graduate student
Russian Federation
graduate student
, Russian Federation
employee
, Russian Federation
employee
Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
GRNTI 68.03 Сельскохозяйственная биология
. Polymorphisms of genes may be useful as genetic markers for additional selection criteria in dairy cattle breeding for economically advantageous traits. The presented study is dedicated to the influence of gene polymorphism, responsible for milk quality and milk productivity was carried out among Holstein cow-heifers in Integrated Agricultural Production Centre “Stud farm named after Lenin” of Atninsky district of the Republic of Tatarstan. DNA samples were isolated from blood samples of 130 cows for genotyping according to gene of growth hormone (GH) by PCR-RFLP analysis method. The genotypes distribution of the somatotropin gene were as follows: LL – 63.8% (83 animals), LV – 30.0% (39 animals), VV – 6.2% (8 animals), the distribution in frequency of occurrence of alleles L - 0.788 and V - 0.212. When considering the gene polymorphism association with the signs of milk production and the qualitative composition of milk showed prominent results cow-heifers with a LL genotype. The identified relationships indicate the possible genetic improvement of the investigated herds using marker-assisted selection.
genotype, somatotropin, growth hormone, GH, polymorphism, PCR-RFLP, cattle, milk yield, fat, protein
Количественные признаки контролируются большим количеством генов, а также формируются под влиянием факторов окружающей среды. Исследования в области молекулярной генетики, применяемой в скотоводстве, позволили оценить влияние генов-кандидатов на экономически важные признаки крупного рогатого скота. Идентификация генов, оказывающих значительное влияние на признаки молочной продуктивности, может быть использована для программ генетического улучшения молочного скота. Одним из перспективных генов-кандидатов в ассоциации с молочной продуктивностью крупного рогатого скота является ген-гормон соматотропин (гормон роста).
Гормон роста (GH) принадлежит к семейству соматолактогенных гормонов, которые включают плацентарный лактоген, пролактин и гемапоэтические факторы роста. GH является анаболическим гормоном, синтезируемым и секретируемым соматотрофными клетками. Основной биологический эффект соматотропина заключается в стимуляции постнатального роста и метаболизма (липидного, белкового, углеводного и минерального), а также во влиянии, оказываемом на лактацию и состав молока [1]. Гормон роста представляет собой полипептидный гормон с последовательностью 191 аминокислота, его длина составляет приблизительно 1800 п.н., расположен bGH на хромосоме 19q26, имеет 5 экзонов и 4 интрона [2]. Точка мутации находится в положении 2141 (трансверсия C→G), приводящая к замене аминокислоты лейцин на валин в 127 позиции белка, способствует образованию двух аллелей: L-GH и V-GH, обнаруживается рестрикцией эндонуклеазой Alu I [3].
Целью нашего исследования являлось изучение показателей молочной продуктивности и качественного состава молока коров-первотелок голштинской породы с различными генотипами гена соматотропин.
Условия, материалы и методы исследований. Опытные образцы крови и молока были получены от 130 коров-первотелок голштинской породы СХПК «Племенной завод им. Ленина» Атнинского района Республики Татарстан. Все испытуемые животные содержались в равных условиях на одном рационе. Отбор проб крови проводился с использованием вакуумных пробирок EDTA K-3 (APEXLAB, Китай) из хвостовой вены животных. Экстрагирование ДНК осуществлялось посредством готового набора «ДНК-сорб В» (АмплиПрайм, Россия), согласно рекомендациям изготовителя. Генотипирование животных по гену соматотропин выполнялось методом ПЦР-ПДРФ. Очищенную ДНК в составе реакционной смеси, содержащей комплект праймеров со следующей последовательностью (СибЭнзим, Россия):
GH-F 5’– GCTGCTCCTGAGGGCCCTTC – 3’
GH-R 5’– CATGACCCTCAGGTACGTCTCCG – 3’ [4];
амплифицировали в аппарате «T100 Thermal Cycler» (Bio-Rad, США). Полученный амплификон 211 п.о. для определения полиморфизма гена GH, обрабатывали эндонуклеазой Alu I (СибЭнзим, Россия) в течение 16 ч при температуре 37 °С. Разделение продуктов ПДРФ проводилось в течение 30 мин в агарозном геле в присутствии бромистого этидия при напряженности электрического поля в 15 В/см в камере горизонтального электрофореза
(Bio-Rad, США). Для визуализации и видеофиксации использовалась система «Gel&Doc» (Bio-Rad, США).
Показатели молочной продуктивности получены из официальной электронной картотеки о стаде «СЕЛЭКС. Молочный скот» (АРМ Плинор, Росия). Массовая доля жира и белка в молоке исследуемых коров-первотелок определялась опытным путем на анализаторе молока «Клевер – 2М» (Биомер, Россия). Достоверность данных, полученных в ходе биометрического анализа, проверялась по критерию Стьюдента для независимых выборок с использованием статистических формул программы MS Excel.
Анализ и обсуждение результатов исследований. В результате анализа ДНК методом ПЦР-ПДРФ образовались фрагменты 52 п.о., 159 п.о., 211 п.о., исходя из чего, были определены все возможные аллели и генотипы гена сотматотропин, что свидетельствует о полиморфизме данного гена в исследуемом поголовье голштинского скота. Согласно генодиагностике, частота встречаемости аллелей L и V составила 0,788 и 0,212 соответственно, а генотипов: LL – 63,8% (83 гол.), LV – 30,0% (39 гол.), VV – 6,2% (8 гол.). Установленная вариабельность аллелей и генотипов согласуется с данными, опубликованными различными авторами, изучавшими крупный рогатый скот черно-пестрой, симментальской, ярославской и айрширской породы [5-10]. По ранее опубликованным данным, во всех описанных стадах максимальное количество животных обладают генотипом LL, а генотип VV зафиксирован у минимального поголовья. Исследователи словацкого пестрого скота E. Hazuchová et al. сообщают о преобладании в популяции гетерозиготных LV-особей [11], что противоречит другим источникам.
1. Bauman, D.E. Bovine somatotropin and lactation: from basic science to commercial application / D.E. Bauman // Domestic Animals Endocrinology. – 1999. – V.17. – P. 101–116.
2. Hediger R. Assignment of the GH gene locus to 19q26qter in cattle and to 11q25qter in sheep by in situ hybridization / R. Hediger, S.E. Johnson, W. Barendse, R.E. Drinkwater, S.S. Moore, J. Hetzel // Genomics. – 1990. – V. 8. – P. 171–174.
3. Zhang H.K. Bovine Growth Hormone Gene Frequencies in Samples of U.S.A I Bulls / H.K. Zhang, K.C. Maddock, D.R. Brown, S.K. De Nise R.L. Ax // Journal of Animal Science. – 1992. – V.71 (S.1). – P. 93.
4. Reis, C. Growth Hormone AluI Polymorphism Analysis in Eight Portuguese Bovine Breeds / C. Reis, D. Navas, M. Pereira, A. Cravador // Arch. Zootec. – 2001. – V 50. – P. 41-48.
5. Valitov F.R. Interrelation of polymorphic variants of somatotropin and thyroglobulin genes with milk productivity of cows of black-motley breed. [Vzaimosvyaz polimorfnykh variantov genov somatotropina i tireoglobulina s molochnoy produktivnostyu korov cherno-pestroy porody]. / F.R. Valitov // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. – The Herald of Orenburg State Agrarian University. 2018. - № 4(72). – P. 284-287.
6. Fedotova N.V. Evaluation of milk productivity of cows using DNA analysis of growth hormone and the number of somatic cells in milk. [Otsenka molochnoy produktivnosti korov s ispolzovaniem DNK-analiza somatotropina i kolichestva somaticheskikh kletok v moloke]. / N.V. Fedotova, G.S. Lozovaya // Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. – The Herald of Altai State Agrarian University. – 2011. – № 7 (81). – P. 60-63.
7. Tkachenko I.V. The influence of polymorphic variants of kappa-casein and growth hormone genes on milk production of Ural-type first-calf heifers. [Vliyanie polimorfnykh variantov genov kappa-kazeina i gormona rosta na molochnuyu produktivnost pervotelok uralskogo tipa]. / I.V. Tkachenko, S.L. Gridina // Izvestiya TSKhA. - News TShA. – 2018. – № 5. – P. 87-95. DOI 10.26897/0021-342X-2018-5-87-95
8. Bekseitov T. Expression of candidate genes of lipid metabolism in the Kazakhstani breeding Simmental cattle / T. Bekseitov, R. Abeldinov, T. Asanbaev, G. Dzhaksybaeva // Annals of Agrarian Science. – 2017. – Vol. 15. – P. 443-446. doi.org/10.1016/j.aasci.2017.05.005
9. Pozovnikova M.V. The genetic structure of Ayrshire cattle by single nucleotide DNA markers and the influence of their genotypes on milk productivity. [Geneticheskaya struktura ayrshirskogo skota po odnonukleotidnym DNK-markeram i vliyanie ikh genotipov na molochnuyu produktivnost]. / M.V. Pozovnikova, O.V. Tulinova, I.A. Pogorelskiy, G.N. Serdyuk // Genetika i razvedenie zhivotnykh. - Genetics and animal breeding. – 2015. – №2. – P. 22-27.
10. Nekrasov D.K. Interrelation of polymorphic variants of prolactin, growth hormone and kappa-casein genes with milk productivity of cows of the Yaroslavl breed. [Vzaimosvyaz polimorfnykh variantov genov prolaktina, gormona rosta i kappa-kazeina s molochnoy produktivnostyu korov yaroslavskoy porody]. / D.K. Nekrasov, A.E. Kolganov, L.A. Kalashnikova, A.V. Semashkin // Agrarnyy vestnik Verkhnevolzhya. - Agrarian Herald of the Upper Volga.– 2017. – № 1(18). – P. 40-48.
11. Hazuchová, E. Effect of polymorphisms in the bovine growth hormone gene and impact of inbreeding depression on milk performance traits in Slovak Spotted cattle / E. Hazuchová, N. Moravčíková, O. Kadlečík, A. Trakovická, R. Kasarda, I. Pavlík // Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. – 2013. – V. 2(1). – P. 1324-1334.
