Аннотации статей. Том 58, 2022 г., № 8
НОВАЯ СИСТЕМА ГЕНОТИПИРОВАНИЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ ДНК-МИКРОЧИПОВ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail stolpovsky@mail.ru
2 Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича Российской академии наук, Москва, 119435 Россия
Создан прототип тест-системы для выявления генетических маркеров продуктивности, определения чистопородности, моногенных заболеваний крупного рогатого скота в формате ДНК-микрочипа. Разработан метод иммобилизации олигонуклеотидов на полимерную основу, фиксации их при помощи ультрафиолетового облучения и гибридизации на них ДНК с последующим мечением и проявлением генотипов. Генотипирование двух генов, кодирующих казеины молока: CSN3 – ген каппа-казеина и CSN2 – ген бета-казеина, у абердин-ангусской породы с помощью реал-тайм ПЦР и созданного ДНК-микрочипа показало идентичные результаты. Рассматриваются потенциальные возможности использования технологии ДНК-микрочипов, ее принцип и возможности применения в животноводстве для генетико-селекционной работы: мониторинга, определения генетического потенциала и разнообразия в породах и популяциях крупного рогатого скота, агробиоразнообразия в целом.
DOI: 10.31857/S0016675822080094
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ НА ПРИМЕРЕ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА И ДРУГИХ ВИДОВ ЖИВОТНЫХ. I. ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ И ПУБЕРТАТНЫЙ ПЕРИОДЫ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: eugenia.575.2012@yandex.ru
2 Пенсильванский университет, Школа инженерии и прикладных наук, Филадельфия, Пенсильвания, 19104 США
Растущий спрос общества на продукцию сельскохозяйственных животных обусловливает необходимость постоянной модернизации селекционных программ. В целях повышения точности геномной оценки племенной ценности в последнее время используются модели, позволяющие учитывать информацию о вкладе конкретных полиморфных локусов в формирование интересующих хозяйственно полезных признаков. Учет функциональной роли генов, ответственных за формирование молочной железы, важен для повышения достоверности прогноза молочной продуктивности. В настоящем обзоре описаны молекулярно-генетические основы развития молочной железы на эмбриональном, препубертатном и пубертатном этапах развития на примере крупного рогатого скота и некоторых других млекопитающих. Особое внимание в работе уделено эпигенетической регуляции. Приведены данные по генетике, морфофизиологии, эндокринологии и влиянию микроорганизмов на разных этапах развития молочной железы.
DOI: 10.31857/S0016675822080082
НОВЫЕ СОЧЕТАНИЯ АЛЛЕЛЕЙ В ВАРИАНТАХ ГЕНОВ КАЗЕИНОВОГО КЛАСТЕРА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА И РЕВИЗИЯ ИХ НОМЕНКЛАТУРЫ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: sergei_kuznetsov@yahoo.com
2 АО “Головной центр по воспроизводству сельскохозяйственных животных”, Московская область, г. Подольск, п. Быково, 142143 Россия
Проведен детальный анализ геномов крупного рогатого скота по четырем генам казеинового кластера, находящегося на шестой хромосоме крупного рогатого скота: CSN1S1 – альфа-казеин S1, CSN1S2 – альфа-казеин S2, CSN2 – бета-казеин и CSN3 – каппа-казеин. Исследованы генотипы 49 быков-производителей костромской, голштино-фризской пород и межпородных гибридов зебу с черно-пестрым скотом. Анализ проведен с помощью метода ПЦР в реальном времени, что позволило генотипировать образцы ДНК с предельной точностью. В процессе разработки праймеров была уточнена номенклатура всех четырех генов, которая приведена к единому принципу обозначения позиций аминокислот в белках, кодируемых вышеуказанными генами. Обнаружены новые сочетания маркеров (SNP) в общепризнанных аллелях у генов казеинов. Из всех исследованных животных нет ни одного, чей генотип полностью бы соответствовал гомозиготному или гетерозиготному вариантам общепринятой номенклатуры. В обнаруженных генотипах сочетаются аллели из более чем двух вариантов. Таким образом, данные генотипы невозможно описать как гомо- или гетерозиготные по выявленным аллельным вариантам. Обнаруженное явление вероятно не является уникальным, так как, как правило, при рутинном анализе генов казеинов тестируются несколько аллельных вариантов, связанных с сыропригодностью молока, и не учитывается в полном объеме имеющийся полиморфизм казеинового кластера, показанный в данном исследовании.
DOI: 10.31857/S0016675822080057
ОЦЕНКА ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ И СТРУКТУРЫ АВТОХТОННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ РОССИИ И МОНГОЛИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯДЕРНЫХ И МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ ДНК-МАРКЕРОВ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: valery.voronkova@gmail.com
2 ООО “Гордиз”, Москва, 121205 Россия
3 Department of Veterinary Medicine, Faculty of Applied Biological Sciences, Gifu University, Gifu, Japan
4 Genetic Analysis Department, Laboratory of Racing Chemistry, Tochigi, Japan
5 Федеральный исследовательский центр, Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия
С использованием микросателлитного анализа по 17 локусам исследовано 866 лошадей из девяти пород: алтайской, тувинской, кушумской, печорской, мезенской, забайкальской, бурятской, русской верховой и монгольской. Уровень наблюдаемой гетерозиготности исследованных пород находится на высоком, не вызывающем опасения уровне (от 0.699 до 0.798). Суммарно было выявлено 183 аллеля, в том числе 15 приватных. У монгольских лошадей породы Тэс в локусе AHT4 обнаружен редкий аллель D, а также ранее неописанный аллель. Показаны филогенетические взаимоотношения, структура и взаимное влияние генофондов лошадей Монголии и России. Анализ полиморфизма контрольного региона D-петли мтДНК у 142 лошадей позволил вывить 16 гаплотипов, из них четыре, обнаруженные у монгольской, бурятской, забайкальской и тувинской пород, встречались прежде только в образцах древних лошадей Европы и Азии. Наиболее распространeнными среди изученных пород оказались гаплотипы X2 и D3. Подтверждена гипотеза о том, что большинство га-плотипов мтДНК не привязаны к определенной породе или географической области. В популяциях лошадей различаются лишь набор и частоты гаплотипов. Вероятно, это связано с многократными событиями доместикации, благодаря которым мтДНК лошадей так высокополиморфна, а также с активным перемещением лошадей в мире и их селекционной историей.
DOI: 10.31857/S0016675822080100
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ПОРОД СВИНЕЙ, РАЗВОДИМЫХ В РОССИИ, НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПОЛИМОРФИЗМА D-ПЕТЛИ мтДНК
1 Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, городской округ Подольск, пос. Дубровицы, 142132 Россия; e-mail: * veronika0784@mail.ru, ** n_zinovieva@mail.ru
2 Институт животноводства и генетики, Университет ветеринарной медицины (VMU), Вена, A-1210 Австрия
Снижение уровня генетического разнообразия – одна из основных генетических проблем в мировом свиноводстве. В России некоторые локальные породы находятся под угрозой исчезновения из-за низкой численности. В трансграничных породах, подверженных сильному направленному отбору, также может наблюдаться снижение разнообразия. В связи с этим, целью нашего исследования явилось проведение оценки генетического разнообразия и установление филогенетических связей для девяти пород свиней, разводимых в России, на основании анализа последовательностей D-петли митохондриальной (мт) ДНК. Нами было выполнено секвенирование нуклеотидной последовательности D-петли мтДНК 273 свиней следующих пород: брейтовской, кемеровской, ливенской, муромской, уржумской, мангалица, крупной белой, ландрас и дюрок. Во всей выборке было обнаружено 104 вариабельных сайта и выявлено 84 гаплотипа, в том числе 55 – у локальных пород и 29 – у трансграничных пород. Локальные породы характеризовались меньшим средним числом нуклеотидных различий между гаплотипами, по сравнению с трансграничными породами (K = 6.272 и K = 9.934). 78.8% исследованных свиней принадлежали к гаплогруппе E, в то время как гаплогруппы D (20,5%) и A (0,7%) встречались реже. Анализ AMOVA показал, что 43.88% общей генетической изменчивости приходилось на различия между изучаемыми породами. Анализ структуры медианной сети показал, что кемеровская порода была наиболее дифференцированной среди локальных пород, а мангалица вошла в кластер трансграничных пород благодаря своему европейскому происхождению. Полученные результаты могут быть полезны для мониторинга генетического разнообразия в трансграничных породах, а также для разработки научно обоснованных программ сохранения локальных пород свиней.
DOI: 10.31857/S0016675822080045
ЭКСПАНСИЯ СОБОЛЯ (Martes zibellina L.) СЕВЕРА СРЕДНЕСИБИРСКОГО ПЛОСКОГОРЬЯ В ЭКОСИСТЕМЫ ТУНДРЫ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: snkashtanov@mail.ru
2 Институт биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской академии наук, Якутск, 677890 Россия
3 ФГБУ “Заповедники Таймыра”, Норильск, 663305 Россия
4 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия
5 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук, Москва, 119071 Россия
С помощью 16 STR-маркеров исследовалась генетическая структура популяций соболя севера Среднесибирского плоскогорья и правобережья р. Лена. Из типичных для данного вида таежных мест обитаний и нетипичных тундровых, непосредственно примыкающих к побережью Северного Ледовитого океана. В настоящее время вид находится в стадии расселения, за последние годы соболь глубоко проник в зону тундры. С 2000 гг. в указанном регионе фиксируется увеличение численности соболя и повышение миграционной активности, в связи с этим исследовался уровень дифференциации между “историческими” популяциями соболя. Данные географического распределения генотипов соболей показывают, что в тундровой зоне обитают группы, родственные популяции “оленёкский соболь”. Выявлены свидетельства формирования субпопуляционной структуры соболя в новой среде обитания. Другой вывод: “исторические” популяции Среднесибирского плоскогорья не подверглись перестройке генетической структуры под действием миграционных потоков и значимо генетически дифференцированы. Появление соболей в тундре свидетельствует об активном освоении новых территорий ранее не типичных для вида.
DOI: 10.31857/S0016675822080033
ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВТОРИЧНОГО СООТНОШЕНИЯ ПОЛОВ У АМЕРИКАНСКОЙ НОРКИ (Neovison vison)
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: svbeketov@gmail.com
2 Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии – МВА им. К.И. Скрябина, Москва, 109472 Россия
Проведен статистический анализ вторичного (при рождении) соотношения полов в промышленной популяции американской норки (Neovison vison Schr.) породы стандартная темно-коричневая. Исследование выполнено на материалах Пушкинского племенного звероводческого хозяйства Московской обл. по данным журналов “Отбраковка молодняка”. Всего было проанализировано 1550 щенений 999 самки норки. Общий объем выборки за пять лет составил 10372 щенка. По результатам анализа в рассматриваемой популяции итоговая частота рождения самцов составила 0.492 ± 0.0067 с 95% доверительным интервалом 0.473 ≤ Р(А) ≤ 0.511. В отличие от других основных видов пушных зверей клеточного разведения: лисиц, песцов и соболей, у американской норки вторичный половой состав характеризуется непостоянством и неоднородностью с переменным преобладанием самок или самцов в потомстве в зависимости от паратипических факторов (возраст матери и размер помета). При этом, по мере старения матерей отклонение соотношения полов смещается в сторону преобладания в потомстве самцов, а при увеличении размера помета – в сторону увеличения количества самок.
DOI: 10.31857/S0016675822080021
АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ И ПОПУЛЯЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ НЕНЕЦКОЙ АБОРИГЕННОЙ ПОРОДЫ СЕВЕРНЫХ ОЛЕНЕЙ НА ОСНОВЕ МИКРОСАТЕЛЛИТНЫХ МАРКЕРОВ
1 Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва, 119991 Россия; e-mail: magdalena.semina@gmail.com
2 ООО “ГОРДИЗ”, Москва, 121205 Россия
3 Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр Российской академии наук, Санкт-Петербург, 196608 Россия
4 Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, 630090 Россия
Северное оленеводство – основа культурно-хозяйственного комплекса коренных малочисленных народов и этнических групп севера России. Исследование пород и внутрипородных типов домашних северных оленей и их генетической структуры в значительной степени помогает решить проблему поддержки традиционного уклада жизни этой части населения нашей страны. Для изучения генетической дифференциации и филогении популяций ненецкой породы северного оленя (Rangifer tarandus L.) была использована тест-система, основанная на мультиплексном ПЦР-анализе 16 высокополиморфных STR-маркеров: Rt6, BMS1788, Rt30, Rt1, Rt9, FCB193, Rt7, BMS745, С143, Rt24, OheQ, С217, С32, NVHRT16, T40 и C276. С помощью разработанной тест-системы на базе Лаборатории сравнительной генетики животных Института общей генетики были исследованы 228 животных из четырех выборок одной породы из разных хозяйств РФ. Для 16 микросателлитных локусов идентифицировано 132 аллеля, от двух аллелей (локус C217) до 16 аллелей (локус OheQ). Среднее число аллелей на локус по всем выборкам составило 8.25. Для комбинаций “выборка–локус” значимых отклонений от равновесия Харди–Вайнберга (р-значение <7.8 × 10–4 с поправкой Бонферрони) не наблюдалось. Для четырех популяций ненецкой породы северных оленей 85 аллелей по микросателлитным локусам являются общими. Всего обнаружено 16 уникальных аллелей: ХМАО–Югра, Белоярский р-н, дер. Нунто (Nen.HMAO) – 7; ЯНАО, Салехард и Приуральский район (Nen.YamSHOS) – 4; ЯНАО, верховье р. Ханмей (Nen.YaNAO) – 3; НАО, западная часть Большеземельной тундры (Nen.NAO) – 2. Анализ микросателлитной изменчивости позволил выявить уровни мультилокусной гетерозиготности и аллельного разнообразия, а также степени инбридинга. По показателю аллельного разнообразия (Ar) выделяются олени из Ямальской опытной станции со значением 6.25, в то же время у животных из СПК ЕРВ значение составило 5.85. В целом, несмотря на наличие инбредных животных в выборках, можно говорить о низком уровне инбредной депрессии в изучаемых популяциях северных оленей ненецкой породы.
DOI: 10.31857/S0016675822080069
ХАРАКТЕРИСТИКА ДАГЕСТАНСКИХ ЛОКАЛЬНЫХ СУБПОПУЛЯЦИЙ КОЗ (Capra hircus) НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПОЛИМОРФИЗМА ПОЛНЫХ МИТОГЕНОМОВ
1 Федеральный исследовательский центр животноводства – ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, Московская обл., пос. Дубровицы, 142132 Россия; e-mail: * horarka@yandex.ru, ** n_zinovieva@mail.ru
2 Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, Москва, 127434 Россия
3 Университет Людвига–Максимилиана Мюнхена, департамент ветеринарных наук (LMU), Мюнхен, 80539 Германия
Впервые проведен анализ полиморфизма полных митохондриальных геномов у трех дагестанских локальных популяций коз (n = 37), которые характеризовались высоким генетическим и гаплотипическим разнообразием. Было показано, что 90.88% общей генетической изменчивости приходилось на внутригрупповые различия и 4.86% – на межгрупповые различия. Для исследуемой выборки коз были рассчитаны достоверные отрицательные значения индексов нейтральности Таджимы и Фу ( < 0.05). Проведен филогенетический анализ с привлечением нуклеотидных последовательностей домашних коз и безоаровых козлов, принадлежащих к различным гаплогруппам. Было установлено, что все исследуемые образцы дагестанских локальных коз принадлежали к гаплогруппе А, наиболее часто встречающейся у домашних коз.
DOI: 10.31857/S0016675822050046
Статьи, опубликованные только в Russian J. of Genetics, № 8 – 2022 г.
Association between BMP15 Gene Polymorphisms of Growth Traits and Litter Size in Qinghai Bamei Pigs
1 Plateau Livestock Genetic Resources Protection and Innovative Utilization Key Laboratory of Qinghai Province, Qinghai University Academy of Animal and Veterinary Sciences, 810016, Xining, Qinghai, China
2 Qinghai Provincial Center for Animal Disease Control and Prevention, 810099, Xining, Qinghai, China
Correspondence to G. Wu
Some mutations in BMP15 gene (Bone morphogenetic protein 15) have been known to be associated with prolificacy in various breeds, which can regulate follicular development, granulosa cell proliferation, and cumulus differentiation, etc., and plays a crucial role in the regulation of female animal fertility. Polymorphism of BMP15 gene and its reproductive traits of Bamei pigs was studied by using DNA sequencing. Bioinformatics tools were used to find QTLs that affected the reproductive traits of Bamei pigs, so as to provide a basis for molecular marker-assisted selection. Which Bamei pigs were served as research objects, the polymorphic locus of BMP15 gene were detected by using DNA direct sequencing and analyze genotype. Sus scrofa BMP15 protein has a lot of similar structures with human and other mammals in the primary, secondary, and tertiary structures; and closely related to cattle in terms of genetic evolution. There were three SNPs sites found in BMP15 gene of the test group, which g.5969C > T, g.6543C > T, g.6653A > G, the results of Chi-square test indicated that three SNPs loci fitted in Hardy–Weinberg equilibrium (p > 0.05). Type1 and Type3 mutations were beneficial to increasing the litter size in Qinghai Bamei pigs, and the litter size by homozygous TT of Type1 mutation was significantly higher than wild homozygous CC and heterozygous CT (P < 0.05). The results of the present study indicated the potential of the observed SNP of BMP15 for further exploitation in marker-assisted selection to improve reproduction efficiency of Bamei pigs.
DOI: 10.1134/S1022795422080075
Genetic Diversity and Phylogeny Pattern across Chongqing (China) Chicken Populations Using mtDNA D-Loop Sequences
1 College of Animal Science and Technology, Chongqing Key Laboratory of Forage and Herbivore, Chongqing Engineering Research Center for Herbivores Resource Protection and Utilization, Southwest University, 400715, Chongqing, China
2 Sichuan Animal Science Academy, 610066, Chengdu, Sichuan, China
3 Chongqing Agriculture and Rural Affairs Committee of Tongnan, 402660, Chongqing, China
4 Dazhou Animal Husbandry Technology Extension Station, 635000, Dazhou, Sichan, China
Correspondence to M.-H. Li
In this study, we investigated the genetic diversity and phylogeny pattern in five chicken populations from Chongqing, China, using a part of mitochondrial DNA (mtDNA) D-loop sequences. The results revealed that the overall haplotype diversity (Hd) and nucleotide diversity (Pi) among the five chicken populations were 0.91646 and 0.01273, respectively. Forty-one polymorphic sites were identified within the 506-bp length of the mtDNA D-loop sequence in 239 animals. The Neighbor-Joining phylogenetic tree based on FST values demonstrated that the five Chongqing local chicken populations are divided into three clusters. We discovered 35 haplotypes clustered into six mtDNA haplogroups (A, B, C, E, G, and Y). Among the haplogroups, haplogroup A had the highest frequency of approximately 54.3%, whereas haplogroups G and Y had the lowest frequencies of approximately 2.9% each. Furthermore, all the five populations carried multiple haplogroups. Haplogroups A, B and E were shared by all the populations. Mismatch distribution analysis showed that no population expanded, and pairwise comparison of the populations revealed that a significant divergence (p < 0.05) existed among all the populations. The results of this study suggested that all the five chicken populations in Chongqing possessed a rich genetic diversity. The phylogenetic network demonstrated the existence of gene flows from commercial populations. This study provides theoretical basis for the conservation and further utilization of these populations.
DOI: 10.1134/S1022795422080117