
книги2 / 226
.pdfМинистерствосельскогохозяйстваРоссийскойФедерации Уральскийгосударственныйаграрныйуниверситет
О. А. БЫКОВА,А. В. СТЕПАНОВ, О. В. КОСТЮНИНА,О. А. ШЕВКУНОВ
ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНЫХПОКАЗАТЕЛЕЙ И КАЧЕСТВАМОЛОКА КРУПНОГОРОГАТОГОСКОТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДНК-МАРКЕРОВ
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕРЕКОМЕНДАЦИИ
Екатеринбург ИздательствоУральскогоГАУ
2024
УДК |
636.018:034 |
Утвержденоирекомендованокпечати |
ББК |
4.45:46.46 |
Научно-техническимсоветом |
|
Б95 |
ФГБОУВОУральскийГАУ |
|
|
(протокол№06от16июня2023года) |
|
Рецензенты: |
В. В. Федюк,докторсельскохозяйственныхнаук, |
|
|
профессор,профессоркафедрыразведениясель- |
|
|
скохозяйственныхживотных,частнойзоотехнии |
|
|
изоогигиеныим.академика П. Е. ЛаданаДонского |
|
|
государственногоаграрногоуниверситета |
|
|
О. В. Горелик,докторсельскохозяйственныхнаук, |
|
|
профессор, профессор кафедры биотехнологии |
|
|
и пищевых продуктов Уральского государствен- |
|
|
ногоаграрногоуниверситета |
Быкова,ОльгаАлександровна
Б95 Повышениепродуктивныхпоказателейикачествамолокакрупно- горогатогоскотасиспользованиемДНК-маркеров:научно-прак- тическиерекомендации/О. А. Быкова,А. В. Степанов,О. В. Костю- нина,О. А. Шевкунов.–Екатеринбург:ИздательствоУральского ГАУ,2024.–52с.
ISBN978-5-87203-555-8
Внаучно-практическихрекомендацияхрассматриваютсявопросырациональ- ногоиспользованияДНК-маркеровдляоценкикоровиформированиявысо- копродуктивноготоварногостадаживотноводческогопредприятиясвысоким содержаниемжираибелкавмолоке.
Изданиепредназначенодляспециалистовотраслискотоводства,научных работниковистудентоваграрныхвузов.
УДК636.018:034 ББК4.45:46.46
|
© О. А. Быкова,2024 |
|
© А. В. Степанов,2024 |
|
© О. В. Костюнина,2024 |
|
© О. А. Шевкунов,2024 |
|
© Уральскийгосударственный |
ISBN978-5-87203-555-8 |
аграрныйуниверситет,2024 |

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................. |
5 |
1.СПЕКТРГЕНОВ,АССОЦИИРОВАННЫХСМОЛОЧНОЙ |
|
ПРОДУКТИВНОСТЬЮКРУПНОГОРОГАТОГОСКОТА ........................ |
9 |
2.ИДЕНТИФИКАЦИЯДНК-МАРКЕРОВ, |
|
АССОЦИИРОВАННЫХСПРОДУКТИВНЫМИ |
|
ХАРАКТЕРИСТИКАМИКРУПНОГОРОГАТОГОСКОТА ...................... |
17 |
2.1.Материалиметодыисследований............................................ |
18 |
2.2.ПроведениепредварительныхGWAS-исследований |
|
попоискугеномныхрегионов,ассоциированных |
|
схозяйственнополезнымипризнакамиживотных...................... |
19 |
2.3.Изучениепоказателейпродуктивностикоров |
|
сучетомгенотиповДНК-маркеров................................................. |
28 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................... |
39 |
ПРЕДЛОЖЕНИЯПРОИЗВОДСТВУ ...................................................... |
41 |
БИБЛИОГРАФИЯ..................................................................................... |
43 |

ВВЕДЕНИЕ
Молочное скотоводство претерпевает в последнее десятилетие се- рьезныетрансформации,касающиесянетолькоцифровизациитех- нологиипроизводствамолока,ноиселекционно-племеннойработы в популяции крупного рогатого скота молочного направления про- дуктивности.Переднаучнымсообществомстоитзадачаразработки эффективного алгоритма, позволяющего прогнозировать уровень продуктивных показателей молочных стад крупного рогатого скота
[1–4].
Ученымиразработаныметодысканированиягеномадляанализа биоразнообразиявнутрипородныхгруппимеждупородами,получе- ныкартысцеплениягеновсвысокимразрешением.Данныеметоды внесли весомый вклад в развитие селекционной работы с крупным рогатым скотом при формировании фенотипических признаков. Следует отметить, что разработанная многоаллельная расчетная модель дает возможность вести учет и оценивать вклад каждого га- плотипавкачествеаддитивнойидоминантнойпеременнойвцелях реализациигеномногопрогнозаиоценкиживотныхпоплеменным качествам[5].
Еще совсем недавно лишь родословная животных и оценка покачествупотомствапозволялаоцениватьихпотенциальнуюпро- дуктивность и вероятность проявления наследственных болезней. Запоследнеедесятилетиедостижениямолекулярнойгенетикиивоз- никновение принципиально новых подходов к оценке племенной ценностикрупногорогатогоскотанаосновеДНК-маркеровпозволи- ликардинальноизменитькачествоселекционно-племеннойработы. Глобальнаязадачаотраслиплеменногоживотноводства– эторазра- ботка,апробацияиэффективноевнедрениетехнологиймаркер-ассо- циированнойигеномнойселекции.Данноенаправлениепозволяет обнаруживать генные сочетания, которые являются ассоциирован- нымиспоказателямимолочнойпродуктивностиживотных,ихроста иразвития,спроявлениемпризнаковфертильности[6].
5
Достижениявобластигенетическихтехнологийпривеликсуще- ственному снижению затрат на генотипирование.Эти достижения открылиновуюэрувгенетическойоценкескота,добавивновыйтип информацииктрадиционнымметодамразведенияживотных.Впро- шломгенетическаяоценкаосновываласьнафенотипическихзаписях
иинформацииородословнойснаилучшимлинейнымнепредвзятым прогнозом (BLUP).Несмотря на сложности,лежащие в основе био- логии,традиционныеметодыгенетическойоценкиоказалибольшое влияниенаулучшениеживотноводства.Обычноиспользоваласьмо- дельживотного,т. е.модель,включающаяплеменнуюценностькаж- догоживотного,гдематрицаотношенийчислителяиспользовалась для определения генетических связей между животными. Доступ- ность дешевыхгеномных данных в больших количествахпозволяет напрямуюи,следовательно,болееточноопределятьвзаимоотноше- ниямеждуиндивидами.Этопривелокразработкематрицыгеномных отношений с использованием большого количества независимых SNP (однонуклеотидных полиморфизмов), которые могут в скором времениполностьюдоминироватьвгенетическихоценках[7].
ВыявлениеДНК-маркеров,которыеассоциированысуровнеммо- лочнойпродуктивностикоров,считаетсянасегодняшнийденьнаи- болееперспективнымнаправлениемплеменнойработы.Спомощью ДНК-методоввыявляетсягенотипкоровнезависимоотпола,возраста илифизиологическогосостояния.Данныйфактявляетсязначимым
иэффективнымзвеномвселекционно-племеннойработескрупным рогатымскотом.Значительноеместоотводитсяанализуполиморф- ныхвариантовотдельныхгенов,связанныхсуровнемпродуктивно- стиживотных.Анализчастоталлелей,встречающихсявпопуляциях крупногорогатогоскота,даетвозможностьизученияэффективности полиморфизмовуотдельныхгруппкороввусловияхгенотипической среды.Этопозволяетнаиболееэффективноработатьвнаправлении совершенствованияселекционногопроцесса,нараннихэтапахосу- ществлять прогноз показателей продуктивности, контролируя при этомпоявлениеразличныхгенетическиханомалий[8–15].
Обнаружениеиидентификациянаследственныхгаплотиповмогут быть использованы не только для уточнения эволюционной дина- мики различных популяций, но и для выявления признаков отбо- ра и геномных областей, представляющих интерес, которые будут
6
использоваться как в программах сохранения, так и в программах разведениясельскохозяйственныхживотных[16].
В связи с вышеизложенным комплексная оценка результатов, полученных с помощью ДНК-технологий,в совокупности с показа- телямипродуктивностикоровдостаточноперспективна.Существует необходимостьсистемногопроведенияанализамолекулярныхмеха- низмовформированияпараметровроста,развитияимолочнойпро- дуктивностистадкрупногорогатогоскота.Даннаяработапозволит эффективновыбиратьгены-кандидатыдляассоциативныхисследо- ваний и дальнейшего их использования в селекционно-племенной работе.
Целью исследований являлась идентификация ДНК-маркеров, ассоциированныхсфертильностьюипродуктивнымихарактеристи- камиголштинизированногочерно-пестрогоскотауральскоготипа.
1.Реализацияцелипредусматриваларешениеследующихзадач:
2.Сформироватьэкспериментальнуюгруппуживотных.
3.Сформировать базу данных хозяйственно полезных (эконо- мическизначимых)признаковживотныхэкспериментальной группы.
4.Провести полногеномное генотипирование и получить пол- ногеномные генетические профили животных эксперимен- тальнойвыборки.
5.Провести предварительные GWAS-исследования по поиску геномныхрегионов,ассоциированныхсхозяйственнополез- нымипризнакамиживотных.
Выполнить аннотацию генов, находящихся в области или непо- средственной близости от геномных регионов, ассоциированных схозяйственнополезнымипризнаками.
7

1.СПЕКТРГЕНОВ,АССОЦИИРОВАННЫХ
СМОЛОЧНОЙПРОДУКТИВНОСТЬЮ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
Прогноз молочной продуктивности крупного рогатого скота яв- ляется неотъемлемой частью эффективной селекционной работы на племенных предприятиях нашей страны. При реализации дан- ного направления специалисты применяют традиционные методы получения продукции «с заданными свойствами » и разрабатывают новые.Все больший интерес в молочном скотоводстве получает ис- пользование ДНК-маркеров, связанных с уровнем продуктивности икачествоммолокакоров[17–22;47;48].
Идентификация ДНК-маркеров, ассоциированных с молочной продуктивностьюскота,являетсяоднимизактуальныхнаправлений преимущественно в связи с процессом интенсификации отрасли. От уровня точности оценки и прогнозирования племенной цен- ности животных зависит исход селекционно-племенной работы. Впроцессепромышленногопроизводствамолокаприменениевы- сокоинтенсивных технологий не всегда позволяет специалистам выявить достоинства или недостатки молочных коров, либо по- тенциал животных оценивается уже непосредственно во время их эксплуатации[23;24].
Одним из главных преимуществ использования ДНК-маркеров являетсяранняяоценкагенотипаживотных,котораянесвязанаспо- лом, возрастом и физиологическим состоянием и позволяет зна- чительно сократить время для оценки молочного стада по уровню собственнойпродуктивности[25].
Результатыисследованийученыхсвидетельствуютотом,чтомар- керы в тесной взаимосвязи с локусами продуктивных признаков передаютсяпотомству,чтодаетвозможностьмаркироватьпоказате- ли,характеризующиепродуктивныекачестваживотных.Используя сцепление маркеров с продуктивностью, селекционеры с большой
9
точностью и достоверностью могут вести отбор коров, которые об- ладаютнеобходимымиаллелямигенов[26–33].
Полиморфизмгенов,ассоциированныхспараметрамимолочной продуктивности, позволяет вести селекцию домашних животных
сучетом ценных генотипов в отношении хозяйственно полезных признаков [34]. Установленный для крупного рогатого скота (КРС) спектргенов-кандидатовнасвязьспризнакамимолочнойпродуктив- ностивключаетвсебягеныосновныхбелковмолока(лактальбуминов иказеинов),геныгормонов,стимулирующихихэкспрессию,атакже гены, продукты которых регулируют обмен протеинов и липидов ворганизме[35;36;38].
Каппа-казеинобеспечиваетоптимальныетехнологическиесвой ствамолокаприпроизводствесыра,поэтомуегогенрассматривают в качестве одного из основных маркеров племенной ценности КРС [15]. Ген каппа-казеина (CSN3) у представителей вида Bos taurus L. находится на 6 й хромосоме. Из десяти описанных аллелей этого генанаиболеечастовстречаютсяаллельныевариантыAиB,которые отличаются двумя аминокислотными заменами в 136 м Thr(A)/Ile(B) и 148 м Asp(A)/Ala(B) положениях полипептидной цепи. Многими исследователями установлена ассоциация β-аллеля гена CSN2 с бо- лее высоким содержанием белка в молоке и выходом сыра, а также
случшими коагуляционными свойствами молока у КРС [39; 42; 43].
Бета-казеин(CSN2)состоитиз209аминокислот,егосодержание составляет 46–61 % от общего казеина. Ген имеет длину 10338 п. о.
исостоит из 9 экзонов и 8 интронов. Наличие в генотипе аллеля CSN2Bбета-казеинакоррелируетсповышеннымсодержаниемжира
иказеина.Такжеустановленоналичиедостовернойразностипоудою междугенотипами(CSN2AA>CSN2AB>CSN2BB).
Генальфа-лактоальбумина(ALA)имеетразмер2784п. о.исодержит 4экзонаи3интрона[42;43].Внастоящеевремяизвестно3варианта данного гена (ALA А, ALA В и ALA С). Наиболее часто встречаются вариантыALAАиALAВ. ВариантALAАотличаетсяотвариантаALA В аминокислотной заменой в позиции 263. Генотип αLABB альфа- лактальбуминаассоциировансболеевысокиминадоями,агенотип αLAAB– сболеевысокимсодержаниембелкаижиравмолоке.
Ген лактоглобулина (BLG, LGB) располагается на 11 й хромосоме коров, имеет размер 4662 п. о. и состоит из 7 экзонов и 6 интронов,
10