 дней.

Таблица 1 - Ранжировка коров племенного ядра СХПК им. Вахитова и СХПК им. Ленина

Удлинение лактационного и сервис периодов было обусловлено многими факторами, такими как отсутствие в хозяйствах послеродовой диспансеризации животных, отсутствие оценки и отбора животных для воспроизводства молочного стада с учетом их продуктивности, что приводило к бесконтрольному воспроизводству низкопродуктивного поголовья. Все это сопровождалось соответственно снижением темпов воспроизводства.

3.3 Оценка полиморфизма локуса гена каппа - казеина у крупного рогатого скота

При амплификации ДНК лейкоцитов крови крупного рогатого скота с парой праймеров JK3: 5'-ATAGCCAAATATATCCCAATTCAGT-3' и JK5:5'-TTTATTAATAAGTCCATGAATCTTG-3' были получены специфические фрагменты гена каппа - казеин размером 350 п.н . После последующего ПДРФ анализа продуктов амплификации в изученных препаратах ДНК исследуемого поголовья крупного рогатого скота выявлено два аллеля гена каппа - казеина - А и В и отмечено наличие трех генотипов - CSN3АА, CSN3АВ и CSN3ВВ (рисунок 1).

При изучении полиморфизма гена CSN3 частоты генотипов были одинаковыми во всех группах, исследуемых коров и первотелок. Однако среди группы первотелок СХПК им. Ленина преобладали животные - носители гетерозиготного генотипа CSN3АВ. Соответственно частота желательного аллеля В в данной группе оказалось (0,32) выше почти в два раза, чем в остальных трех группах (рисунок 2).

Рисунок 2. Полиморфизм гена каппа - казеина у коров и первотелок

Частота распределения генотипов гена CSN3 у черно - пестрой, татарстанского типа холмогорской породы быков и зарубежной селекции оказалась сходной: преобладали животные с генотипом АА с частотой 53 - 74,6%, а частота генотипа ВВ составила 23,5% у голштино - фризской породы быков.

3.4 Оценка полиморфизма локуса гена бета - лактоглобулина крупного рогатого скота

В результате амплификации ДНК лейкоцитов крови коров и быков с парой праймеров BLGP3: 5/-GTCCTTGTGCTGGACACCGACTACA-3/ и BLGP4: 5/-CAGGACACCGGCTCCCGGTATATGA-3/ были получены специфические фрагменты гена бета - лактоглобулина размером 262 п.н. После последующего ПДРФ анализа продуктов амплификации ДНК исследуемого поголовья крупного рогатого скота, выявлено два аллеля гена бета - лактоглобулина - А и В и отмечено наличие трех генотипов - LGВАА, LGBАВ и LGBВВ.

Исследования полиморфизма гена LGB у коров и первотелок 2х племхозяйств показали, что преимущество гомозиготного генотипа LGВАА мало выражено, его частота среди исследованных животных варьировала от 14,3% до 25,5%. Необходимо отметить, что в данном поголовье животных преобладал гетерозиготный генотип LGBAB с частотой от 35% до 57%.

Основным генотипом среди изучаемых популяций быков является гетерозиготный LGBAB и гомозиготный LGВВВ генотипы. Частота желательного аллеля В преобладает во всех изучаемых нами породах, а у голштино- фризской породы частоты аллеля А (0,53) и В (0,47) находилось в соотношении 1:1 (рисунок3).

Рисунок 3. Полиморфизм гена бета - лактоглобулина у быков - производителей и ремонтных бычков.

3.5 Оценка полиморфизма локуса гена пролактина крупного рогатого скота

По результатам амплификации ДНК лейкоцитов крови коров и быков с парой праймеров PRL1: 5'-CGAGTCCTTATGAGCTTGATTCTT-3', и PRL2: 5'-GCCTTCCAGAAGTCGTTTGTTTTC-3', были получены специфические фрагменты гена пролактина размером 156 п.н. После последующего ПДРФ анализа продуктов амплификации в изученных препаратах ДНК исследуемого поголовья крупного рогатого скота выявлено два аллеля гена бета - лактоглобулин - А и В и три генотипа - PRLАА, PRLАВ и PRLВВ.

Частота нежелательного генотипа PRLАА, в изучаемой популяции коров и первотелок варьировала от 35,7% до 89,5%. При этом доля животных, носителей желательного аллеля В, была максимальна в группе первотелок СХПК им. Ленина (0,36) и минимальна (0,07) у первотелок СХПК им. Вахитова (рисунок 4).

Рисунок 4. Полиморфизм гена пролактин у коров и первотелок

Среди быков преобладали особи - носители генотипа АА по гену пролактин, с частотой от 69,1% до 83,1%. Однако желательный генотип PRLВВ среди исследуемых животных отсутствовал, и лишь у одного быка татарстанского типа холмогорской породы регистрировался данный генотип.

3.6 Оценка полиморфизма локуса гена диацилглицерол - О -ацилтрансферазы крупного рогатого скота

При амплификации ДНК лейкоцитов крови крупного рогатого скота с парой DGAT1:5'-GCACCATCCTCTTCCTCAAG-3' и DGAT2:5'-GAAGCGCTTTCGGATG-3', были получены специфические фрагменты гена диацилглицерол - О - ацилтрансферазы размером 411 п.н. После последующего ПДРФ анализа продуктов амплификации в изученных препаратах ДНК исследуемого поголовья крупного рогатого скота, выявлено два аллеля гена каппа - казеина - А и В и отмечено наличие трех генотипов - DGATАА, DGATАK и DGATKK.

Анализ полиморфизма гена DGAT1 показал, что желательный генотип DGAT1KK отсутствовал среди животных СХПК им. Вахитова. В то же время его частота среди коров и первотелок СХПК им. Ленина варьировала от 5,4% до 14,3%.

Результаты исследования полиморфизма гена DGAT1 у быков показали, что встречаемость генотипа DGAT1АА была наибольшей и варьировала от 11,8% до 76,5%. Однако у популяции черно - пестрой породы быков высокое распространение имел гетерозиготный генотип DGAT1AK - 87,7% (рисунок 5).

Рисунок 5. Полиморфизм гена DGAT1 у быков - производителей и ремонтных бычков

3.7 Оценка полиморфизма локуса гена тиреоглобулина крупного рогатого скота

В результате амплификации ДНК лейкоцитов крови коров и быков с парой праймеров TG1:5/-GGGGATGACTACGAGTATGACTG-3/ и TG2:5/-GTGAAAATCTTGTGGAGGCTGTA-3/ получены специфические фрагменты гена тиреоглобулина размером 548 п.н. После последующего ПДРФ анализа продуктов амплификации в изученных препаратах ДНК исследуемого поголовья крупного рогатого скота, выявлено два аллеля гена тиреоглобулина - С и Т распределенные по трем генотипам - ТG5CC, ТG5TC и ТG5TT.

Установлено преобладание особей с нежелательным генотипом TG5CC, с частотой от 64% до 86%. Животных - носителей желательного гомозиготного генотипа TGTT оказалось очень минимальным от 2,8% до 7,1% (рисунок 6).

Рисунок 6. Полиморфизм гена тиреоглобулина у коров и первотелок

Аналогичные результаты получены в исследуемых популяциях быков, где количество особей носителей гомозиготного генотипа TG5СС , варьировало от 54,8% до 72,9% ,а среди быков, носителей аллеля Т частота составила от 0,14 до 0,26. Голштино - фризская порода быков характеризовались отсутствием желательного генотипа ТТ.

3.8 Изучение ассоциации полиморфизма генов молочных белков с молочной продуктивностью и качественным составом молока крупного рогатого скота

По результатам сравнительного анализа, коровы и первотелки СХПК им. Вахитова с гомозиготным генотипом CSN3ВВ имели наивысшие показатели молочной продуктивности. Коровы СХПК им. Ленина, с гетерозиготным генотипом CSN3АВ, имели максимальный уровень удоя, уступая при этом по жирномолочности и белковомолочности особям, с генотипом CSN3ВВ. Среди первотелок, преимущество по удою и выходу белка было у особей гомозиготных по аллелю А. Однако они уступали по жирномолочности животным с гетерозиготным генотипом АВ (таблица 2).

Таблица 2 - Ассоциация генотипов гена CSN3 с молочной продуктивностью коров и первотелок

При изучение ассоциации полиморфизма гена в - лактоглобулина с молочной продуктивностью коров и первотелок двух племхозяйств РТ, установили, что основное преимущество по всем молочным показателям характерно для животных с гомозиготным генотипом LGBАА за исключением содержания белка в молоке.

При исследовании ассоциации между полиморфизмом гена бета - лактоглобулина с РИБ выявили, что матери быков голштино - фризской породы с генотипом LGBАА на фоне относительно низкого содержания белка и жира в молоке обладали наибольшими показателями удоя, выхода жира и белка. Быки черно - пестрой породы, с генотипом LGBАВ имели наивысшие показатели РИБ. Матери быков татарстанского типа холмогорской породы, несущие генотип LGBВВ, оказались наиболее жирномолочными и белковомолчными, уступая по уровню удоя матерям быков, генотипа LGBАА (таблица 3).

Таблица 3 - Ассоциация генотипов гена LGB с родительским индексом быков

3.9 Изучение ассоциации полиморфизма гена молочного гормона пролактина с молочной продуктивностью и качественным составом молока крупного рогатого скота

Исследование ассоциации полиморфизма гена пролактина с показателями молочной продуктивности выявило, что высокую молочную продуктивность имели коровы СХПК им. Вахитова гетерозиготного генотипа PRLАВ, уступая по удою сверстницам с генотипом PRLАА. Первотелки в том же хозяйстве с генотипом PRLАА отличались более высоким удоем и содержанием белка в молоке. Коровы СХПК им. Ленина с генотипом PRLВВ, оказались обильномолочными, при относительно низком содержании жира и белка в молоке (таблица 4).

Высокие показатели РИБ наблюдались у быков черно - пестрой породы с гомозиготным генотипом PRLАА. Матери быков татарстанского типа холмогорской породы с генотипом PRLВВ на фоне относительно низкого уровня удоя были наиболее белковомолочными и жирномолочными. Среди быков голштино - фризской породы особи с генотипом PRLАВ имели лучшие показатели РИБ, за исключением содержания белка в молоке.

Таблица 4 - Ассоциация генотипов гена PRL с молочной продуктивностью коров и первотелок

3.10 Изучение ассоциации полиморфизма гена молочного гормона диацилглицерол - О - ацилтрансферазы с молочной продуктивностью и качественным составом молока крупного рогатого скота

При анализе ассоциации полиморфизма гена DGAT1 с показателями молочной продуктивности установили, высокое содержание жира и белка в молоке коров СХПК им. Вахитова с генотипом DGAT1АК при относительно низком уровне удоя и выхода жира и белка. Коровы и первотелки СХПК им. Ленина, несущие желательный генотип DGAT1КК, отличались жирномолочностью.

Матери быков голштино - фризской породы генотипа DGAT1АА обладали более высоким уровнем удоя и содержанием жира в молоке. Наилучшие показатели родительского индекса среди быков черно - пестрой породы и татарстанского типа холмогорской породы, наблюдались у животных с генотипами DGAT1КК и DGAT1АК соответственно. Матери быков зарубежной селекции, несущих генотипы АА и АК, имели высокие показатели молочной продуктивности (таблица 5).

Таблица 5 - Взаимосвязь полиморфизма гена DGAT1 с родительским индексом быков

3.11 Изучение ассоциации полиморфизма гена молочного гормона тиреоглобулина с молочной продуктивностью и качественным составом молока крупного рогатого скота

Изучение ассоциации полиморфизма гена тиреоглобулина с показателями молочной продуктивности и РИБ не выявил достоверной разницы в показателях молочной продуктивности. Необходимо отметить то, что первотелки СХПК им. Ленина несущие гомозиготный генотип TG5ТТ, обладали высоким содержанием жира в молоке, а матери быков черно - пестрой породы, с генотипом TG5ТТ были обильномолочными и имели наибольший выход жира и белка при относительно низком содержании жира и белка в молоке. Быки зарубежной селекции, несущие генотипы TG5ТТ, обладали наилучшими показателями РИБ.

3.12 Изучение частоты встречаемости комплексных генотипов CSN3, DGAT1, TG5, PRL, LGB крупного рогатого скота

Как известно, удой, содержание жира и белка в молоке обусловлены комплексным сочетанием генотипов. В связи с этим, мы изучили частоты встречаемости комплексных сочетаний генотипов генов - CSN3, DGAT1, TG5, PRL, LGB.

Исследованиями 106 коров холмогорской породы СХПК им. Вахитова, выявлено 35 комплексных генотипов, пять из них имели частоту встречаемости более 6%: CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАА (10,4%), CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ (17,0%), CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLАВLGBАВ (7,5%), CSN3ААDGAT1ААTG5СТPRLААLGBАВ (8,5%), CSN3АВDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ (6,6%).

Среди 57 первотелок холмогорской породы татарстанского типа СХПК им. Вахитова выявлено 21 комплексных генотипов, из них 8 имели частоту встречаемости более 5%. Это генотипы CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАА (8,8%), CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ (8,8%), CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBВВ (14,0%), CSN3ААDGATКАTG5ССPRLААLGBАВ (7,02%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBВВ (7,02%), CSN3АВDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАА (7,02%), CSN3АВDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ (8,8%) и CSN3АВDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАА (5,3%).

В результате анализа 38 голов коров холмогорской породы татарстанского типа СХПК им. Ленина установили 21 комплексных генотипов, из них пять имели частоту встречаемости более 7%. Это генотипы CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ (7,9%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАА (7,9%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАВ (10,5%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBВВ (10,5%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLАВLGBАВ (15,9%).

Распределение частоты встречаемости комплексных генотипов у 14 первотелок СХПК им. Ленина, одинакова и равна 7,14%.

Следующим этапом наших исследований явилось изучение частот встречаемости комплексных генотипов генов CSN3, DGAT1, TG5, PRL, LGB среди быков - производителей и ремонтных бычков голштино - фризской, черно - пестрой, татарстанского типа холмогорской породы и быков зарубежной селекции.

Так, среди 17 быков голштино - фризской породы было выявлено сочетание 14 комплексных генотипов с частотой встречаемости более 11,00%: CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАА (11,76%) и CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBВВ (17,65%).

При исследовании 59 быков черно - пестрой породы выявлено сочетание 26 комплексных генотипов, из них пять имели частоту встречаемости более 6%: CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАА (6,77%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАВ (8,47%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBВВ (18,64%), CSN3ААDGAT1КАTG5ТСPRLААLGBАВ (8,47%) и CSN3АВDGAT1КАTG5ССPRLААLGBВВ (10,17%).

Среди 42 быков татарстанского типа холмогорской породы было установлено сочетание 26 комплексных генотипов, из них пять с частотой встречаемости более 7%. К этим генотипам относятся: CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ (7,14%), CSN3ААDGAT1ААTG5СТPRLААLGBАВ (7,14%), CSN3ААDGAT1ААTG5СТPRLААLGBВВ (7,14%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАВ (7,14%) и CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLАВLGBВВ (7,14%).

Анализ 35 голов быков зарубежной селекции показал наличие 25 комплексных генотипов и девять из них с частотой более 5%: CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ (5,72%), CSN3ААDGAT1ААTG5СТPRLААLGBАВ (5,72%), CSN3ААDGAT1ААTG5ТТPRLААLGBВВ (5,72%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАВ (5,72%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBВВ (5,72%), CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLАВLGBАВ (5,72%), CSN3ААDGAT1КАTG5СТPRLАВLGBАА (5,72%) и CSN3ВВDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ (5,72%).

3.13 Изучение влияния комплексных генотипов генов CSN3, DGAT1, TG5, PRL, LGB на показатели молочной продуктивности коров и первотелок

Проведенный анализ ассоциации комплексных генотипов с молочной продуктивностью показал, что из большого количества животных лишь несколько обладали высокими показателями. По уровню удоя (9800 кг), выходу жира (421 кг) и белка (294 кг) высокие показатели наблюдались у коров СХПК им. Ленина с сочетанием генотипов CSN3ВВDGAT1ААTG5ССPRLАВLGBАА, а наибольшим содержанием жира 5,8% и 5,5% в молоке отличались коровы и первотелки СХПК им. Ленина соответственно.

Таблица 6 - Молочная продуктивность коров и первотелок в зависимости от комплексных генотипов генов CSN3, DGAT1, TG5, PRL, LGB

3.14 Изучение влияния комплексных генотипов генов CSN3, DGAT1, TG5, PRL, LGB на показатели родительского индекса быков - производителей и ремонтных бычков

Проведенный анализ ассоциации комплексных генотипов с показателями родительского индекса быков - производителей и ремонтных бычков выявил заметную разницу по уровню удоя. В среднем максимальный удой (14606 кг) выявлен среди матерей быков голштино - фризской породы, а среднее минимальное значение (6827 кг) этого показателя отмечено среди матерей быков зарубежной селекции. Матери быков голштино - фризской породы характеризовались высоким содержанием жира в молоке (в среднем 4,08%), а также выходом жира (в среднем 605,9 кг) и белка (в среднем 455,4 кг).

4 Выводы

1.Изучены ДНК - маркеры молочной продуктивности и оптимизированы условия проведения амплификации и анализа полиморфизма генов каппа - казеина, бета - лактоглобулина, пролактина, диацилглицерол - О - ацил трансферазы и тиреоглобулина, которые позволили провести молекулярно - генетическое тестирование разных пород крупного рогатого скота в ассоциации с показателями молочной продуктивности.

2. При амплификации ДНК лейкоцитов крови крупного рогатого скота с парой праймеров (для каппа - казеина - JK3 и JK5, для бета - лактоглобулина - LGB1 и LGB2, для пролактина - PRL1 и PRL2, для диацилглицерол-О-ацилтрансферазы - DGAT1 и DGAT2, для тиреоглобулина - TG51 и TG52), обнаружены специфические фрагменты (амплификаты) размером соответственно:350 п.н., 265 п.н., 156 п.н., 411 п.н., и 548 п.н. В результате ПДРФ анализа амплификатов получены фрагменты соответствующие наличию трех генотипов по генам: каппа - казеина - CSN3AA - 132,134/84 п.н., CSN3ВВ - 265/84 п.н., CSN3АВ - 265/132,134/84 п.н.; бета - лактоглобулина - LGBАА - 153/109 п.н., LGBВВ - 109/79/74 п.н., LGBАВ - 153/109/79/74 п.н.; пролактина - PRLАА - 156п.н., PRLВВ - 82/74 п.н., PRLАВ - 156/82/74 п.н.; диацилглицерол - О - ацилтрансферазы - DGAT1АА - 203,208п.н., DGAT1КК - 411 п.н., DGAT1АК - 411/ 203, 208 п.н.; тиреоглобулина - TG5СС - 295/178/75 п.н., TG5ТТ - 473/75 п.н., TG5СТ - 473/295/178/75 п.н.

3. Установлено, что наибольшую частоту встречаемости у коров и первотелок по генам каппа - казеина, пролактина, диацилглицерол - О - ацил трансферазы и тиреоглобулина имели животные с нежелательным гомозиготным генотипом. Распределение частот генотипов составило соответственно: CSN3AA 35,7 - 76,3%; PRLAA - 63,2 - 89,5%; DGAT1АА - 24,3 - 85,8%; TG5СС - 64,3 - 86,0%. Среди быков более распространенными были генотипы: по гену CSN3AA 53,0 - 74,6%, по гену PRLAA 69,1 - 83,1%, по гену TG5СС 54,8 - 72,9%. По гену бета - лактоглобулина преобладали коровы и первотелки гетерозиготного генотипа LGBАВ с частотой встречаемости 35,1 -57,1%; среди быков гетерозиготный генотип LGBАВ и гомозиготный генотип LGBВВ. Среди тестированного поголовья крупного рогатого скота животные с желательными генотипами - CSN3ВВ, PRLВВ, DGAT1КК и TG5ТТ не превышало: среди коров и первотелок - 5,3%, 7,2%, 14,3%, и 7,1% соответственно; среди быков - 23,5%, 2,3%, 5,9% и 9,5% соответственно, что обусловлено смещением генетического равновесия в исследуемых племенных стадах крупного рогатого скота в сторону нежелательных аллелей А и С.

5. На основании анализа взаимосвязи полиморфизма по генам каппа - казеина и бета - лактоглобулина с молочной продуктивностью установлено, что более высокие показатели молочной продуктивности характерно для животных, с гомозиготными генотипами: CSN3ВВ, LGBАА. По гену DGAT1 и PRL преимущественно высокие показатели проявляли животные несущие аллель К и В соответственно. Относительно гена тиреоглобулина не выявлено существенных различий между генотипами во взаимосвязи их с показателями молочной продуктивности.

6. Анализ корреляции между основными признаками молочной продуктивности крупного рогатого скота показал, что односторонний отбор по уровню удоя или по содержанию жира и белка приводит к увеличению отрицательной связи между этими признаками. Наличие отрицательной связи между уровнем удоя и содержанием жира, белка в молоке затрудняет проведение успешного отбора, направленного на повышение этих признаков.

7. Исследования комплексных генотипов генов CSN3, DGAT1, TG5, PRL и LGB у коров и первотелок показали, что наиболее распространенными являются три сочетания генотипов: CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ с частотой встречаемости от 7,15% по 17,00%, CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАА с частотой от 8,80% по 10,40% и CSN3АВDGAT1ААTG5ССPRLААLGBАВ с частотой от 6,60% по 8,80%, а среди быков - CSN3ААDGAT1КАTG5ССPRLААLGBАА частота встречаемости, которого от 6,77% по 11,76%, CSN3ААDGAT1ААTG5ССPRLААLGBВВ с частотой встречаемости от 5,72% по 18,64%.

8. Проведенный анализ влияния комплексных генотипов на молочную продуктивность показал, что из большого количества животных лишь несколько обладали наиболее высокими показателями. По уровню удоя (9800 кг), выходу жира (421 кг) и белка (294 кг) высокие показатели наблюдались у коров с сочетанием генотипов CSN3ВВDGAT1ААTG5ССPRLАВLGBАА, а наибольшим содержанием жира 5,8% и 5,5% в молоке отличались коровы и первотелки с сочетанием генотипов CSN3ААDGAT1AКTG5CТLGBAАPRLAВ и CSN3ААDGAT1AКTG5CCLGBABPRLAA соответственно. По родительскому индексу быков отмечена заметная разница по уровню удоя: в среднем максимальный удой (14606 кг) выявлен среди матерей быков голштино - фризской породы. Они характеризовались высоким содержанием жира в молоке (в среднем 4,...