Введение к работе
Актуальность проблемы. Наибольшее значение для продуктивности сельскохозяйственных животных имеют количественные признаки, проявление которых контролируется генами, расположенными в QTL – локусах количественных признаков. Исследования QTL имеют значение как для общей генетики, одним из разделов которой является генетика количественных признаков, так и для практической селекции, поскольку позволяют маркировать хозяйственно ценные признаки и создавать системы для маркерной селекции. В предшествующие годы проведен ряд экспериментов по позиционному клонированию района хромосомы 4 домашней курицы, содержащего QTL толщины скорлупы на 53 неделе жизни (ST53). Методом гибридологического анализа косегрегации микросателлитных ДНК-маркеров и количественных признаков определены маркеры интервалов генетической карты (районов хромосом), контролирующих QTL ST53 (Wardecka et all. 2003). Химаниной и др. (2008) идентифицировано 20 генов, являющихся позиционными кандидатами для признака ST53. У кур неспециализированной породы польская зеленоногая были выявлены достоверные (на уровне значимости 0,01) двукратные различия между группами с тонкой и толстой скорлупой яйца по уровню экспрессии последовательности CR523443. Коэффициент корреляции между уровнем экспрессии этой последовательности и толщиной скорлупы составил 0,85 (Химанина и др., 2008). Барковой О.Ю. и др.(2011) получены последовательности 6 пар праймеров для амплификации последовательностей вне и внутри EST СR523443, удовлетворяющих условиям секвенирования. В результате с помощью секвенирования этих областей выявлено 6 сайтов однонуклеотидного полиморфизма (SNP), из них 5 – вне СR523443 (S2_1, S3_1, S3_2, S3_3 и S3_4) и 1 — в внутри ее (S6_1). Методом ПЦР с использованием аллелеспецифических праймеров проведен анализ связи обнаруженных в представленной работе rSNP с толщиной скорлупы яйца у домашней курицы. Выявлены достоверные различия по частотам аллелей полиморфных сайтов ST2_1, ST3_1, ST3_2 и ST3_3 в группах кур породы род-айленд с толстой и тонкой скорлупой яйца (Баркова О. Ю. и др. 2011).
В исследовании А. Волк и соавт. (Wolc A. et all. 2012) была использована математическая модель Bayes-B, для идентификации хромосомных районов, обуславливающих изменчивость веса яйца курицы. Генотипирование осуществлялось с помощью SNP чипа 60К. Всего выявлено 24.425 SNP на поголовье 2900 кур. В результате проделанной работы ими был выявлен мажорный QTL маркированный rs14491030 на хромосоме 4, оказывающий сильное влияние на вес яйца домашней курицы. Он ассоциировал с генетической изменчивостью веса яйца до 38,5 % (Р < 0,03). Связь данного района на хромосоме 4 с весом яйца ранее была упомянута у (Tuiskula-Haavisto et.al.,2002), (Arango et.al.,2008).
Представленная работа посвящена поиску связи аллельных вариантов SNP2-1 и SNP3-1, расположенных рядом с последовательностью CR523443, и SNP rs14991030 c признаками яйца домашней курицы.
Цели и задачи исследования. Целью данной работы является выявление маркеров (SNP) количественных признаков качества яйца и изучение связи аллелей маркеров с признаками яйца на 30-ой, и 60-ой неделе жизни курицы-несушки.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1.Выполнить молекулярно - генетический анализ in silico последовательности CR523443
2.Выполнить молекулярно - генетический анализ in silico локализацию последовательности rs14491030 в четвертой хромосоме кур.
3.Определить связь SNP-2_1, SNP-3_2 и rs14991030 c признаками яйца домашней курицы.
4.Рассчитать частоты встречаемости аллелей SNP и эффект замещения выявленных аллелей полиморфных сайтов в трех линиях кур.
5.Предварительно определить ген ответственный за наблюдаемую связь эффектов SNP – маркеров с признаками качества яйца
Научная новизна работы. Выявлено достоверное влияние аллели SNP2_1 на толщину скорлупы, массу яйца 60 недель, яйценоскость 60 недель. QTL, маркированный SNP2_1, имеет плейотропный эффект на признаки качества яйца. Для признака толщина скорлупы аллель Т SNP2_1 является доминантной по отношению к аллели С. Замещение аллеля С на Т приводит к увеличению толщины скорлупы и яйценоскости кур, но к уменьшению массы яйца.
Анализ in silico показал что SNP rs14491030 находится в гене NCAPG (не -SMC субъединице CAP-G комплекса конденсина I) в позиции 78775527 п. н. Впервые выявлено, что аллели rs14991030 гена NCAPG имеют достоверную связь с массой и процентом скорлупы, а также с толщиной скорлупы домашней курицы. Замещение аллеля G на A приводит к увеличению массы, толщины скорлупы и процента массы скорлупы по отношению к массе яйца. При этом, достоверного отрицательного влияния на изученные признаки замены аллеля G на A не выявлено. Таким образом, rs14991030 может быть рекомендован для использования в селекции кур несушек.
Теоретическая и практическая ценность работы. Материалы данного исследования могут быть использованы в учебном процессе в высших учебных заведениях биологического, сельскохозяйственного и ветеринарного профилей. Полученные результаты могут быть использованы на практике птицеводческими предприятиями. Выявленные мажорные QTL (локусы количественных признаков) могут быть использованы для оптимизации системы молекулярных маркеров для маркерной селекции несушек, для предварительного отбора родительских особей с заведомо благоприятным генотипам по хозяйственно-важным признакам, отбор потомства с первых дней жизни до проявления данных признаков) имеющим важное экономическое значение, таким как толщина скорлупы, масса яйца и яйценоскость у домашней курицы. Данные исследования можно использовать в геномной селекции по признакам качества яйца, что позволит добиться существенного прогресса в биотехнологии птицеводства и избежать необходимости приобретения кроссов из зарубежных стран.
Апробация работы. Материалы работы были представлены на третьем ежегодном всемирном конгрессе сельского хозяйства (Китай, 2013). Результаты периодически докладывались на семинарах отдела молекулярной генетики и биотехнологии ГНУ ВНИИГРЖ РАСХН. Исследования проводили в соответствии с планом научно-исследовательской работы ГНУ ВНИИГРЖ РАСХН по теме «Разработать систему молекулярно-генетических маркеров, обеспечивающих повышение эффективности селекции сельскохозяйственных животных» (номер государственной регистрации 01.200.118843).
Публикация результатов. Материалы, представленные в диссертации, были опубликованы в научных журналах «Известия СПб ГАУ» и “Генетика”. Всего по теме работы опубликовано 3 печатные работы, из них 2 статьи и 1 тезис.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста, включает 24 таблиц, 4 рисунков и состоит из следующих разделов: «Введение», «Обзор литературы», «Материал и методы», «Результаты», «Обсуждение», «Выводы», «Практические предложения» и «Список литературы». Список цитированной литературы насчитывает 8 русских и 148 иностранных источников.
