Генетическая структура популяций лошадей рысистых пород по аллелям D-системы групп крови

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Генетическая структура популяций лошадей рысистых пород по аллелям D-системы групп крови

C.П. Князев

P.M. Дубровская

Н.С. Фадеева

Н.В. Гуторова

Н.В. Данильченко

С.В. Никитин

Аннотация

генотип аллель популяция лошадь

Оценивали генетическую структуру трех популяций лошадей орловской и русской рысистых пород по аллелям системы D групп крови. Для идентификации аллелей и генотипов по фенотипам использовали ограниченные панели антисывороток-реагентов. Рассматриваются различия между породами и географически разобщенными популяциями лошадей, обусловленные векторами естественного и искусственного отбора.

Summary

The authors used the original technique for identification of alleles and genotypes on the phenotypes by means of limited panel of antiserum-reagents and population-genetic analysis for the purpose of estimation of genetic structure of three horse populations of the Orlov and Russian trotter breed on alleles of D system of blood groups. The differences between the breeds and geography disconnected animals populations were revealed, that is due to different vectors of the natural and artificial selection.

Известно, что система D групп крови лошадей контролируется тесно сцепленными генами, так называемыми комплексными аллелями (гаплотипами), каждый из которых детерминирует фиксированный набор антигенов, передающийся потомству как единая феногруппа. Среди млекопитающих, имеющих генетические системы с аналогичной детерминацией, у домашних лошадей система D групп крови является одной из наиболее сложных. В настоящее время известно 17 антигенов (Da, Db, Dc, Dd, De, Df, Dg, Dh, Di, Dk, Dl, Dm, Dn, Do, Dp, Dq, Dr), образующих феногруппы, генетический контроль которых осуществляется 24 комплексными аллелями (D^adl, D^adlnr, D^adlr, D^bcmq, D^cefgmq, D^cegimnq, D^cfgkm, D^cfmqr, D^cgm, D^cmgp, D^cgmq, D^cgmqr, D^cgmr, D^deklqr, D^deloq, D^delq, D^dfklr, D^dghmp, D^dghmq, D^dghmqr, D^dkl, D^dlnq, D^dlnqr, D^dlqr, D^q) (1, 2). Поэтому применение даже полной панели антисывороток-реагентов ко всем 17 антигенам не позволяет однозначно идентифицировать многие генотипы по фенотипу. Ситуация осложняется еще и тем, что в последнее десятилетие сократилось производство реагентов. В то же время высокий полиморфизм и сложная комплексная детерминация феногрупп D-системы групп крови отражают ее селективную значимость. В связи с этим определение уровня полиморфизма этой системы имеет научно-теоретическое значение при оценке микроэволюционных процессов в ходе отбора. В популяциях лошадей для определения частоты аллелей и генотипов D-системы групп крови используют косвенные методы анализа, в частности соотношение Харди-Вайнберга (3).

В задачу нашей работы входила оценка частоты аллелей системы D групп крови в трех популяциях орловских и русских рысаков, а также различий между этими породами.

Методика. Объектом исследования служили три выборки (n = 341) лошадей: I (n = 176) и II (n = 70) -- соответственно русские и орловские рысаки (из Западной Сибири), III (n = 95) -- орловские рысаки (из европейской части России). Образцы крови лошадей сибирских и европейской популяций тестировали соответственно в Новосибирском аграрном университете и Всероссийском НИИ коневодства (ВНИИК) по единой методике при использовании антисывороток-реагентов производства ВНИИК (4-6). При типировании животных применяли семь антисывороток-реагентов, которые позволяли выявить только семь соответствующих антигенов системы D групп крови (Da, Dс, Dd, De, Df, Dh, Dm). В связи с этим 24 аллеля мы распределили по 10 группам, объединив аллели с идентичными фрагментами (молекулярными маркерами гаплотипов), -- так называемые условные аллели, частоту которых и определяли в исследуемых выборках животных (табл. 1).

Таблица 1. Группировка аллелей системы D групп крови лошадей рысистых пород для анализа генетической структуры популяций

Статистическую обработку данных проводили по Лакину (7). Предполагалось, что частота условных аллелей в выборках должна иметь значения, близкие к ожидаемым по Харди-Вайн-бергу, поэтому ее определяли по максимуму правдоподобия: Lh = n_ilog(P_i), где n_i -- фактическое число конкретных фенотипов, P_i -- частота фенотипа в популяции, теоретически ожидаемая по Харди-Вайнбергу (табл. 2). Достоверность соответствия частоты аллелей, рассчитанной по Lh, оценивали на основании совпадения фактического и теоретического числа фенотипов по критерию ² (8). Степень отклонения фактического числа фенотипических классов от ожидаемого оценивали по коэффициенту корреляции (r).

Таблица 2. Характеристика выявляемых фенотипов по системе D групп крови лошадей рысистых пород

Результаты. Лошади рысистых пород в разных выборках существенно различались по частоте аллелей системы D групп крови (табл. 3). При этом различия между европейской и сибирской популяциями орловских рысаков были аналогичны таковым между орловскими и русскими рысаками. Частота аллеля D^cm (модальная для всех трех популяций) у орловских рысаков из европейской части России была в 1,5-2,0 раза выше, чем в сибирских популяциях.

Таблица 3. Частота аллелей D-системы групп крови лошадей рысистых пород

Следовательно, по этому параметру внутрипородная изменчивость значительно превосходит межпородную. Орловские рысаки из Западной Сибири, характеризовались высокой частотой аллелей D^df и D-, которые в других популяциях встречались очень редко (0,3-0,5) или даже практически отсутствовали. Для более полной количественной оценки различий между популяциями мы рассчитывали генетические дистанции по частоте как фенотипов, так и аллелей системы D:

Таблица 4

Дистанции, рассчитанные по частоте аллелей, оказались существенно меньше, чем по частоте фенотипов групп крови, однако тенденция была сходной. Так, наименьшая дистанция выявлена между популяциями русского и орловского рысака из европейской части России, а наибольшая -- между рысаками русской и орловской пород из Сибири. Внутрипородные географически разобщенные группировки рысаков орловской породы занимали промежуточное положение, располагаясь по этому показателю ближе к популяциям из Западной Сибири.

Поскольку значения частот аллелей рассчитывали по максимальному правдоподобию с предположением о соответствии соотношению по Харди-Вайнбергу, то заранее ожидалось, что расхождение по фактической и теоретической частоте фенотипов будет минимальным. Однако оказалось, что по этому показателю различия в популяции русских рысаков были статистически значимыми, тогда как в двух популяциях орловских рысаков -- соответствовали соотношению по Харди-Вайнбергу (табл. 5).

При расчете коэффициентов корреляции между фактическим и теоретически ожидаемым числом фенотипических классов соответствующие комплексные фенотипы были обозначены как феногруппы по принципу присутствия в эритроцитах тех или иных сочетаний антигенов D-системы групп крови. Это соответствие оказалось максимальным в III и минимальным -- в I выборке; орловские рысаки II выборки занимали промежуточное положение, приближаясь к показателям лошадей из I выборки. Анализ полиморфизма по аллелям D-системы групп крови показал, что различия между популяциями лошадей одной и той же породы из географически удаленных регионов (II и III выборки) могут быть столь же значительными, как и между породами, несмотря даже на неоднократный завоз производителей из других районов.

Различная степень отклонения изучаемых популяций от состояния равновесия по Харди-Вайнбергу свидетельствует об участии высокополиморфной D-системы групп крови в формировании общей приспособленности особей и их сообществ, а также о различной интенсивности протекающих в этих популяциях селективных процессов. Возможно, это отклонение оказывает влияние и на расхождение векторов отбора, при различных вкладах естественного и искусственного отбора в формирование генофонда популяции.

Таблица 5. Фактическое (n_факт.) и ожидаемое (n_теор.) число фенотипов системы D групп крови в различных популяциях лошадей рысистых пород

В европейской популяции орловских рысаков, предковой как по отношению к сибирской популяции, так и к рысакам русской породы влияние отбора было минимальным. Это объясняется тем, что рысаки европейской популяции обитают в «первичном ареале» -- «центре происхождения» (по Вавилову) (9). При этом можно предположить, что генофонд орловской рысистой породы наиболее консолидирован, а изменения, при-вносимые искусственным отбором, незначительны и не приводят к существенным отклонениям от ожидаемых по соотношению Харди-Вайнберга.

Четкая дифференциация западно-сибирской группировки орловских рысаков от европейской популяции по частоте аллелей D^df и D-, скорее всего, обусловлена генетико-автоматическими процессами, «эффектом основателя». В то же время незначительное отклонение от соотношения Харди-Вайнберга может быть обусловлено естественным отбором в пользу наиболее адаптированных к местным условиям особей. Влияние искусственного отбора в этом случае менее вероятно, так как отбор в обеих популяциях орловских рысаков проводят по одному и тому же комплексу признаков, в который не входят группы крови (последние используют лишь для иммуногенетической экспертизы родословных) и относительно одинаковыми методами.

В отличие от орловских рысаков при разведении русской рысистой породы регулярно использовали прилитие крови лошадей американской селекции (стандартбредная «кровь»). Значительное нарушение соотношений Харди-Вайнберга в изучаемой популяции русских рысаков имеет двойственную природу и является результатом суммарного действия естественного и искусственного отбора. Поскольку русские рысаки представляют собой «продукт» относительно недавнего скрещивания двух фенотипически и генетически разнородных пород с продолжающимся прилитием крови лошадей американской селекции, при их разведении в условиях Западной Сибири должно выщепляться значительное число особей, генотипы которых могут оказаться относительно менее адаптивными. В результате избирательной гибели (преимущественно на ранних этапах онтогенеза) или выбраковки таких особей естественным образом соотношение генотипических и фенотипических классов в популяции нарушается.

Необходимо отметить, что селекцию русских рысаков в отличие от орловских проводят в последнее время не по комплексу признаков, а главным образом по признакам резвости, что опять же должно сопровождаться смещением равновесия по частоте генотипических классов.

Таким образом, значительные отклонения по соотношению фенотипов и генотипов генетических систем лошадей рысистых пород обусловлены совместным действием естественного и искусственного отбора. Исключительная полиаллельность, высокая полиморфность и возможная ассоциированность D-системы групп крови лошадей с некоторыми морфофизиологическими признаками свидетельствуют о необходимости использования в селекции генетических маркеров (10, 11).

Литература

1. Bowling A. Horse Genetics. Wallingford, 1996.

2. Соthran E.G., Long Y.G. A new phenogroup in the horse D system of red cell alloantigens found in the Caspian pony. Animal genetics, 1994, 25: 49-50. Л и Ч. Введение в популяционную генетику. M., 1978.

3. Князев С.П., Чернова Т.Г., Клопова О.В. Иммуногенетический анализ популяций рысистых лошадей Западной Сибири. С.-х. биол., 1995, 2: 56-60.

4. Дубровская P.M. Полиморфизм эритроцитарных антигенов и белков крови лошадей и перспективы его использования в селекционной работе. Автореф. докт. дис. М., 1988.

5. Дубровская P.M., Стародумов И.М. Методические рекомендации по использованию полиморфных систем белков и групп крови при контроле достоверности происхождения лошадей. Рязань, 1986.

6. Лакин Г.Ф. Биометрия. М., 1990.

7. Животовский Л.А. Показатель сходства популяций по полиморфным признакам. Журн. общ. биол., 1979, 4: 587-602.

8. Вавилов Н.И. Избр. тр. Т. 2. Проблемы селекции. M.-Л., 1960.

9. Князев С.П., Никитин С.В. Ассоциации масти и антигенов системы D групп крови лошадей. Генетика, 1999, 35, 4: 499-503.

10. Князев С.П., Никитин С.В., Горелов И.Г. и др. Ассоциации генетических маркеров в двух родственных породах свиней. Генетика, 1999, 35, 5: 674-680.

Размещено на Allbest.ru