Використання результатів генетико-популяційних досліджень для оцінки селекційної роботи у популяціях корів молочних порід

Завантажити PDF

DOI: 10.32900/2312-8402-2023-129-103-114

Кулібаба Р. О.,
д. с.-г. н., с. н. с.,
https://orcid.org0000-0003-1776-7147,
Національний університет біоресурсів і природокористування України,
Ляшенко Ю. В.,
к. с.-г. н., с. н. с.,
https://orcid.org0000-0003-2747-476X,
Інститут тваринництва НААН,
Сахацький М. І.,
д. б. н., проф., академік НААН України,
https://orcid.org0000-0002-6113-0226,
Національний університет біоресурсів і природокористування України

Ключові слова: поліморфізм, популяція, корови, алель, генотип, гомозиготність, мінливість, фіксація

У статті наведені результати комплексних досліджень, які є продовженням роботи, спрямованої на визначення поліморфізму локусів CSN2, PRL, LEP та TNF-α, а також на аналіз показників продуктивності особин великої рогатої худоби молочного напряму продуктивності з різними генотипами за виявленими поліморфними локусами. Мета роботи – провести аналіз селекційної роботи з популяціями корів молочних порід на основі результатів типування особин за алельними варіантами локусів CSN2, PRL, LEP та TNF-α, які пов’язані з проявом господарсько корисних ознак, але безпосередньо не враховуються традиційними методами оцінки за фенотипом. Для аналізу використовували показники фактичної (Ho) та очікуваної (He) гетерозиготності, індекс фіксації Райта (Fis). Індивідуальне типування тварин проводили за використання методів AS-PCR (CSN2), SSCP (TNF-α) та PCR-RFLP (PRL, LEP). За результатами досліджень в популяції корів української чорно-рябої молочної породи виявлений ексцес гетерозиготних особин за локусами CSN2 та TNF-α, та значне превалювання кількості гомозиготних особин за локусом LEP. Для генів пролактину (PRL) і лептину (LEP) показано зміщення генетичної рівноваги за рахунок зростання кількості гомозиготних особин. В популяції корів української червоно-рябої молочної породи за локусом пролактину встановлений високий рівень інбридингу (39 %), що знайшло своє відображення в порушенні стану генетичної рівноваги (χ2 = 13,50). У випадку з локусами бета-казеїну та лептину ситуація протилежна – наявний виражений ексцес гетерозиготних особин (-0,24 та -0,18 відповідно), але за відсутністю відхилень від рівноважного стану популяції (значення χ2 склали 2,06 та 2,42 відповідно). Для обох популяцій показана відсутність суттєвих змін у співвідношенні різних алелів та генотипів за низкою досліджених локусів та доведена неможливість фіксації “бажаних” алелів при використанні традиційних методів селекційно-племінної роботи з тваринами. За результатами порівняльного аналізу використання різних типів ДНК-маркерів та методів типування (AS-PCR, SSCP та PCR-RFLP) встановлена чутливість показників Ho, He та Fis до параметру кількості алелів на локус, що необхідно враховувати при проведенні генетико-популяційних досліджень.

Бібліографічний список

  1. Komisarek, J., & Dorinek, Z. (2009). Effect of ABCG2, PPARGC1A, OLR1 and SCD1 gene polymorphism on estimated breeding values for functional and production traits in polish Holstein-Friesian bulls. Journal of applied genetics. Vol. 50(2). P. 125–132. https://doi.org/10.1007/BF03195663 .
  2. Davis, G. P., & DeNise, S. K. (1998). The impact of genetic markers on selection. Journal of Animal Science. Vol. 76(9). P. 2331. doi:10.2527/1998.7692331x.
  3. MacNeil, M. D., & Grosz, M. D. (2002). Genome-wide scans for QTL affecting carcass traits in Hereford x Composite double backcross populations. Journal of Animal Science. 80(9). P. 2316–2324.
  4. Lewin, H. A., Schmitt, К., & Hubert, R. (1992). Close linkage between bovine prolactin and BoLA-DRB3 genes mapping in cattle by single sperm typing. Vol. 13. P. 44–48.
  5. Adoligbe, C. M., Akpo, S. G., Adido, S., M’Po, M., Zoclanclounon, A., Mantip, S., Akpo, Y., & Farougou, S. (2022). Distribution of the beta-casein gene variants in three cattle breeds reared in Benin. J Agri Sci. Vol. 14. P. 86–94. https://doi.org/10.5539/jas.v14n2p86.
  6. Sedykh, T. A., Kalashnikova, L. A., Gusev, I. V., Pavlova, I. Yu., Gizatullin, R. S., & Dolmatova, I. Yu. (2016). Influence of TG5 and LEP gene polymorphism on quantitative and qualitative meat composition in beef calves. Iraqi Journal of Veterinary Sciences. Vol. 30(2). P. 41–48. https://doi.org/33899/ijvs.2016.121382.
  7. Buchanan, F. C., Van Kessel, A. G., & Waldner, C. (2003). Hot Topic: An Association Between a Leptin Single Nucleotide Polymorphism and Milk and Protein Yield. Dairy Sci. Vol. 86. P. 3164–3166. https://doi.org/10.3168/jds.s0022-0302(03)73.
  8. Buchanan, F. C., Fitzsimmons, C. J., Van Kessel, A. G., Thue, T. D., Winkelman-Sim, D. C., & Schmutz, S. M. (2002). Association of a missense mutation in the bovine leptin gene with carcass fat content and leptin mRNA levels. Genetics Selection Evolution. 34(1). P. 105. https://doi.org/10.1186/1297-9686-34-1-10.
  9. Yazdani, H., Rahmani, H. R., Edris, M. A., & Dirandeh, E. (2010). Association between A59V polymorphism in exon 3 of leptin gene and reproduction traits in cows of Iranian Holstein. African Journal of Biotechnology. Vol. 9(36). P. 5997–
  10. Deshpande, M., Rank, D. N., & Vataliya, P. H. (2014). Study of leptin gene polymorphism in mehsana buffaloes (Bubalus bubalis). Buffalo Bulletin. Vol. 33 (No.1). P. 115–119.
  11. Kulig, H., Kmieć, M., & Wojdak-Maksymiec, K. (2010). Associations between Leptin Gene Polymorphisms and Somatic Cell Count in Milk of Jersey Cows. Acta Vet. Brno. Vol. 79. P. 237–242. https://doi.org/2754/avb201079020237.
  12. Ranjan, S., Bhushan, B., & Panigrahi, M. (2015). Association and Expression Analysis of Single Nucleotide Polymorphisms of Partial Tumor Necrosis Factor Alpha Gene with Mastitis in Crossbred Cattle. Animal Biotechnology. Vol. 26 (2). P. 98–104.
  13. Ogorevc, J., Kunej, T., & Razpet, A. (2009). Database of cattle candidate genes and genetic markers for milk production and mastitis. Animal Genetics. Vol. 40. P. 832–851.
  14. Bojarojć-Nosowicz, B., Kaczmarczyk, E., Stachura, A., & Kotkiewicz, M. (2011). Polymorphism in the promoter region of the tumor necrosis factor-alpha gene in cattle herds naturally infected and uninfected with the Bovine Leukemia Virus. Polish Journal of Veterinary Sciences. Vol. 14(4). P. 671–673. https://doi.org/2478/v10181-011-0101-0.
  15. Kulibaba, R, Sakhatskyi, M, & Liashenko, Y. (2023). Comparative analysis of A1 and A2 allele detection efficiency for bovine CSN2 gene by AS-PCR methods. Acta Biochimica Polonica. https://doi.org/18388/abp.2020_6530.
  16. Alshamailekh, Kh. S., Liashenko, Yu. V., & Kulibaba, R. O. (2022). Parametry produktyvnosti koriv molochnykh porid z riznymy henotypamy za lokusamy TNF-α ta MYF-5. [Productivity parameters of dairy cows with different genotypes of tnf-α and myf5 locis] Naukovo-tekhnichnyi biuleten Instytutu tvarynnytstva NAAN – Scientific and Technical Bulletin of the Institute of Animal Science of the National Academy of Agrarian Science of Ukraine. Kharkiv, № 127. С. 69–79 [In Ukrainian].
  17. Kulibaba, R., Liashenko, Y., Yurko, P., Sakhatskyi, M., Osadcha, Y., & Alshamaileh, H. (2021). Polymorphism of LEP and TNF-α Genes in the Dairy Cattle Populations of Ukrainian Selection. Basrah J. Agric. Sci. 34(1). P. 180–191. https://doi.org/10.37077/25200860.2021.34.1.16.
  18. Kulibaba, R. O., Liashenko, Y. V., & Yurko P. S. (2019). Genetic structure features of cattle populations of Ukrainian selection by polymorphism of loci that are associated with milk productivity traits. Agricultural Science and Practice. Vol. 6, No. 3, P. 37–44.
  19. Smouse, P. E., Banks, S. C., & Peakall, R. (2017). Converting quadratic entropy to diversity: Both animals and alleles are diverse, but some are more diverse than others. PLOS ONE. Vol. 12. e0185499.
  20. Kuznecov, V. M. (2014). F-statistiki Rajta: ocenka i interpretaciya. [Wright’s F-statistics: estimation and interpretation] Problemy biologii produktivnyh zhivotnyh. Borovsk. № 4. P. 80–104 [in Russian].
  21. Bisutti, V., Pegolo, S., Giannuzzi, D., Mota, F. M., Vanzin, A., Toscano, A., Trevisi, E., Marsan, P. A., Brasca, M., & Cecchinato A. (2022). The β-ca­sein (CSN2) A2 allelic variant alters milk protein profile and slightly worsens coagulation properties in Holstein cows. J Dairy Sci. 105. P. 3794–3809. https://doi.org/10.3168/jds.2021-21537.
  22. Brym, P., Kaminski, S., & Wojcik, E. (2005). Nucleotide sequence polymorphism within exon 4 of the bovine prolactin gene and its associations with milk performance traits. Appl. Genet. Vol. 45. P. 179–185.
  23. Somnez, Z., & Ozdemir, M. (2017). Prolactin-RsaI gene polymorphism in East Anatolian Red cattle in Turkey. Afr. J. Anim. Sci. Vol. 47 (2). P. 124–129.
  24. Alipanah, M., Kalashnikova, L. A., & Rodionov, G. V. (2008). Kappa-casein and PRL-RsaI genotypic frequencies in two Russian cattle breeds. Archivos de Zootecnia. Vol. 57 (218). P. 131–
  25. Dybus, A. (2002). Associations of growth hormone (GH) and prolactin (Prl) genes polymorphisms with milk production traits in Polish Black-and-White cattle. Sci. Vol. 20. P. 203–212.
  26. Miceikiene, I., Peciulaitiene, N., Baltrenaite, I., Skinkyte, R., & Indriulyte, R. (2006). Association of cattle genetic markers with performance traits. Biologija. Vol. 1. P. 24–
  27. Boleckova, J., Matejickova, J., Stipkova, M., Kyselova, J., & Barton, L. (2012). The association of five polymorphisms with milk production traits in Czech Fleckvieh cattle. Czech Journal of Animal Science. Vol. 57 (2). P. 45– https://doi.org/10.17221/5131-CJAS.
  28. Ishaq, R., Suleman, M., Riaz, M. N., Yousaf, M., Shah, A., & Ghafoor, A. (2012). Prolactin gene polymorphism in Nili-Ravi buffaloes in relation to Sahiwal and Achai Cattle. International Journal of Dairy Technology. Vol. 66 (1). P. 1– https://doi.org/10.1111/j.1471-0307.2012.00875.x.
  29. Patel, J. B., & Chauhan, J. B. (2017). Polymorphism of the Prolactin Gene and Its Relationship with Milk Production in Gir and Kankrej Cattle. Journal of Natural Science Biology and Medicine. Vol. 8 (2). P. 167– https://doi.org/10.4103/jnsbm.JNSBM_303_16.
  30. Chung, E. R., Rhim, T. J., & Han, S. K. (1996). Associations between PCR-RFLP markers of growth hormone and prolactin genes and production traits in dairy cattle. Korean J Anim Sci. 38. P. 321–36.
  31. Clempson, A. M., Pollott, G. E., Brickell, J. S., Bourne, N. E., Munce, N., & Wathes, D. C. (2011). Evidence that leptin genotype is associated with fertility, growth, and milk production in Holstein cows. Dairy Sci. Vol. 94(7). P. 3618–3628. https://doi.org/10.3168/jds.2010-3626.
  32. Abbas, N., Suleman, M., Zahur, A. B., Ghafoor, A., Rashid, F., Jan, A. U., Akbar, F., Ali, S., Aziz, A., Islam, Z., & Shah, A. (2019). Molecular Analysis of Leptin Gene Polymorphism in Achai, Sahiwal Cattle and Nili-ravi Buffalo Breeds of Pakistan. International Journal of Genetics and Genomics. Vol. 7(3). P. 75– https://doi.org/10.11648/j.ijgg.20190703.17.
  33. Ranjan, S., Bhushan, B., Panigrahi, M., Kumar, A., Deb, R., Kumar, P., & Sharma, D. (2015). Association and Expression Analysis of Single Nucleotide Polymorphisms of Partial Tumor Necrosis Factor Alpha Gene with Mastitis in Crossbred Cattle. Animal Biotechnology. Vol. 26 (2). P. 98– https://doi.org/10.1080/10495398.2014.929582.