Сулимова Г.Е., Федюнин А.А., Климов Е.А., Столповский Ю.А

УДК 636.2.033.082:575.113
ОЦЕНКА ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ОТЕЧЕСТВЕННОГО СКОТА ПО
ПРИЗНАКАМ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА МЯСА НА ОСНОВЕ ДНК-МАРКЕРНЫХ СИСТЕМ
Сулимова Г.Е., Федюнин А.А., Климов Е.А., Столповский Ю.А.
Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН, Москва, Россия
Оценен генетический потенциал 7 отечественных пород крупного рогатого скота с
помощью межмикросателлитного анализа и ДНК полиморфизма генов, ассоциированных с
мясной продуктивностью. Предложено использование дуплекс-специфичной нуклеазы для
оценки аллельного состояния генов LEP, GH, SCD и RORC.
Ключевые слова: крупный рогатый скот, ДНК-маркеры,
продуктивность
Проблемы биологии продуктивных животных, 2011, 1: 62-64
ISSR-анализ,
мясная
Введение
Развитие мясного животноводства в России в рамках реализации приоритетной
национальной программы «Развитие агропромышленного комплекса» предусматривает не
только увеличение объемов производства мяса, но и улучшение его качества. Качество мяса
крупного рогатого скота (КРС) в первую очередь определяется такими показателями как
мраморность (накопление внутримышечного жира) и нежность (в том числе состав жирных
кислот). Сравнительная генетическая характеристика разных пород скота проводилась с
использованием маркеров, позволяющих оценивать геном животных и генофонд породы в
целом (ISSR-фингерпринтинг – мультилокусный межмикросателлитный анализ ДНК), и
локус-специфичных маркеров, ассоциированных с формированием мясной продуктивности.
Метод ISSR-фингерпринтинга позволяет тестировать одновременно до 40 локусов,
отличается простотой, быстротой анализа и хорошей воспроизводимостью, что позволяет
использовать его для массового скрининга (Столповский и др., 2009, 2010).
Вся совокупность данных показывает, что генофонд пород КРС, различающихся по
направлению продуктивности, имеет характерные особенности, что позволяет выявлять не
только породы, но и отдельные стада, более пригодные для использования их в селекции по
улучшению параметров мясной продуктивности отечественного скота.
Получение высококачественного мяса определяется генетическим потенциалом
животных и условиями кормления. Для генов гормона роста (GH), С-рецептора ретиноевой
кислоты, (RORC) и стирол-CoA десатуразы (SCD) показаны конкретные ассоциации с
различными показателями качества мяса (мраморность и нежность). Нуклеотидная замена С
на G в 5-м экзоне гена GH, ведущая к аминокислотной замене Val на Leu, ассоциирована с
приростом живой массы и отложением жира в мышечной ткани (мраморность). Генотип GG
у КРС ассоциирован с мраморностью. Большой вес туши и пониженная мраморность мяса
характерны для животных с генотипом СС (Tatsuda et al., 2008). Для двух однонуклеотидных
замен (SNP) в гене RORC. А на G в 6-м интроне гена (локус RORC-G) и G на А в 1-м экзоне
(локус RORC-А) − показаны ассоциации с мраморностью мяса. С повышенной
мраморностью ассоциированы генотипы АА по локусу RORC-G и GG по локусу RORC-А
(Barendse et al., 2007). В гене SCD описана замена Т на С, приводящая к замене
аминокислоты Val на Ala (Kelsey et al., 2003). Лучшими вкусовыми качествами обладает
мясо КРС с генотипом СС, которое содержит обладающую более низкой температурой
плавления олеиновую кислоту, что делает внутримышечный жир более мягким. Однако все
перечисленные работы были сделаны на животных японской черной породы. Разводимые в
России и сопредельных странах породы КРС не охарактеризованы по генам, ответственным
за качество мяса.
Целью данной работы была сравнительная характеристика генофонда пород КРС
различных направлений продуктивности и разработка теоретических и методологических
подходов к созданию высокоэффективной ДНК-тест-системы для отбора перспективных
животных и создания племенного ядра в животноводческих хозяйствах мясного
направления.
Материалы и методы
Изучение полиморфизма генов, определяющих качество мяса, и сравнительная
геномная характеристика были проведены на породах КРС разного направления
продуктивности: калмыцкой (мясная, n=60), казахской белоголовой (мясная, n=79),
голштинской (молочная, n=105), в популяциях монгольского скота из Хогорого (мясомолочная, n=47) и Южного Гоби (молочно-мясная, n=47), у зебувидных гибридов опытного
хозяйства РАН «Снегири» (n=95) и в популяции животных «русская белоголовая» (n=80),
формирующейся в настоящее время как порода мясного направления продуктивности.
Полиморфизм генов изучали методом ISSR-фингерпринтинга с использованием праймеров
(AG)9C и (GA)9C (Столповский и др., 2010). Для анализа полиморфизма генов GH, SCD и
RORC использовали ПЦР-ПДРФ. В ходе разработки ДНК-тест-системы для отбора
племенных животных по генам LEP, GH, SCD и RORC использовали новую технологию на
основе ПЦР с флуоресцентно-мечеными зондами и последующей обработкой дуплексспецифичной нуклеазой.
Результаты и обсуждение
Характеристика генофонда пород КРС. Проведен сравнительный геномный анализ
пород КРС молочного и мясного направлений продуктивности с использованием ISSRфингерпринтинга. Показано, что породы КРС мясного и молочного направления
продуктивности достоверно различаются по спектру и частотам ISSR-фрагментов, по среднему
числу фрагментов, доле полиморфных фрагментов и уровню гетерозиготности. Исследованные
породы разного направления продуктивности формировались в отдельные кластеры.
Выявлены частоты аллелей и генотипов генов GH, RORC и SCD. Наиболее
предпочтительный для признака «мраморность мяса» генотип GG гена GH обнаружен у всех
изученных пород (табл. 1).
Во всех изученных выборках встречается хозяйственно ценный генотип АА локуса
RORC-G гена RORC; наиболее широко он представлен в популяциях русской белоголовой и
казахской белоголовой породы. Нежелательный для мясного скотоводства аллель A локуса
RORC-А гена RORC обнаружен только у калмыцкой породы. Аллель С гена SCD,
являющийся желательным как для мясного, так и молочного скотоводства, обнаружен у всех
изученных пород.
Таблица 1. Частоты генотипов генов GH, RORC и SCD
Порода
Калмыцкая
Монгольская
«Хогорого»
Монгольская
«Гоби»
Голштинская
Русская
белоголовая
Казахская
белоголовая
Генотип GH
G/G* C/G
0,783 0,200
C/C
0,017
Генотип RORC-G
A/A* A/G
G/G
0,267 0,533 0,2
Генотип RORC-A
G/G* A/G
A/A
0,917 0,067 0,016
Генотип SCD
C/C* C/T
0,333 0,45
T/T
0,217
0,750
0,250
0
0,231
0,712
0,057
1,000
0
0
0,143
0,536
0,321
0,780
0,200
0,020
0,200
0,780
0,020
1,000
0
0
0,080
0,860
0,060
0,867
0,133
0
0,467
0,476
0,057
1,000
0
0
0,382
0,618
0
0,488
0,475
0,037
0,713
0,250
0,037
-
-
-
-
-
-
0,633
0,316
0,051
0,608
0,367
0,025
-
-
-
-
-
-
Зебувидные
0,589 0,379 0,032 0,284 0,600
гибриды
Примечание: * – желательные генотипы.
0,116
-
-
-
-
-
-
Калмыцкая порода обладает наибольшим генетическим разнообразием и имеет в
своем генофонде все генотипы по исследованным генам. Наличие желательных
комплексных генотипов показано во всех изученных выборках.
Разработка высокоэффективной ДНК-тест-системы. В ходе разработки
теоретических и методологических подходов к созданию высокоэффективной ДНК-тестсистемы для отбора племенных животных по генам LEP, GH, SCD и RORC, наиболее
перспективной оказалась инновационная технология на основе ПЦР с флуоресцентномеченными зондами. Нами подобраны эффективные зонды и праймеры для тестирования
аллелей: RORCG-A и RORCG-G. В остальных случаях использование ПЦР с
флуоресцентно-меченными зондами для генотипирования животных не давало адекватных
результатов. Для решения задачи был выбран метод детекции SNP с использованием
термостабильной дуплекс-специфичной нуклеазы, расщепляющей только полностью
гомологичные фрагменты ДНК (Shagin et al., 2002); при наличии замены расщепления не
происходит. Подобраны праймеры, условия амплификации и зонды для замен в генах LEP,
GH, SCD и RORC. Таким образом, нами разработаны теоретические и методологические
подходы к созданию высокоэффективной ДНК-тест-системы для отбора племенных
животных по генам, определяющим признаки высокого качества мяса.
Работа выполнена при поддержке РФФИ; проект№ 09-04-13902-офи_ц.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ЛИТЕРАТУРА
Столповский Ю.А., Лазебный О.Е., Столповский К.Ю., Cулимова Г.Е. Применение метода ISSRPCR для оценки популяционной структуры, идентификации и сходства генофондов пород и
видов доместицированных животных. Генетика, 2010, 46(6): 825-833.
Столповский Ю.А., Ахани Азари M., Кол Н.В., Рузина М.Н., Столповский К.Ю., Cулимова Г.Е.,
Глазко В.И. Сравнительное исследование полилокусных спектров фрагментов ДНК,
фланкированных участками микросателлитных локусов (ISSR-PCR) у пород крупного рогатого
скота. Известия ТСХА, 2009, 3: 89–97.
Barendse W., Bunch R.J., Kijas J.W., Thomas M.B. The effect of genetic variation of the retinoic acid
receptor-related orphan receptor C gene on fatness in cattle. Genetics, 2007, 175(2): 843-853.
Kelsey J.A., Corl B.A., Collier R.J., Bauman D.E. The effect of breed, parity and stage of lactation on
conjugated linoleic acid (CLA) in milk fat from dairy cows. J. Dairy Sci., 2003, 86: 2588-2597.
Shagin D.A., Rebrikov D.V., Kozhemyako V.B., Altshuler I.M., Shcheglov A.S., Zhulidov P.A.,
Bogdanova E.A., Staroverov D.B., Rasskazov V.A., Lukyanov S. A novel method for SNP detection
using a new duplex-specific nuclease from crab hepatopancreas,. Genome Research 2002, 12: 19351942.
Tatsuda K., Oka A., Iwamoto E., Kuroda Y., Takeshita H., Kataoka H., Kouno S. Relationship of the
bovine growth hormone gene to carcass traits in Japanese black cattle. J. Anim. Breed. Genet., 2008,
125(1): 45-49.
Поступило в редакцию: 29.12.10
Получено после доработки: 28.1.11
Evaluation of cattle genetic potential of for traits of good quality meat
on the basis of DNA-markers
Sulimova G.E., Fedunin A.A., Klimov E.A., Stolpovski Yu. A.
Vavilov Institute of General Genetics RAS, Moscow, Russia
SUMMARY. The gene pools of 7 native cattle breeds were estimated on the basis of ISSRfingerprinting and polymorphism in genes associated with meat production. The use of duplexspecific nuclease for detection of SNPs in genes LEP, GH, SCD and RORC is offered.
Keywords: cattle, DNA-markers, ISSR - fingerprinting, meat quality
Probl. Biol. Prod. Anim. (Russia), 2011, 1: 62-64