Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 10
1.1 Дерматоглифы носогубного зеркала 10
1.1.1 История, развитие и современное состояние исследований по изучению феногенетики дерматоглифов 10
1.1.2 Дерматоглифы как возможная сигнальная полигенная система в разнообразии признаков молочной продуктивности и родственной принадлежности 23
1.2. Микросателлитные локусы генома 37
1.3 Молекулярный мультилокусный анализ 63
2 Материал и методы исследований 72
3 Результаты исследований 76
3.1 Дерматоглифы носогубного зеркала крупного рогатого скота 76
3.1.1 Частоты встречаемости различных дерматоглифических характеристик носогубного зеркала у животных с разными генотипами каппа-казеина и бета-лактоглобулина 76
3.1.2 Дерматоглифы носогубного зеркала как индивидуальные маркеры животных 82
3.1.2.1 Кодирование фенотипов носогубного зеркала 82
3.1.2.2 Дерматоглифическая характеристика носогубного зеркала молодняка голштинской породы разного возраста 86
3.1.2.3 Сезонная повторяемость дерматоглифов коров 92
3.1.3 Использование дерматоглифов носогубного зеркала в качестве маркера родственной принадлежности 93
3.1.3.1 Дерматоглифическая характеристика животных разных пород 93
3.1.3.2 Дерматоглифический мониторинг скота черно-пестрой породы 98
3.1.3.3 Линейная дерматоглифическая характеристика коров 101
3.1.3.4 Дерматоглифическая характеристика дочерей быков-производителей 103
3.1.3.5 Характеристика родственных пар 109
3.1.3.6 Определение вероятного отца при сопоставлении фотоотпечатков матери и потомка 117
3.1.3.7 Дерматоглифическая характеристика чистопородных и помесных по голштинской породе коров 127
3.1.3.7.1 Дерматоглифическая характеристика черно-пестрых коров с разной долей крови по голштинской породе 127
3.1.3.7.2 Дерматоглифическая характеристика чистопородных голштинов 134
3.1.4 Взаимосвязь дерматоглифических особенностей носогубного зеркала с хозяйственно-полезными признаками черно-пестрых коров 137
3.1.4.1 Молочная продуктивность черно-пестрых коров с разными характеристиками дерматоглифов носогубного зеркала 137
3.1.4.2 Живая масса ремонтного молодняка и взрослых животных 145
3.1.4.3 Половая принадлежность приплода, появление двоен и мертворожденных телят 151
3.1.4.4 Продолжительность использования коров черно-пестрой породы с различными дерматоглифическими характеристиками носогубного зеркала 155
3.2 Полиморфизм микросателлитных локусов 166
3.2.1 Полиморфизм микросателлитных локусов черно-пестрой порода, отдельных лшшй и бьжов-проговодителей 166
3.2.2 Полиморфизм микросателлитных локусов у коров с различным генотипом каппа-казеина и бета-лактоглобулина 190
3.2.3 Полиморфизм микросателлитных локусов у коров с различными дерматоглифическими особенностями носогубного зеркала 201
3.3 Характеристика черно-пестрой породы по полиморфизму фрагментов молекулярного мультилокусного анализа 246
3.3.1 Характеристика черно-пестрой породы и отдельных родственных групп по частотам встречаемости-AG-ISSR-анализа 246
3.3.2 Дифференциация дерматоглифических фенотипов носогубного зеркала животных на основе AG-ISSR маркера 259
4 Экономическое обоснование результатов исследования 282
Выводы 283
Предложения производству 287
Список использованной литературы 288
- История, развитие и современное состояние исследований по изучению феногенетики дерматоглифов
- Дерматоглифическая характеристика животных разных пород
- Полиморфизм микросателлитных локусов черно-пестрой порода, отдельных лшшй и бьжов-проговодителей
- Дифференциация дерматоглифических фенотипов носогубного зеркала животных на основе AG-ISSR маркера
Введение к работе
Актуальность темы. Интенсификация селекционных процессов неразрывно связана с использованием достижений современной генетики, непосредственным включением в программы совершенствования существующих и создания новых пород, типов, линий сельскохозяйственных животных. Селекция крупного рогатого скота в большей степени преследует цель достижения программируемых результатов объединения высокого потенциала продуктивности с приспособленностью к эксплуатации в условиях промышленных технологий. При этом возрастает значение объективного контроля за ходом породообразовательного процесса, уточнения и расширения представления о селекционируемом материале.
Авторитет генетики как науки неоспорим, особенно ее нового подраздела – ДНК-технологии. Ее значение возрастает с каждым годом, и, несомненно, эта отрасль науки стала ведущей в XXI столетии (В.И. Глазко, И.М. Дунин и др., 2001). Успехи в развитии генетических исследований обусловлены наличием информативных генетических маркеров, наследование которых прослеживается в скрещивании; генов, непосредственно не определяющих какой-либо признак, но сопряженных с его изменчивостью и позволяющих выявлять характер его наследования (Г.Е. Сулимова, 1981; Л.А. Калашникова, И.М. Дунин и др., 1999; Н.А. Зиновьева и др., 2003).
Первоначально в качестве генетических маркеров использовались морфологические (фенотипические) признаки. Конец XX века явился временем бурного развития молекулярной биологии. Открытия в области организации и функционирования генома, на первый взгляд далекие от проблем прикладной генетики и селекции, дали мощный импульс их развитию. Внимание многих исследователей (У. Хилберт, Р. Дейвес, Ф. Курильский, А. Максам, Б. Мах, Ф. Ружон, Ф. Сэнгер, С. Тонегава, 1975, 1976, 1977) привлекла возможность использования генетических и молекулярных маркеров для интенсификации селекционного процесса.
Племенная работа все больше выходит на уровень генетического анализа селекционных процессов в породах крупного рогатого скота. Без знания генотипа животного нельзя в полной мере судить о его индивидуальности, наследственности и изменчивости, ориентируясь лишь на фенотипические проявления признаков. Одними из наиболее распространенных методов ДНК-диагностики являются микросателлитный и молекулярный мультилокусный анализы.
Вместе с тем, несмотря на накопленные как в отечественной, так и в зарубежной литературе знания по фенотипической дерматоглифике фенокомплексов носогубного зеркала крупного рогатого скота, их генетической обусловленности, а следовательно, возможности широкого применения в селекции животных, они до настоящего времени почти не используются.
Об узорах носогубного зеркала говорилось еще в греческой и арабской литературе XVII века (Д.Т. Винничук, 1977). Первые научные публикации по кодоминантному наследованию кожного рисунка появились на Украине и в России. Исследования проводили А.К. Кадиев, А.Л. Трофименко, Д.Т. Винничук (1986, 1991, 1994), А.С. Баранов, А.В. Яблоков, В.П. Еремчук (1988), Ю.М. Малофеев, С.П. Ермакова, П.Б. Шестун (2005), Л.Ю. Овчинникова (2008), А. Баранов, М.Сиротина, Л. Мурадова (2008) и другие. Учеными определялись породные и внутрипородные особенности дерматоглифов, проводилась идентификация особей, кодирование феногенотипов. Использование фенотипического разнообразия дерматоглифов носогубного зеркала в селекции крупного рогатого скота обеспечивает повышение точности отбора животных, что, в свою очередь, способствует увеличению эффективности производства продуктов животноводства.
В Северо-Западном регионе комплекс дерматоглифического мониторинга в племенных стадах голштинского, черно-пестрого, красного эстонского и айрширского скота до настоящего времени не изучался. В связи с чем возникла необходимость объективного комплексного анализа технологических, методических и организационных подходов с использованием микросателлитного ДНК-анализа и дерматоглифов носогубного зеркала в селекционной работе с молочным крупным рогатым скотом. Важность перечисленных вопросов и определяет актуальность настоящей работы.
Цель и задачи исследований.
Цель работы заключается в изучении и использовании ДНК-маркеров и дерматоглифического полиморфизма носогубного зеркала в селекционной работе с молочным крупным рогатым скотом.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
- установить феногенетические варианты дерматоглифов носогубного зеркала у животных голштинской, черно-пестрой, айрширской и красной эстонской пород;
- изучить полиморфизм микросателлитных локусов, провести молекулярный мультилокусный анализ в стаде черно-пестрых коров;
- провести сравнительный анализ на основе генотипирования животных по микросателлитным локусам и дерматоглифическим характеристикам носогубного зеркала;
- провести молекулярный мультилокусный анализ коров, потомков отдельных быков-производителей и животных с разными дерматоглифическими характеристиками;
- дать породные и внутрипородные характеристики узоров носогубного зеркала по типам дерматоглифа, структуре, извитости и направленности борозд, положению складок и окраске;
- провести семейный анализ родословных в парах «сестра-сестра» по отцу и по матери, «мать-дочь», «внучка-внучка», определить вероятного отца в неразрешенных случаях отцовства;
- провести дерматоглифическую идентификацию отдельных особей на основе кодирования фенотипов и сезонной повторяемости узоров зеркала;
- выявить генотипы микросателлитных локусов и дерматоглифических особенностей носогубного зеркала, контролирующих хозяйственно-полезные признаки молочных коров (молочная продуктивность, живая масса, долголетие).
Научная новизна исследований. Впервые проведено генотипирование коров черно-пестрой породы с различными дерматоглифическими характеристиками носогубного зеркала на основе микросателлитного и молекулярного мультилокусного анализов. Определена степень гетерозиготности микросателлитных маркеров и дана оценка возможности их использования для последующего анализа сцепления с локусами хозяйственно-полезных признаков. Впервые в стадах крупного рогатого скота проведена работа по комплексному применению рисунков носогубного зеркала на различных этапах селекционного процесса. Показано значение дерматоглифического анализа для оценки генотипов животных и в формировании генетической структуры пород. Разработаны новые организационные подходы к проведению отбора ремонтного молодняка под контролем феногенетики носогубного зеркала с использованием их для проверки его происхождения в раннем возрасте.
Теоретическое и практическое значение работы.
Результаты исследования полиморфизма микросателлитных маркеров TGLA 126, ETH 185, TGLA 122, ETH 10, ETH 225, TGLA 227, ВМ 1818, ВМ 2113, ВМ 1784 могут быть использованы для поиска локализации локусов, ответственных за формирование признаков молочной продуктивности, сопряженность различных аллельных вариантов микросателлитных маркеров с признаками молочной продуктивности свидетельствует о том, что альтернативные аллели изучаемых локусов ассоциируются с разным количественным проявлением величин признаков. Эта закономерность может быть использована в дальнейшей селекционной работе с линиями, популяциями и породами при отборе животных с желательными генотипами в раннем возрасте, до проведения их оценки по собственной продуктивности и подборе животных при заказных спариваниях.
Наблюдаемый высокий уровень гетерозиготности свидетельствует о высоком уровне генетического полиморфизма ISSR-фрагментов, они могут рассматриваться как перспективные маркеры для исследования внутрипородной генетической изменчивости, идентификации родственных групп животных.
На основе дерматоглифического анализа установлены особенности генетической структуры племенных стад голштинской, черно-пестрой, айрширской и красной эстонской пород, позволяющие повысить эффективность селекции при проведении комплексной оценки генотипа племенных животных. Результаты исследований могут быть использованы при разработке планов селекционно-племенной работы в стадах. Реализация выполненных исследований способствует повышению эффективности селекционного процесса у районированных пород скота Псковской области.
Метод выявления достоверности происхождения потомства с использованием микросателлитных локусов внедрен в СПК-колхозе «Красное знамя» Псковской области. Результаты исследований используются при подготовке специалистов высшей квалификации факультета технологии животноводства ФБОУ ВПО «Великолукская ГСХА». По результатам исследований подготовлена монография «Теоретические основы и практические возможности использования дерматоглифов носогубного зеркала в селекции крупного рогатого скота».
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Породная специфика проявления дерматоглифических фенотипов.
-
Генотипирование черно-пестрых коров с различными характеристиками носогубного зеркала на основе микросателитного и молекулярного мультилокусного анализов.
-
Определение вероятного отца на основе сопоставления дерматоглифических узоров потомка и его матери.
-
Возможность прогнозирования будущей молочной продуктивности животных по особенностям дерматоглифа носогубного зеркала в раннем возрасте.
-
Выявление ошибочных записей в родословных на основе сопоставления результатов микросателлитного, молекулярного мультилокусного и дерматоглифического анализов родителей и их потомков.
Апробация результатов исследований. Материалы диссертации были доложены, обсуждены и одобрены на международных научно-практических конференциях «Исследования молодых ученых в решении проблем животноводства» (Витебск, 2003), «Наука – сельскохозяйственному производству и образованию» (Смоленск, 2004), «Агропромышленный комплекс: состояние и перспективы развития» (Великие Луки, 2005), «Научное наследие П. Кулешова и современное развитие зоотехнической науки и практики животноводства» (Москва, 2006), «Трансферт инновационных технологий в животноводстве» (Орел, 2008), «Вклад молодых ученых в развитие науки» (Великие Луки, 2008, 2010), «Инновационное развитие аграрного сектора экономики: взгляд молодых ученых» (Курск, 2009), «Научное обеспечение агропромышленного производства» (Курск, 2010).
Публикации материалов диссертации. Материалы исследований, представленные в диссертации, опубликованы в 40 научных работах, в том числе в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК РФ, – 10, монографии.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 320 листах печатного набора, содержит 79 таблиц, 22 рисунка, состоит из введения, обзора литературы, результатов исследований, выводов, практических предложений производству, списка литературы. Список используемой литературы включает 325 наименований, в том числе 115 – на иностранных языках.
История, развитие и современное состояние исследований по изучению феногенетики дерматоглифов
В настоящее время в стадах крупного рогатого скота необходимо рассматривать два основных фактора повышения их продуктивности: обеспечение оптимальных условий для реализации генотипа; комплекс мероприятий, направленных на быстрейшее совершенствование селекционных программ. Последний представляет интерес как метод научно обоснованной и целенаправленной оценки наследственности (генотипа) животных.
Селекционная работа базируется на знании генотипов животных, о которых судят на основании оценки фенотипов как самих животных, так и фенотипов их предков и потомства. Наиболее точной является оценка генотипа животных на основании фенотипа потомства, т.е. оценка генотипа по качеству потомства. Однако этот вид оценки, в силу ряда биологических особенностей молочного скота, возможно завершить лишь через 3 года после рождения животного. Поэтому особое значение приобретает разработка эффективных приемов и методов прогнозирующего отбора (В.И. Богданович, В.К. Смунева, А.ВІ Коробко и др., 2007).
Но, к сожалению, в связи со сложной генетической обусловленностью количественных признаков, влиянием на них множества генов, селекция по ним часто бывает недостаточно эффективной (Е.Я. Борисенко, М.М. Кот, 1977). По мнению Попова Е.Б. (1991), выход здесь один: «надеть генетические очки» негенетическим разделам биологии, оперирующим с понятиями наследуемости признаков. В 1918 году В. Геккером был введен термин «феногенетика», однако тогда исследования ограничивались, главным образом, морфологическим описанием признаков (К.Г. Газарян, Л.В. Белоусов, 1983). Впоследствии, как наука, появилась фенетика. Ее предмет — внутривидовая изменчивость любых (морфологических, физиологических, биохимических, цитологических и т.п.) признаков, доводимая в конечном итоге до рассмотрения фенотипов как дискретных признаков. Термин «фен» был предложен датским генетиком В, Иогансе-ном для обозначения «простого признака» (Д.Т. Винничук, А.Л. Трофименко, 1995). Он же в 1909 году также определил понятия фенотипа и генотипа, отметив, что фенотип представляет собой результат сложной сети взаимодействий между различными генами и между генами и окружающей средой (Ф. Айала, Д. Кайгер, 1987). Фены -любые дискретные альтернативные вариации признаков и свойств живых организмов, которые на всем имеющемся материале (обязательно многочисленном) далее непод-разделимы без потери качества (А.В. Яблоков, 1980). В литературе встречается также следующее определение: фен - генетически обусловленный признак, т.е. фенотипиче-ское проявление генотипа, может контролироваться одной или несколькими парами аллелей, выражаться как качественно, так и количественно (И.М. Дунин, Э.К. Бороздин, В. А. Епишин и др., 1996).
В основу изучения методов оценки фенов сельскохозяйственных животных положен исторический опыт породной фенетики. Прослеживается стремление при селекции целенаправленно передать те или иные фены потомству, соединить их с ценными хозяйственными свойствами животных. Много известных сегодня пород скота, по мнению А.Л. Трофименко (1991), яркое подтверждение результативности селекции по фенам и их комплексам.
С 1973 года в лаборатории постнатального онтогенеза Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН разрабатывается новое направление исследований - фе-нетика природных популяций (А.С. Баранов и др., 1999). Это направление, находится на стыке двух наук - генетики и зоологии. Его суть — находить фенотипические признаки-маркеры, указывающие нам на генотипические особенности, характеризующие особь, стадо или породу в целом.
Следует отметить, что вспомогательные «селекционные» признаки пока не находят непосредственного использования в практической племенной работе, что объясняется рядом причин (Е.Я. Борисенко, М.М. Кот, 1977). Некоторые из таких признаков по своей природе относятся к количественным и сильно изменяются под давлением многообразных факторов. Часто связь этих признаков с хозяйственно-полезными у животных разных пород и даже стад одной породы неодинакова и значительно меняется в зависимости от условий внешней среды и физиологического состояния живот-ных. Возрастная повторяемость большинства морфологических, физиологических и биохимических показателей слабо изучена, что затрудняет их использование в раннем возрасте животных для прогнозирующей оценки. Кроме того, чем больше учитывается показателей при традиционной селекции животных, тем она оказывается менее эффективной (А.Г. Кудрин, 2009); эффективность одновременного отбора по большому числу признаков обратно пропорциональна квадратному корню из числа этих признаков. Это создает объективные трудности при совершенствовании животных по многим показателям (L.N. Hasel, J.L. Lush, 1942). Однако, чем большее число генетически обусловленных признаков, которые не изменяются или мало изменяются в течение жизни животного, учитывают при отборе, тем выше точность отбора (А.М. Машуров, 1980, 1984). Поэтому, как отмечает Д.К. Беляев (1987), исследование генетической и конкретной средовой детерминации этих фенотипов, их взаимодействия и вклада в продуктивность - важнейшая задача теории селекции.
В фенетике животных можно выделить следующие фенотипы волосяного покрова: локоны на лбу; завитки шерсти на лопатках, на брюхе, в паху; волосяные вихри; фигурные потоки волос. Многие из фенотипов характеризуются как альтернативным состоянием (присутствием — отсутствием), так и полиморфным (белый, черный, серый). В частной генетике крупного рогатого скота описаны различные наследственно обусловленные морфы рогов, копыт, формы ноздрей, ушной раковины; типы постановки ног и корня хвоста, формы головы и спины, постановки глазного яблока, формы вымени и молочного зеркала, строения жевательной поверхности коренных зубов; типы отметин на голове (Д.Т. Винничук, А.Л. Трофименко, 1986; А.Л. Трофименко, 1989,1991).
Среди разных пород и групп скота установлено разнообразие по размещению центров потоков волос, наличию плюшевого покрова и т.п. Имеется разнообразие по числу и расположению млечных желез, вкусовых сосочков на языке, геновариант форм долей печени, поджелудочной железы, желчного пузыря, складчатости железистого эпителия кишечной трубки, строения и топографии мышц, дольчатости легких, рисунков ветвления бронхиального древа, легочного и артериального остова, разнообразного строения дивертикулов гортани, носогубных хоан (А.В. Яблоков, 1980; Р.А. Берг, 1957).
Была изучена частота встречаемости различных морфологических фенотипов -черных и белых «очков», масти животных и челки между рогами, наличия черной каймы на ушах, ремня на хребте и других признаков у животных серой украинской породы (Ю.А. Єтолповский, 1996); белых отметин на лбу, груди, брюхе, вымени; тем-ной окраски груди, головы, темных конечностей и ушей, окраски рогов у красной степной породы в Дагестане (И.М. Касумов; А.К. Кадиев; 1998).
Выделение фенов масти на голове животныхосуществлялось как путем визуального описания, так и с помощью «решетки координат». Цена деления по вертикальной и горизонтальной оси берется равной 1 см, каждое деление подразделяется на три градации: 0,3; 0,5; 0,7.
«Решетка координат» выполняется на любой прозрачной пластинке. При пользовании ею горизонтальная ось совмещается с линией внутренних углов глаз, а вертикальная — с линией, разделяющей левую и правую стороны головы. При описании фенов по фотографиям следует пользоваться «решеткой координат», уменьшенной в соответствии с масштабами фотографии (по масштабному эталону).
«Решетку координат» можно использовать как для выделения и описания; фенов, так и для мечения животных. Не найдено ни одной пары животных, у которых полностью совпала бы конфигурация белых отметин на голове, описанная, с помощью «решетки координат» (В.И. Богданович, А.И1 Чуприс, 1998);
В связи с многочисленностью фенотипов методам» фенетикиїявляютсяі выделение их в общей фенотипической изменчивости; а также количественное изучение их в различных пространственных и других внутривидовьгх группировках-особей.
В целом, как отмечали еще ESfc Борисенко, М.М. Кот (1977), массовое использование морфо-физиологических показателей для оценки животных - дело будущего племенного животноводства.
Особый интерес представляет изучение дерматоглифического полиморфизма носогубного зеркала крупного рогатого скота. Об узорах носогубного зеркала говорится еще в греческой и арабской литературе XVII века (Д.Т. Винничук, 1977). Первые научные публикации появились в начале XX века. Наиболее широко исследования кожного узора носогубного зеркала, именуемого А.К. Калиевым (1974) также «носовым зеркалом», у скота представлены с 1920 по 1937 гг. в Австрии, Англии, Германии и Японии. В России известны работы С.Г. Давьщова (1929, 1934, 1936). Позднее их количество невелико.
Дерматоглифическая характеристика животных разных пород
Дерматоглифическая характеристика животных разных пород представлена в таблице 10.
Красная эстонская и черно-пестрая породы характеризуются высокой концентрацией дерматоглифа «ветка», в то время как в айрширской породе по частоте встречаемости лидирует тип «зерно», составляющий 50%, и лишь на втором месте находится «ветка». Наличие «зернистого» рисунка в таком количестве — предположительно, отличительная1 черта айрширской породы, так как в двух других породах скота эта группа включает наименьшее число особей (приблизительно 5% от числа учтенных).
Красная- эстонская порода выделяется относительно высоким содержанием дерматоглифа «комби» (27,8%). В айрширской и черно-пестрой? породах он встречается с частотой лишь 7-18%.
У черно-пестрых коров обнаруживается 27,4% особей с рисунком «крона», занимающим по встречаемости в данной породе второе место, в красной эстонской породе он выявляется-значительно реже (7,4%) и отсутствует у айрширского скота. Можно отметить также равное содержание дерматоглифов «колосок» и «комби».
Сравнение структуры рисунка у скота черно-пестрой породы двух хозяйств показывает, что в целом она в значительной мере схожа, каждый дерматотип в обеих популяциях представлен величинами, отличающимися на 4-9%. Но, несомненно, существует некоторое разнообразие, объясняющееся, по-видимому, сложной совокупностью различных взаимодействующих факторов: исторических, генетических, хозяйственных. Они оказали влияние на формирование структуры узоров в конкретных хозяйствах.
В целом по частоте встречаемости отдельных типов узора носогубного зеркала можно вьщелить общие закономерности:
преимущественное положение в структуре пород, за исключением айрширской, имеет тип «ветка»;
наименьшая частота встречаемости, исключая айрширский скот, характерна для «зернистого» рисунка;
сходство процентного содержания дерматоглифа «колосок» в изученных породах (14,4-22,5%).
Распределение скота по типам узоров тесно взаимосвязано со следующей выделенной нами категорией: форма валиков. Так, высокая частота встречаемости типа «зерно» в айрширской породе обусловила большое содержание в рисунке кругов и эллипсов. В остальных группах относительное количество округлых кожных гребешков невелико - 7,3-10,9%, причем практически равно для двух пород: 9,3% у красной эстонской и 9,0% у черно-пестрой пород. Эллипсы также часто встречаются в красной эстонской породе, причиной чего является высокая концентрация в стаде, помимо «зерна», типов «колосок» и «комби». Сходная частота встречаемости двух последних типов в стаде черно-пестрого скота ЗАО «Великолукское» привела к несколько иной картине: высокому содержанию коротких полосок (50,-3%). За исключением этого стада во всех остальных учтенных группах чаще отмечаются длинные полоски, что, без сомнения, взаимосвязано с самым распространенным дерматоглифом - «ветка». Наиболее редко на рисунке обнаруживаются многоугольники. Максимальный показатель (14,6%) выявлен у черно-пестрого скота учхоза «Удрайское», минимальный (1,2%) — у красного эстонского скота.
Во всех породах скота, как показывает анализ наших данных, преобладает плотный рисунок, частота встречаемости которого колеблется от 57,1% у айрширско-го скота до 76,6% у черно-пестрого скота учхоза «Удрайское».
Значительные различия между рассматриваемыми породами выявляются по признаку извитости борозд. Так, в айрширской породе наблюдается приблизительно равное содержание сильно и слабо извитых борозд (низкое относительное содержание обоих показателей обусловлено, как отмечалось ранее, наличием 50% животных с типом «зерно», в котором определение извитости и направленности борозд на поверхности зеркала вызывает затруднения в связи с однородностью рисунка). Красная эстонская порода характеризуется преобладанием более чем на одну треть сильно извитых борозд. Для черно-пестрой породы в целом, а также для отдельно взятых хозяйств характерна слабая извитость борозд. Обращает на себя внимание практически равное относительное содержание этого признака в двух хозяйствах.
Распределение рисунков носогубного зеркала по фенотипу направленности борозд очень разнообразно. Среди коров айрширской породы не выявлено животных с направлением вверх, с «периферийным» и «радиальным» - отмечается сходная частота встречаемости (из-за незначительного количества учтенных животных данной породы превосходство численности в одну голову уже приводит к отличию в структуре, равному 7,2%). Красный эстонский скот характеризуется преимущественным содержанием «периферийного» наклона борозд.
Обобщенные данные по черно-пестрой породе показывают весьма сходное распределение по всем выделенным нами категориям. Однако это обусловлено большой специфичностью отдельно взятых хозяйств. Так, если для учхоза «Удрайское» характерно преобладание вертикальных борозд (35,8%), то в ЗАО «Великолукское» - периферийных (39,0%).
В айрширской и красной эстонской породах обнаруживается численное превосходство симметричного рисунка над асимметричным. Так, у айрширского скота 85,7% особей проявляют сходство левых элементов узора правым, но такая-высокая частота1 встречаемости частично обусловлена симметричностью рисунка в дерматоглифе «зерно». Однако подобным образом нельзя объяснить наличие симметричности в красной эстонской породе, так как особи с «зернистым» рисунком составляют в ней лишь 5,6%. Обратная картина наблюдается в черно-пестройпороде, где выявлен лишь 41,0% коров с симметрией узора. Колебания значений в разных хозяйствах отличаются незначительно.
Окраска носогубного зеркала является породным признаком. Так, розовая окраска морды встречается у 78,6% айрширских коров, что в большинстве случаев сочетается с той же окраской самого зеркала. В противоположность этому красный эстонский скот характеризуется преимущественно темной окраской, которая встречается у 94,4% особей. Лишь у одной коровы выявлена светлая окраска зеркала.
В черно-пестрой породе скота преобладает темная окраска, отмеченная у 61,1% коров с небольшими колебаниями в отдельных хозяйствах (56,2-65,6%). Остальные животные имеют светлые отметины вблизи зеркала, но лишь пятая часть поголовья характеризуется светлой окраской самого узора.
Полиморфизм микросателлитных локусов черно-пестрой порода, отдельных лшшй и бьжов-проговодителей
Микросателлитный анализ - один из наиболее перспективных в настоящее время методов ДНК-диагностики.
У черно-пестрого скота изучено 12 микросателлитных локусов. Результаты исследований представлены в таблице 45.
По локусу TGLA 126 выявлено 5 аллелей длиной от 115 до 123 п.н., отличающихся друг от друга на 2 п.н. Наибольшая частота встречаемости отмечена для ал-лельных вариантов 115 (0,4364) и 117 (0,2864).
При анализе ДНК коров изучаемого стада по локусу ILST 005 выявлено только три аллельных варианта длиной от 181 до 185 п.н., отличающихся друг от друга на 2 п.н. Причем, наиболее часто обнаруживается аллель 183 (0,5182), аллель 185 имеется у наименьшего числа животных (0,0909).
При исследовании полиморфизма локуса ЕТН 185 выявлено 11 аллелей.с минимальным и максимальным размерами 220 и 244 п.н. Наибольшая частота встречаемости характерна для аллельных вариантов 234 (0,2000), 230(0,1727) и 228 (0Д591). У единичных животных выявлены аллели 227 (0,0045), 222 (0,0091) и 244 (0,0136).
Для локуса TGLA 122 получено 14 аллелей длиной от 139 до 183 п.н. Наиболее часто обнаруживается аллель 143 (0,3364). Относительно высокой частотойхаракте-ризуются аллельные варианты 149 (0,1727), 151 (0,1545). Единичны у исследуемых животных аллели 169 и 183 (по 0,0045), 171 (0,0091), 173, 161 и 167 (по 0,0136), 147 (0,0182).
При амплификационном анализе по локусу ILST 006 выявлено 13 аллелей. Примечательно, что у 42 коров отсутствует данный локус (38,18% исследованного поголовья). Наибольшее и наименьшее значения исследуемого локуса составили 281 и 309 п.н. Наибольшая частота встречаемости, равная 0,1919, выявлена у аллельного варианта 297. Относительно часто обнаруживаются аллели 295 (0,0909) и 299 (0,0773). Единичны аллели 281,283 и 289, их частота встречаемости составляет 0,0045.
Полиморфизм локуса ETH 10 представлен 9 аллелями длиной от 209 до 226 п.н. I Наиболее часто встречается аллель 219 (0,3091), немногим реже - 221 (0,2045) и 217 і , (0,1773). Только у отдельных животных выявлены аллели 226 (0,0045) и 215 (0,0182). При амплификационном анализе локуса ЕТН 225 выявлено 10 аллелей с мини , мальным размером 138 п.н. и максимальным 160 п.н. Самая большая частота встре чаемости характерна для аллельного варианта 150 (0,3591). Достаточно часто обнару \ живаются аллели 148 (0,2773) и 140 (0,1318). У небольшого поголовья выявлены алле j ли 160 (0,0045), 156 (0,0136) и 152 (0,0182). У исследованных животных определено 13 аллелей локуса TGLA 227. Наибо \ лее часто обнаруживаются аллели 99 (0,2273) и 81 (0,2182). Относительно редки алле ?, ли 75 (0,0091), 95 и 105 (по 0,0182), 85 и 93 (по 0,0227). Размер аллелей составляет от 75 до 105 п.н.
I Было выявлено 12 аллелей локуса ВМ 1818 длиной от 256 до 276 п.н. Наиболь шая частота встречаемости выявлена для аллельных вариантов 262 (0,2636), 266 и 268 (по 0,2273). Единичны аллели 276 (0,0045), 256,258,269,270 (по 0,0091), 272 (0,0136). \ При исследовании полиморфизма локуса ВМ 2113 выявлено 11 аллелей с ми \ нимальным и максимальным размерами 125 и 143 п.н. Наиболее высокой частотой, \ встречаемости характеризуются аллельные варианты 133 и 137 (по 0,2091). Относи \ t тельно часто обнаруживаются аллели 127 (0,1727), 125 (0,1364), 135 и 139 (по 0,1091). \ Только у отдельных животных имеются аллели 142 (0,0045), 131 (0,0091), 129, 141 и ] 143 (по 0,0136).
Полиморфизм локуса ВМ 1784 у исследованных животных был незначитель ным. Нами выявлено только 5 аллелей длиной от 178 до 190 п.н. Наибольшая частота \ встречаемости характерна для аллельного варианта 182 (0,3818). С частотой 0,3136 I встречается аллель 178. Редко обнаруживается аллель 190 (0,0409). \ Наконец, локус SPS 115 представлен 9 аллелями длиной от 242 до 265 п.н. При чем, частота встречаемости аллельного варианта 248 (0,6636) значительно превышает і аналогичные значения других аллелей. Так, аллели 250 и 258 обнаруживаются с час 1 і тотой, равной 0,0864. Только у отдельных животных имеются аллели 252 (0,0045), 242 { (0,0091) и 265 (0,0136).
\ Таким образом, в результате генотипирования коров черно-пестрой породы с использованием 12 микросателлитных маркеров было обнаружено 115 аллелей: 5 аллельных вариантов локуса TGLA 126,3 - ILST 005,11 - ЕТН 185,14 - TGLA 122,13 -ILST 006, 9-ЕТН 10, 10 -ЕТН225, 13 GLA227,12-ВМ 1818, 11 -ВМ2113, 5 -ВМ 1784 и 9 — SPS 115. Среднее число аллелей на локус составило 9,58±0,98.
Данные о фактической и ожидаемой степенях гетерозиготносте по всем микро-сателлитным локусам в исследуемой группе скота представлены в таблице 46.
Из таблицы видно, что фактическая степень гетерозиготности во.всех локусах, за исключением ILST 005 (0,4364), ILST 006 (0,4818) и SPS. 115 (0,4091), оказалась выше 50%. Достоверных различий между фактической и ожидаемой степенями гетерозиготности выявлено не было, что свидетельствует о генетическом равновесии в группе. В целом степень гетерозиготности по отдельным локусам варьирует от 0,4091 (SPS 115) до 0,8455 (TGLA 227) и по большинству локусов незначительно отличается от теоретически ожидаемой.
Проведено сопоставление частот встречаемости исследованных аллелей микро-сателлитных локусов высокопродуктивных коров со средними данными по стаду. Средний удой по стаду составил 5121,64 кг, по группе высокопродуктивных коров -5991,95 кг (р 0,001).
Из таблицы видно, что высокопродуктивные коровы характеризуются большей частотой встречаемости следующих аллелей: 185 (в 1,51 раза) локуса TLST 005, 238 (в 2,40 раза) локуса ЕТН 185,167 (в 1,84 раза) локуса TGLA 122,215 (в 2,06 раза) локуса ЕТН 10,138 (в 1,92 раза) и 160 (в 2,78 раза) локуса ЕТН 225, 85 и 93 (в 1,65 раза) локуca TGLA 227, 256 и 270 (в 2,75 раза) локуса ВМ 1818, 141 и 143 (в 1,84 раза) локуса ВМ 2113,242 (в 2,75 раза) и 256 (в 1,83 раза) локуса SPS 115.
У них реже обнаруживаются аллели 293 (в 1,82 раза), 299 (в 1,55 раза) и 305 (в 2,55 раза) локуса ILST 006, 142 (в 2,18 раза) и 146 (в 2,06 раза) локуса ЕТН 225,274 (в 2,91 раза) локуса ВМ 1818,188 (в 2,55 раза) локуса ВМ 1784.
Группа высокопродуктивных коров характеризуется отсутствием нижеперечисленных аллелей: 227 и 244 локуса ЕТН 185,147,161,169,171 и 183 локуса TGLA 122, 281,283,289 и 301 локуса ILST 006,226 локуса ЕТН 10,144 локуса ЕТН 225,97 локуса TGLA 227, 276 локуса ВМ 1818, 129, 131 и 142 локуса ВМ 2113, 252 и 260 локуса SPS115.
Таким образом, у черно-пестрых высокопродуктивных коров выявлено некоторое своеобразие по частотам встречаемости отдельных аллей микросателлитных локу-сов. При отборе животных следует отдавать предпочтение особям с наличием в геноме аллельных вариантов, чаще встречающихся в группе скота с высоким уровнем молочной продуктивности.
Характеристика полиморфизма микросателлитных локусов у животных разных линий дана в таблице 47.
Микросателлитный локус TGLA 126 во всех линиях скота представлен 5 аллелями. Наиболее часто встречается аллельный вариант 115, частота которого варьирует от 0,3846 (Аннас Адема 30587) до 0,5000 (Хильтьес Адема 37910). На втором месте по встречаемости, исключая линию Хильтьес Адема 37910, находится аллель 117 - от 0,2000 (Вис Бэк Айдиал 1013415) до 0,3751 (Аннас Адема 30587).
Другие аллельные варианты обнаруживаются в отдельных линиях также с разной частотой. Так, аллель 119 выявлена с частотой, превышающей 0,1000 в линиях Аннас Адема 30587 и Вис Бэк Айдиал 1013415 (0,1058 и 0,1500 соответственно), в то время как в линиях Монтвик Чифтейн 95679 и Хильтьес Адема 37910 она встречается намного реже (0,0278 и 0,0417). Противоположна полученная картина в отношении аллельного варианта 121, частота встречаемости которого в линиях Аннас Адема 30587 и Вис Бэк Айдиал 1013415 составляет только 0,0673 и 0,0500, в линиях Монтвик Чифтейн 95679 и Хильтьес Адема 37910 - 0,1806 и 0,1667 соответственно, что в 2,48-3,61 раза больше.
Дифференциация дерматоглифических фенотипов носогубного зеркала животных на основе AG-ISSR маркера
Частота встречаемости фрагментов ISSR-анализа в группах черно-пестрых коров с различными типами носогубного зеркала представлена в таблице 71.
Все выявленные фрагменты являются полиморфными, т.е. представлены с разной частотой, меньшей единицы.
У животных с типом «ветка» в целом выявлено 15-фрагментов. В их геноме отсутствуют фрагменты 3, 5, 6 и 10. Наиболее часто обнаруживается в данной группе скота фрагмент 16 (0,5185), значительно, на 0,1122-0,2518, превышая значения других групп коров. В пределах от 0,2000 до 0,4000 находится частота встречаемости четырех фрагментов: 8 и 17 (по 0,2222), 12 и 15 (по 0,2593). Менее 0,1000 составляет значение показателя у пяти фрагментов: 1,4 и 7 (по 0,0370), 2 и 19 (по 0,0741).
Коровы с «зернистым» рисунком характеризуются наличием в геноме также пятнадцати фрагментов. Не выявлено в данной группе животных фрагментов 1,2,4, 5. Наибольшая частота встречаемости характерна для фрагмента 12 (0,4667). Частота встречаемости шести фрагментов находится в пределах 0,2000-0,4000. Это фрагменты 9 и 15 (по 0,3333), 13 и 18 (по 0,2000), 16 и 17 (по 0,2667). Достаточно редко, менее 0,1000, встречаются фрагменты 3,6,7, 8,19 (по 0,0667).
У скота, имеющего тип «колосок», отсутствует в геноме только фрагмент 2. Наибольшая частота встречаемости отмечается в отношении фрагмента 15, она составила 0,6875, что на 0,2812-0,4282 превышает значения других групп скота. У 50% животных выявлен фрагмент 12. В пределах от 0,2000 до 0,4000 оказалась частота встречаемости четырех фрагментов: 4 (0,3125), 9 и 16 (по 0,3750), 17 (0,2500). Только три фрагмента характеризуются частотой встречаемости, не превышающей 0,1000. Это фрагменты 1,3 и 19 (по 0,0625).
Коровы с «комбинированным» типом дерматоглифа не имеют в своем геноме фрагментов 1-3 и 19. В целом частота встречаемости многих фрагментов несколько ниже, чем в группах коров с другими типами дерматоглифа. Наиболее часто выявляемым является также фрагмент 15, но его частота встречаемости составляет всего 0,3810. Также в пределах от 0,2000 до 0,4000 находится-значение пяти фрагментов: 9 (0,2381), 10 и 17 (по 0,2857), 12 и 16 (по 0,3333). Достаточно редко выявляются в геноме животных фрагменты 4,6 и 7 (по 0,0476), 8 и 11 (по 0,0952).
У коров с типом дерматоглифа «крона», как и в предыдущей группе, не выявлено фрагментов 1-3 и 19. Наибольшая частота встречаемостихарактерна для фрагмента 12 (0,4688), немногим менее, 0,4063, составляет значение показателя фрагментов и 16. Помимо вышеназванных, только фрагмент 9 имеет частоту встречаемости в пределах от 0,2000 до 0,4000, составляющую 0,2500. Четыре фрагмента имеют достаточно низкую частоту-это фрагменты 4 (0,0625), 5; 6 (по 0,0938) и 10 (0,0313).
Таким образом, в группах коров, объединенных по типам дерматоглифа носо-губного зеркала, выявлены некоторые различия в частоте встречаемости отдельных фрагментов ISSR-анализа. Это проявляется в наличии отдельных фрагментов в одной группе при их отсутствии в.другой и в значительных отличиях в частотах встречаемости. Последнее более наглядно может быть выявлено в результате сравнительного анализа полученных показателей в отношении каждого фрагмента.
Фрагмент 1 выявлен только у животных с типами «ветка» (0,0370) и «колосок» (0,0625). В остальных группах коров он отсутствует.
Фрагмент 2 имеется только у коров с типом «ветка» (0,0741), причем, встречается в этой группе не с самой низкой частотой. В то же время другие группы животных характеризуются отсутствием этого фрагмента в геноме.
Фрагмент 3 обнаружен у животных с типами «зерно» и «колосок» со сходной частотой, 0,0667 и 0,0625 соответственно. У коров с типами дерматоглифа «ветка», «комби» и «крона» этот фрагмент не выявлен.
Фрагмент 4 отсутствует только у животных с типом «зерно». Заслуживает внимания в этом отношении группа скота с типом «колосок», где данный фрагмент имеется более чем у 30% коров группы (0,3125), в то время как в трех других группах частота встречаемости фрагмента невелика, варьируя от 0,0370 («ветка») до 0,0625 («крона»).
Фрагмент 5 выявлен только у животных с типами «колосок» (0,1875), «комби» (0,1429) и «крона» (0,0938). Коровы с типами «ветка» и «зерно» не имеют в геноме данного фрагмента.
Фрагмент 6, несмотря на относительно большое по сравнению с другими группами количество животных, отсутствует у коров с типом «ветка». В то же время животные с типом «колосок» характеризуются частотой встречаемости фрагмента, равной 0,1875. В остальных группах скота данный фрагмент встречается с частотой, колеблющейся от 0,0476 («комби») до 0,0938 («крона»).
По частоте встречаемости фрагмента 7 коров можно условно разделить на две группы. У животных с типами «ветка», «зерно» и «комби» она относительно низкая, 0,0370,0,0667 и 0,0476 соответственно. В то же время у животных с типами «колосок» (0,1875) и «крона» (0,1563) - намного выше.
Наиболее часто фрагмент 8 обнаруживается среди коров с типом «ветка», встречаясь у 22% животных группы. Равное значение показателя получено в группах коров с типами «колосок» и «крона», при этом оно почти в два раза меньше значения предыдущей группы (0,1250). Частота встречаемости фрагмента у животных с «зернистым» и «комбинированным» рисунками не превышает 10%, 0,0667 и 0,0952 соответственно.
Фрагмент 9 оказывается достаточно распространенным во всех группах животных. Однако, тем не менее, различия в частотах встречаемости между группами оказываются достаточно большими. Самое низкое значение наблюдается у коров с типом «ветка», составляя 0,1852. В то же время у коров с «колосковым» дерматоглифом оно в 2,02 раза больше.
Очень большие различия по частоте встречаемости выявлены в отношении фрагмента 10. Он отсутствует в геноме коров с типом «ветка» и наблюдается редко у животных с типом «крона» (0,0313), несмотря на то, что это самые распространенные типы рисунка. Очень сходными оказались значения животных с типами «зерно» (0,1333) и «колосок» (0,1250). В то же время данный фрагмент характеризуется достаточно высокой частотой у коров с «комбинированным» рисунком. Она составила 0,2857, что в 9,13 раза выше, чем в группе с типом «крона».
Частота встречаемости фрагмента 11 очень сходна во всех группах. Она варьирует от 0,0952 (комби») до 0,1563 («крона»).
Очень распространенным является фрагмент 12. У животных с типами «зерно», «колосок» и «крона» его частота встречаемости равна или приближается к 0,5000. Некоторое внимание привлекают животные с типом «ветка», у которых данный фрагмент имеет частоту только 0,2593, что в 1,93 раза меньше, чем у коров с «колосковым» рисунком.. Промежуточный результат (0,3333); выявлен в группе животных с типом «комби».
Фрагмент 13 встречается во всех группах скота с частотой, находящейся в пределах 0,1000-0,2000; Наименьшее значение характерно для корове типамич колосок и «крона» (0,1250), наибольшее-для животных с «зернистым» рисунком (0000).
Аналогична полученная картина в отношении фрагмента 14. Его частота встречаемости колеблется от 0,Ш Г («ветка») до 0,1875 («колосок»).
Обращает на себя внимание фрагмент 15. Как говорилось ранее, у коров с типом «колосок» он характеризуется наибольшей частотой .— 0,6875. Это самый высокий показатель среди всех групп коров и всех фрагментов. Сходной частотой встречаемости фрагмента характеризуются группы скота с типами «комби» и «крона», 0,3810 и 0,4063 соответственно. Наиболее редко отмечается данный фрагмент в группе коров с типом «ветка», его частота встречаемости составляет 0,2593, что в 2,65 раза меньше аналогичного значения коров с «колосковым» типом рисунка;
Значительны различия также по частоте встречаемости фрагмента 16. Наиболее часто он отмечается у животных с типом «ветка» - 0,5185, что на 0,1122-0,2518 больше значений других групп. Наименьшая частота встречаемости отмечается у коров с «зернистым» рисунком, всего 0,2667.
Фрагмент 17 в четырех группах животных характеризуется достаточно сходной частотой, колеблющейся от 0,2222 («ветка») до 0,2857 («комби»). Только у коров с типом дерматоглифа «крона» она несколько ниже, всего 0,1563.
Частота встречаемости фрагмента 18 также очень сходна в группах животных с разными типами дерматоглифа. Она варьирует от 0,1429 («комби») до 0,2000 («зерно»).
Фрагмент 19 отсутствует у животных с типами «комби» и «крона». В остальных группах скота он встречается со сходной частотой, колеблющейся от 0,0625 («колосок») до 0,0741 («ветка»).
Таким образом, фрагменты 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10 и 19 обнаружены не во всех группах скота. Имеются значительные различия по частоте встречаемости между коровами с различными типами дерматоглифа носогубного зеркала у фрагментов 7, 8, 9, 15, 16. Сходны результаты в отношении фрагментов 11, 13, 14, 17, 18. Полученная картина представлена графически на рисунке 17.
