Дипломная (вкр): Генетические маркеры функционального долголетия крупного рогатого скота

В хозяйствах ЗАО АФП «Нива», ОАО «ПЗ «им. Чапаева В.И.»», ОАО «ПЗ «Дружба»», ЗАО «Агрофирма Кухаривская» в стадах коров, а также среди быков-производителей айрширской породы был проведен анализ высокополиморфного гена LEP по трем локусам: R25C, A80V, Y7F. Были установлены частоты встречаемости генотипов гена лептина и их влияние на функциональное долголетие. Также было выявлено сцепленное наследование генотипов LEP. Проведен анализ связи между генотипами LEP и обильномолочностью айрширской породы коров.

.1 Частоты встречаемости генотипов LEP

В связи с результатами, полученными Д. Сцида, нами было решено проводить исследование по трем полиморфным локусам гена лептина: R25C, A80V и Y7F. По каждому из локусов ген LEP может быть представлен следующими генотипами:

- R25C: RR, RC, CC

A80V: AA, AV, VV

- Y7F: YY, YF, FF

Для оценки степени влияния строения гена лептина по данным локусам на функциональное долголетие необходимо было установить частоту встречаемости каждого из генотипов и установить, в какой степени каждый из них влияет на функциональное долголетие. Поэтому объектом исследования мы выбрали, крупный рогатый скот айрширской и голштинской пород, т.к. эти породы одни из наиболее распространенных в Краснодарском крае.

Нами было проведено генотипирование в четырех стадах крупного рогатого скота (n-106, n-100, n-52 и n-34) и у быков-производителей айрширской породы, интенсивно используемых в искусственном осеменении Краснодарского края. Частоты встречаемости аллелей и генотипов представлены в таблице 9. Подсчет частот встречаемости аллелей проводился по формуле:

P(A)= (2+)/2n, (1)

где P - частота встречаемости аллели;

А - аллель;

 - число гомозигот по исследуемому аллелю;

 - число гетерозигот;

n - объем выборки.

В хозяйствах ЗАО АФП «Нива» и ОАО «ПЗ «им. Чапаева В.И.»» в одну выборку вошли коровы с максимальным сроком использования (пятой - девятой лактации), а в другую - коровы-рекордистки по первой законченной лактации (коровы с удоем свыше 7800 кг за первую законченную лактацию), т.к. обычно срок их функционального долголетия в среднем по стаду ниже.

В хозяйствах ОАО «ПЗ «им. Чапаева В.И.»» в первую выборку также вошли коровы-долгожительницы, а во вторую - молодняк данного хозяйства.

В хозяйстве ЗАО «Агрофирма Кухаривская» исследовались коровы голштинской породы и были распределены по тому же принципу.

Нами было установлено, что айрширская порода скота имеет ряд особенностей, отличных от закономерностей, выявленных зарубежными авторами. Например, частота встречаемости генотипов LEP-R25C (замена С→Т в позиции 96590050 п.н. LEP), непосредственно влияющих на функциональное долголетие голштинского скота, значительных различий у коров-долгожительниц, коров-рекордисток и молодняка не имеет. Обращает на себя внимание генотип RR, встречающийся у коров-долгожительниц чаще (0,24) чем у рекордисток (0,14).

Обратная закономерность наблюдается у коров голштинской породы. Здесь генотип RR у коров четвертой - шестой лактации встречаются реже(0,08) чем у рекордисток (0,17).

Расчет критерия  для скота айрширской породы также показал, что предполагаемая нами гипотеза о случайном расхождении между эмпирическими и ожидаемыми частотами встречаемости генотипов (нулевая гипотеза) не опровергается (таблица 10). Значение  меньше, чем стандартное значение  равное 9,21 для однопроцентного уровня значимости.

Таблица 10 - Расчет критерия  для выборок коров по локусу R25C

Это значит, что ни один из генотипов селекционного преимущества не имеет. Критерий для быков и телят по трем полиморфизмам также рассчитан и представлен в приложениях А и Б.

Значение критерия  для коров-долгожительниц голштинской породы больше чем критическое, т.е. нулевая гипотеза отклоняется. По нашему мнению, причиной является небольшой размер выборки, что подтверждается значением критерия для молодых коров, которое ниже критического (приложение Д).

Второй особенностью пород является отсутствие у большинства айрширов полиморфизма аллелей LEP-A80V (замена C→T в позиции 95689996 п.н. LEP) и у большинства голштинов полиморфизма аллелей LEP-Y7F (А→Т в позиции 95689996 п.н. LEP). Как мы видим, частота встречаемости аллели V у айрширов не превышает 0,03, а гомозиготный генотип по ней нами не был идентифицирован ни у одного животного. Сходная картина у голштинов. частота встречаемости аллели F у них не превышает 0,02. Гомозиготы по нему так же не были обнаружены (таблица 9).

Расчет критерия  показал, что расхождения между эмпирическими и ожидаемыми частотами встречаемости генотипов LEP-A80V и LEP-Y7F не случайны. Причиной такого расхождения как раз и является практически полное отсутствие полиморфизма (приложение Г и Д).

При анализе частот встречаемости генотипов полиморфизма LEP-Y7F у айрширского скота нами было замечено, что во всех выборках очень низкая частота встречаемости гомозигот FF, несмотря на высокую частоту встречаемости YF в группах коров-долгожительниц и быков-производителей (0,41-0,47) и неоднородность происхождения (анализировались потомки 20 быков). Гетерозиготные животные (YF) среди молодняка и коров-рекордсменок встречались с частотой несколько меньшей (0,29-0,39) (таблица 9).

Аллель F достаточно распространен. Его частота встречаемости от 0,21 до 0,34. Однако частота встречаемости гомозигот FF не больше 0,10, что может свидетельствовать о сниженной жизнеспособности животных с таким генотипом. Однако это явление может быть результатом и других процессов, например, таких как дрейф генов.

Практически идентичное распределение генотипов и аллелей по LEP-A80V у голштинского скота. При высокой частоте генотипа AV (0,40 - 0,42) гомозиготы VV нами отмечены не были. Распространенность аллели V - 0.21.

Расчет критерия  также указывает на то, что такое распределение генотипов не случайно. Возможная причина такого распределения была указана выше (приложение В и Г).

Для того, чтобы проверить, на каком из этапов онтогенеза животного аллель F может выбывать из стада нами было проведено генотипирование потомков быка-производителя с генотипом RRFFAA.Выяснилось, что частота аллеля F также достаточно высока (0,79), однако она встречается не только в гетерозиготном генотипе, но и в гомозиготном генотипе в 59 процентах случаев (таблица 9). Это говорит о том, что животные не выбывают в пренатальном периоде онтогенеза, т.к. , во всяком случае, в двух - трех месячном возрасте тёлки с генотипом FF встречаются c высокой частотой. За генотипированной выборкой телок будет установлено наблюдение с целью определения периода хозяйственного использования каждой из них.

Расчет критерия  по локусу Y7F для дочерей быка с генотипом RRFFAA представлен в приложении А.

.2 Сцепленное наследование LEP-генотипов

При анализе частот встречаемости генотипов мы обратили внимание на интересную закономерность. Из 272 генотипированных голов скота айрширской породы генотип СС встречается у 34 животных вместе с генотипом YY, в то время как генотип ССYF встретился только у четырех животных, а генотип ССFF не встретился ни у одного животного (таблица 11).

Исходя из полученных данных, мы можем утверждать, что в выборке животных (n-38) с генотипами ССYY, CCYF, CCFF в 90 % случаев встречается сочетание ССYY, 10 %- генотип ССYF.

Таблица 11 - Сцепленное наследование LEP-генотипов у животных айрширской породы

В то же время, генотипы RCYF и RRYF встречаются довольно часто (55 голов и 50 голов соответственно). То есть сочетания YF c отличными от СС генотипами (RR и RC) возможны и встречаются с высокой частотой.

Такую же тенденцию к сцеплению имеет и генотип FF. По полученным нами данным у 33 животных с генотипом FF он встречается в сочетании с генотипом RR в 100% случаев для возможных сочетаний генотипов ССFF, RCFF и RRFF (таблица 11).

В итоге мы пришли к выводу, генотипы сцеплены по принципу комбинации «слабый» плюс «сильный» и «сильный» плюс «слабый» в плане функционального долголетия (генотип СС хуже RR, а FF хуже YY). При этом такие «слабые» комбинации как ССFF не встречаются.

Сцепление у голштинской породы наблюдается в генотипе RRAA (таблица 12). Из трех возможных вариантов (RRAA, RRAV, RRVV) эта комбинация встречается в 86 % случаев.

Таблица 12 - Сцепленное наследование LEP-генотипов у животных голштинской породы

Остальные комбинации генотипов достаточно распространены (кроме генотипов с гомозиготой VV, так как. полиморфизм по этому локусу у данной породы почти отсутствует).

Таким образом, нами сделано заключение, что при подборе быков-производителей следует избегать генотипов, которые при скрещивании могут дать комбинации:

для голштинов: RRAV, RRV, RCVV, CCVV;

для айрширов: RRFF, RCFF, CCYF, CCFF.

.3 Функциональное долголетие и обильномолочность коров различных LEP-генотипов

Нами был проведен анализ по направлению, какие из генотипов имеют преимущество при проведении селекционных работ в области функционального долголетия. Были выделены наиболее распространенные генотипы среди коров возрастом пять - девять лактаций и коров-рекордисток. Мы сравнили средний возраст в каждой группе, а также их обильномолочность (таблица 13).

Как видно из таблицы, некоторое превосходство над другими генотипами имеет генотип RCYY. В среднем продуктивное долголетие коров с таким генотипом выше, по сравнению функциональным долголетием коров с генотипами CCYY и RCYF. Расчет t-критерия Стьюдента для пятипроцентного уровня значимости показал, что полученная разница по обильномолочности и функциональному долголетию между группами не является достоверной.