молочная продуктивность черно-пестрых коров различного

ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА
2015 №3
УДК 636.237.21.034:636.082.12
МОЛОЧНАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ЧЕРНО-ПЕСТРЫХ
КОРОВ РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ,
ГЕНОТИПИРОВАННЫХ ПО БЕТАЛАКТОГЛОБУЛИНОВОМУ ЛОКУСУ
Елена Витальевна Лосякова, к. биол. н.
ФГБОУ ВО «Великолукская ГСХА», Россия, г. Великие Луки
Изучена молочная продуктивность черно-пестрых коров-дочерей 11
производителей с различными генотипами по гену бета-лактоглобулина.
быков-
Ключевые слова: молочная продуктивность; корова; бык-производитель; чернопестрая порода; ген; аллель; генотип; бета-лактоглобулин.
Возможность целенаправленного создания высокопродуктивных
стад крупного рогатого скота напрямую зависит от наличия информации о генах, контролирующих признаки продуктивности. Традиционные подходы к селекционным решениям (отбор, подбор, разведение по
линиям) в современных условиях
необходимо дополнять новыми методами. Чтобы оказывать влияние на
сложившуюся ситуацию в стаде, необходимо иметь данные о взаимосвязи различных генотипов по локусу гена бета-лактоглобулина с показателями молочной продуктивности
[5]. Для оценки генетического потенциала животных необходимо
учитывать генотип отдельных особей и контролировать генетическую
структуру всего стада, а также отдельных линий, используемых в
племпредприятии, для поддержания
необходимого уровня гетерозиготности [2].
Оценке быков-производителей
и их потомков по методам ДНК-
технологии пока не уделяется должного внимания. От вклада производителей в стаде зависит 90-95% генетического прогресса. В связи с
этим нами был проведен анализ полиморфизма
гена
беталактоглобулина, ассоциированного с
молочной продуктивностью, у черно-пестрых коров-дочерей различных быков-производителей в племенном репродукторе СПК-колхозе
«Красное знамя» Новосокольнического района Псковской области и
уделено внимание перспективным
для племпредприятия отдельным
быкам-производителям.
Известно, что генотипы по бета-лактоглобулиновому локусу связаны с белковомолочностью. Дочери
быков-производителей при оценке
показателей молочной продуктивности должны иметь наивысшую продуктивность в сочетании с высоким
содержанием в молоке жира и белка.
Нуклеотидные замены в ДНК имеет
каждый аллель гена, оказывающий
8
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
определенное влияние на синтез
белков в молоке [7].
Метод ДНК-диагностики генотипов включает несколько этапов:
амплификацию фрагментов с помощью ПЦР, рестрикцию амплифицированного фрагмента и разделение
его электрофорезом [3].
Материалом для исследований
послужила цельная кровь, консервированная цитратом натрия – 1,5 мл
на пробу (n=107). По стандартному
фенол-хлороформному методу с использованием лизиса клеток крови
10%-ным SDS и депротеинизацией
фенол-хлороформом с последующим
осаждением этанолом из проб крови
были выделены препараты ДНК [6].
Режим проведения ПЦР по J.F.
Medrano, E. Aguilar-Cordova (1990)
отличается от других наиболее высокой температурой отжига, которая
снижает вероятность неспецифического синтеза: горячий старт – 94 °С
– 3 мин; денатурация – 94 °С – 1
мин; отжиг – 55 °С – 1 мин; элонгация – 72 °С – 1 мин; достройка после
прохождения реакции всех 37 циклов – 72 °С – 5 мин (таблица 1).
Таблица 1 – Требования к проведению ПЦР
Генрестриктаза
Амплификат,
п.н.
Длина фрагментов
рестрикции ДНК, п.н.
Условия проведения ПЦР
LGB–
НаеIII
262
АА 153, 109
АВ 153, 109, 79+74
ВВ 109, 79+74
(94 °С – 1 мин, 55 °С – 1
мин, 72 °С – 1 мин) х 37 –
72 °С – 5 мин
ДНК
визуализировали
на
трансиллюминаторе в проходящем
УФ-свете по флуоресценции бромистого этидия. По яркости свечения
ДНК в геле в сравнении с известной
концентрацией маркерной ДНК оценивали концентрацию (рисунок 1).
Невыявление шлейфа указывало на
отсутствие деградации ДНК.
501
404
331
242
190
147
111
67
АВ
АВ
ВВ
АА
АВ
АВ
АВ
АВ
М
Рисунок 1 – Электрофореграмма продуктов рестрикции гена беталактоглобулина
9
ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА
2015 №3
Из рисунка 1 видно, что полученный в результате ПЦР по методу
J.F. Medrano et al. (1990) амплификат
длиной 262 п.н. расщеплялся на полосы величиной 153 и 109 п.н., следовательно, такая проба принадлежит
животному с генотипом АА. Полосы
длиной 153, 109, 79+74 п.н. имеет гетерозиготный генотип (АВ), соответственно полосы 109, 79+74 п.н. соответствуют генотипу ВВ. Фрагменты
79 и 74 п.н. на электрофореграмме
зачастую идентифицируются в виде
одного фрагмента. Полосы рестрикции оставались чистыми, визуально
различимыми, без примесей и неспецифичных полос.
На основе полученных результатов ПЦР-анализа ДНК и данных
по происхождению были сформированы опытные группы коровдочерей
с
генотипами
беталактоглобулина АА, АВ и ВВ. Данные, полученные в экспериментальных исследованиях, обработаны методом вариационной статистики [1,
4] и с помощью компьютерных программ
«Microsoft
Excel»
и
«Statistica». По критерию Стьюдента
были определены уровни достоверности полученных результатов.
Генетическая структура стада
племрепродуктора по гену беталактоглобулина представлена в таблице 2. У исследованных коров в результате ПЦР-анализа было определено два аллеля А, В и три генотипа
– АА, АВ и ВВ.
Таблица 2 – Встречаемость аллелей и генотипов по беталактоглобулиновому локусу у коров-дочерей различного происхождения
Линия
Кличка и инв. №
быковпроизводителей
Шаг 1
Вис Бэк
Айдиал 1013415
Шелест 241
Итого по линии:
Амадей 867
Буян 600047
Монтвик
Геолог 162
Чифтейн 95679
Порох 600016
Приз 3103
Итого по линии:
Аризон 3417
Аннас Адема
Вертолет 3284
30587
Индикатор 3401
Итого по линии:
Хильтьес
Форстер 459
Адема 37910
Итого по линии:
n,
гол.
Частота
генотипа, %
Частота
аллелей
АА
АВ
ВВ
А
В
4
12
16
3
1
14
20
2
40
5
26
9
40
0
75,0
56,0
0
0
50,0
60,0
0
50,0
40,0
15,4
33,3
22,5
100
16,7
38,0
66,7
100
21,4
25,0
50,0
30,0
60,0
65,4
22,2
55,0
0
8,3
6,0
33,3
0
28,6
15,0
50,0
20,0
0
19,2
44,5
22,5
0,50
0,83
0,75
0,33
0,50
0,61
0,75
0,25
0,65
0,70
0,48
0,44
0,50
0,50
0,17
0,25
0,67
0,50
0,39
0,25
0,75
0,35
0,30
0,52
0,56
0,50
11
36,4
45,5
18,1
0,59
0,41
11
36,4
45,5
18,1
0,59
0,41
Три быка-производителя представляют линию Аннас Адема
30587. Быку Вертолету 3284 принадлежало наибольшее количество
10
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
дочерей (n=26), из них носителями
желательного генотипа ВВ оказались пять дочерей, семнадцать дочерей являлись носителями гетерозиготного генотипа и всего лишь четыре имели генотип АА, что позволяет предположить, что данный быкпроизводитель имеет гетерозиготный
генотип
по
беталактоглобулиновому локусу. У быка
Аризона 3417 дочерей с генотипом
ВВ выявлено не было, а 60% дочерей имеют генотип АВ. Всего девять
дочерей было учтено у Индикатора
3401, из которых четыре (44,5%) обладают генотипом ВВ, три (33,3%)
дочери – генотипом АА и две
(22,2%) – АВ.
Линию Хильтьес Адема 37910
представлял только один быкпроизводитель Форстер 459, у которого 45,5% дочерей имели генотип
АВ и 18,1% – ВВ, что также позволяет сделать предположение о его
гетерозиготности
по
беталактоглобулиновому локусу.
Следовательно, в этих двух
линиях преобладают коровы с гетерозиготным генотипом АВ (55,0% и
45,5% соответственно).
Два быка-производителя Шаг
1 и Шелест 241 представляли линию
Вис Бэк Айдиал 1013415. Все дочери
Шага 1 имели генотип АВ. 75% дочерей Шелеста 241 характеризовались генотипом АА, 16,7% дочерей –
генотипом АВ и всего 8,3% дочерей
– генотипом ВВ.
Пять быков-производителей –
Амадей 867, Буян 600047, Геолог
162, Порох 600016, Приз 3103 –
представляли линию Монтвик Чифтейн 95679. Всего было учтено 40
коров-дочерей, принадлежащих к
данной линии, из них 20 (50,0%) дочерей имели генотип АА, 12 (30,0%)
генотип АВ и только 8 коровдочерей (20%) обладали генотипом
ВВ.
От быка-производителя Амадея 867 было учтено всего три дочери, две (66,7%) характеризовались
генотипом АВ и одна (33,3%) – генотипом
ВВ
гена
беталактоглобулина. Четырнадцать дочерей было выявлено у быкапроизводителя Геолога 162, из которых с генотипом АА было семь
(50,0%) дочерей, три (21,4%) с генотипом АВ и четыре (28,6%) имели
генотип ВВ.
У быка Пороха 600016 было
двадцать
дочерей,
двенадцать
(60,0%) из них обладали генотипом
АА, пять (25,0%) гетерозиготным
генотипом и три (5,0%) – генотипом
ВВ. Всего две дочери принадлежали
Призу 3103, по одной с генотипом
АВ и ВВ. Таким образом, из учтенных нами 56 коров-дочерей линий
Вис Бэк Айдиал 1013415 и Монтвик
Чифтейн 95679 только девять имели
желательный генотип ВВ, а наибольшее число коров имели генотип
АА – 56,0% и 50,0% соответственно.
В целом из таблицы видно, что
в потомстве большинства быковпроизводителей встречаются особи
всех возможных генотипов, что говорит об их гетерозиготности по бета-лактоглобулиновому
локусу.
Только у Шага 1, Амадея 867, Приза
11
ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА
2015 №3
3103 и Аризона 3417 в наших исследованиях отсутствуют дочери одной
из опытных групп. Однако количество учтенных потомков у вышеназванных быков-производителей невелико, что не позволяет делать
обоснованных выводов.
Частота аллеля А у коров линии Аннас Адема 30587 оказалась
равной частоте аллеля В, составив
50,0%. Частота аллеля В у дочерей
быков Индикатора 3401 и Вертолета
3284 линии Аннас Адема 30587 составляет 0,56 и 0,52 соответственно.
У коров-дочерей быков Приза 3103
и Амадея 867 линии Монтвик Чифтейн 95679 была выявлена наибольшая частота аллеля В – 0,75 и 0,67
соответственно, однако в целом по
линии она оказалась равной всего
0,35. Частота аллеля В у коров линии Хильтьес Адема 37910 составляет 0,41. У дочерей быкапроизводителя Шелеста 241 линии
Вис Бэк Айдиал 1013415 наблюдается наименьшая концентрация аллеля
В – 0,17, в целом по линии – 0,25.
Таким образом, частота аллеля
В в целом оказалась ниже в голштинских линиях.
Для увеличения молочной
продуктивности коров данное племпредприятие использовало 11 быков,
которые представляли четыре линии: Вис Бэк Айдиал 1013415, Монтвик Чифтейн 95679, Аннас Адема
30587 и Хильтьес Адема 37910.
Молочная продуктивность коров разного происхождения представлена в таблице 3.
Таблица 3 – Молочная продуктивность коров черно-пестрой породы разного происхождения
2
Шаг 1
Шелест
241
Итого по линии
Монтвик
Чифтейн
95679
Порох
600016
Амадей
867
Геолог
162
Итого по линии
n, гол.
1
Вис Бэк
Айдиал
1013415
Генотип дочерей
Линия
Кличка и
инв. №
быков
В среднем по лактациям
3
АВ
АА
АВ
АА
АВ
АА
АВ
ВВ
4
4
9
2
9
6
12
5
3
5
4547,1±270,1
5481,1±184,0
5022,0±370,0
5481,1±184,0
4705,4±219,8
5264,1±178,9
4610,3±141,0
5453,2±499,3
6
3,78±0,02
3,85±0,06
3,79±0,06
3,85±0,06
3,75±0,04
3,95±0,06
4,08±0,19
3,83±0,02
7
171,8±0,02
210,5±6,1
190,1±10,8
210,5±6,1
176,7±9,9
207,8±7,1
188,9±13,3
208,8±18,9
8
2,92±0,13
3,01±0,05
3,14±0,09
3,01±0,05***
3,07±0,01***
3,02±0,03*
2,99±0,08
3,12±0,03*
9
133,5±12,9
165,1±6,7
158,2±16,0
165,1±6,7
144,7±7,1
159,0±6,2
137,6±4,8
170,2±16,9
АВ
2
4863,3±22,3
4,18±0,07
203,0±2,2
2,92±0,11
141,9±0,1
АА
АВ
ВВ
АА
7
3
4
20
4557,0±75,8***
5189,7±101,3
5685,0±75,7***
4980,2±134,6
3,88±0,06 177,0±4,1***
3,71±0,13* 192,5±9,4
3,89±0,12 221,0±7,4***
3,79±0,01
188,9±5,3
2,94±0,04*
3,09±0,05*
3,02±0,04
3,09±0,003
134,0±3,0***
160,2±5,0
171,0±4,8***
153,7±4,2
Удой,
кг
Жир,
%
Мол. жир,
кг
Белок,
%
Мол. белок,
кг
12
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
1
Продолжение таблицы 3
2
Итого по линии
Аннас
Адема
30587
Аризон
3417
Вертолет
3
284
Индикатор 3401
Итого по линии
Хильтьес
Адема
37910
Форстер
459
Итого по линии
3
АВ
ВВ
АА
АВ
АА
АВ
ВВ
АА
АВ
ВВ
АА
АВ
ВВ
АА
АВ
ВВ
АА
АВ
ВВ
4
12
8
2
3
4
17
5
3
2
4
9
22
9
4
5
2
4
5
2
5
6
4789,7±101,3 3,77±0,02
5361,5±282,5 3,75±0,04
4834,5±122,8 3,88±0,09
4667,1±361,2 3,69±0,07*
5123,8±257,3* 3,92±0,08
4780,6±145,5* 3,86±0,06
5302,0±182,3 3,96±0,09
4342,0±113,2 3,93±0,15
4799,8±94,0 3,73±0,06*
4735,6±212,2 3,81±0,05
4809,6±161,1 3,75±0,02
4766,9±119,5 3,72±0,01
5050,3±163,2 3,71±0,01
5223,5±378,9 4,27±0,25*
4980,9±292,1 3,95±0,19
5213,8±168,3 3,88±0,04
5223,5±378,9 4,27±0,25
4980,9±292,1 3,95±0,19
5213,8±168,3 3,88±0,04
У дочерей быка-производителя
Шелеста 241 линии Вис Бэк Айдиал
1013415 с генотипом АА по сравнению с животными с генотипом АВ
значения всех показателей молочной
продуктивности были выше, кроме
содержания белка в молоке – 3,14%,
что на 0,13% больше, чем у дочерей
с генотипом АА, достоверных различий выявлено не было.
По всем показателям молочной продуктивности дочери быка
Шелеста 241 с генотипом АВ превосходят дочерей Шага 1. Наибольшие результаты по линии в целом
выявлены у дочерей Шелеста 241 с
генотипом АА, но разница также не
достигла достоверной величины.
В линию Монтвик Чифтейн
95679
входили
пять
быковпроизводителей, но из-за недостаточного количества дочерей в обработку были включены только три
7
180,6±3,6
200,8±18,9
187,8±8,9
172,4±12,1
201,4±13,3
189,1±5,9
210,4±11,1
171,6±2,9
179,2±6,7
180,4±7,8
180,7±6,7
177,2±4,3
187,3±6,5
221,2±12,9
197,4±18,0
202,3±4,5
221,2±12,9
197,4±18,0
202,3±4,5
8
3,07±0,004
3,08±0,01
2,81±0,19
3,17±0,14
2,94±0,05
2,93±0,05
2,99±0,10
2,74±0,16
3,04±0,02
3,05±0,03
3,07±0,003
3,07±0,003
3,07±0,002
2,88±0,17
3,16±0,16
3,03±0,07
2,88±0,17
3,16±0,16
3,03±0,07
9
147,1±3,1
165,1±8,7
135,8±5,7
148,2±13,8
150,5±7,8
140,4±4,4*
158,2±5,0*
120,4±10,3
145,9±3,9
144,8±7,6
147,7±4,9
146,5±3,7
155,2±5,1
151,6±17,5
156,6±9,0
157,9±1,5
151,6±17,5
156,6±9,0
157,9±1,5
быка – Амадей 867, Геолог 162 и
Порох 600016.
Все возможные генотипы были выявлены у дочерей быков Геолога 162 и Пороха 600016. Потомки
Геолога 162 с генотипом ВВ достоверно превосходили животных с генотипом АА по удою на 1128,0 кг
молока (р≤0,001), содержанию молочного жира – на 44,0 кг (р≤0,001)
и молочного белка – на 37,0 кг
(р≤0,001). Наиболее высокое содержание белка в молоке было выявлено у дочерей с генотипом АВ –
3,09%, что достоверно превышает
данный показатель у дочерей с генотипом АА на 0,15% (р≤0,05).
Среди
дочерей
быкапроизводителя Пороха 600016 лидерами по удою были коровы с генотипом ВВ, они превосходили животных с генотипами АА и АВ, но различия не были достоверными. Наи13
ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА
2015 №3
более высокое содержание белка в
молоке – 3,12% – также было выявлено у коров-дочерей с генотипом
ВВ, что больше, чем у потомков с
генотипом АА, на 0,10% (р≤0,05).
Из анализа показателей молочной продуктивности потомков
производителей из линии Монтвик
Чифтейн 95679 с генотипом АВ
наименьшие результаты по количеству молока были выявлены у коровдочерей быка Пороха 600016. Содержание белка в молоке у дочерей
Амадея 867 – самое низкое по линии, их превосходили дочери с генотипами АВ и ВВ производителей
Пороха 600016 и Геолога 162. По
количеству молочного жира дочери
Геолога 162 с генотипом АА характеризовались наименьшим результатом по линии. Дочери Пороха
600016 с генотипом ВВ имели наивысшее содержание белка. В результате по линии Монтвик Чифтейн
95679 наблюдаем превосходство коров с генотипом ВВ по беталактоглобулиновому локусу, которые характеризуются наибольшими
показателями по удою, а следовательно, выходу молочного жира и
белка, в сочетании с высокой белковомолочностью. Таким образом, для
увеличения молочной продуктивности коров желательно использовать
быков-производителей Геолога 162
и Пороха 600016.
К линии Аннас Адема 30587
принадлежат
три
быкапроизводителя: Аризон 3417, Вертолет 3284 и Индикатор 3401. Дочери
Вертолета 3284 с генотипом ВВ пре-
восходят по всем показателям молочной продуктивности дочерей с
другими генотипами. По удою дочери с генотипом ВВ превосходят дочерей с генотипом АВ на 521,4 кг
(р≤0,05). Привлекают внимание данные потомков Аризона 3417 с генотипом АА, которые по всем показателям, кроме содержания и количества белка в молоке, превосходят
дочерей с генотипом АВ, у коровдочерей с генотипом АВ было выявлено наибольшее содержание белка
по линии – 3,17%.
В целом по линии Аннас Адема 30587 наивысшие показатели были выявлены у коров с генотипом
ВВ, они превосходят животных с генотипами АА и АВ по удою, количеству молочного жира и белка, но
различия оказались недостоверными.
К линии Хильтьес Адема
37910 в наших исследованиях относился только бык-производитель
Форстер 459, учтено одиннадцать
его дочерей. Преимущество по всем
показателям, кроме содержания и
выхода белка, было выявлено у дочерей данного быка-производителя с
генотипом АА. Наивысшим содержанием жира – 4,27% – характеризовались дочери с генотипом АА, которые достоверно превосходили по
данному показателю коров-дочерей
с генотипом АВ (на 0,32%), и дочерей Индикатора 3401 (p≤0,05), Геолога 162 (p≤0,05), Аризона 3417
(p≤0,05). Примерно одинаковыми
показателями удоя характеризуются
дочери с генотипом ВВ и АА (5213,8
14
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
и 5223,5 кг молока соответственно).
Преимущество по содержанию белка
в молоке было выявлено у коровдочерей с генотипом АВ – 3,16%.
Следует отметить, что в данном стаде преобладают чернопестрые коровы с гетерозиготным
генотипом АВ (42,1%). По стаду было выявлено только 18,7% коров с
желательным генотипом ВВ.
Таким образом, использование
аллельных вариантов гена беталактоглобулина позволяет проводить селекцию непосредственно на
уровне ДНК в качестве дополни-
тельного критерия отбора животных.
Для увеличения молочной продуктивности в стаде племенного репродуктора целесообразно использовать
коров-дочерей с генотипом ВВ гена
бета-лактоглобулина, происходящих
от
голштинских
быковпроизводителей Пороха 600016 и
Геолога 162. Преимущественное использование быков-производителей,
несущих аллельный вариант В в своем геноме, будет способствовать повышению показателей молочной
продуктивности
коров
чернопестрой породы.
Список литературы
1. Генетика / Е.К. Меркурьева, З.В.
Абрамова, А.В. Бакай и др. – М.: Агропромиздат, 1991. – 446 с.
2. Зиновьева Н.А. Введение в молекулярную генную диагностику сельскохозяйственных животных / Н.А. Зиновьева,
Е.А. Гладырь, Л.К. Эрнст и др. // Сб. науч.
тр. ВИЖ. – Дубровицы, 2002. – 112 с.
3.
Калашникова
Л.А.
ДНКтехнологии оценки сельскохозяйственных
животных / Л.А. Калашникова, И.М. Дунин, В.И. Глазко. – Московская обл., Лесные Поляны: ВНИИплем, 1999. – 148 с.
4. Меркурьева Е.К. Биометрия в селекции и генетике сельскохозяйственных
животных / Е.К. Меркурьева. – М.: Колос,
1990.
5. Урядников М.В. Связь полиморфизма генов каппа-казеина и гормона соматотропина с хозяйственно-полезными
признаками коров черно-пестрой породы /
М.В. Урядников: дис. канд. биол. наук. –
СПб., 2011. – 116 с.
6. Хабибрахманова Я.А. Полиморфизм генов молочных белков и гормонов
крупного рогатого скота / Я.А. Хабибрахманова: дис. канд. биол. наук. – М., 2009. –
123 с.
7. Шапканова Е.В. Использование
молекулярно-генетических маркеров беталактоглобулина в селекции коров чернопестрой породы Псковской области / Е.В.
Шапканова: дис. канд. биол. наук. – СПб.,
2011. – 131 с.
8. Medrano J.F. Polymerase chain reaction amplification of bovine ß-lactoglobulin
genomic sequences and identification of genetic variants by RFLP analysis / J.F.
Medrano, E. Aguilar-Cordova. – Animal Biotechnology, 1990.
E-mail: nauka@vgsa.ru
182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина, д. 2, Великолукская ГСХА
Тел.: (81153) 7-28-51
15