Содержание к диссертации
Введение
Генетически-детерминированный полиморфизм белков у сельскохозяйственных животных 11
Номенклатура, символика, термины 11
Полиморфные системы белков у сельскохозяйственных животных 14
Полиморфные системы белков сыворотки крови 15
Полиморфные системы белков эритроцитов 22
Гетерогенность белков у сельскохозяйственных животных 28
Использование биохимического полиморфизма для решения теоретических и практических вопросов селекции 42
Собственные исследования материал и методы исследования 54
Совершенствование методик электрофоретического разделения белков крови сельскохозяйственных животных 63
Биохимический полиморфизм сельскохозяйственных животных... 66
Полиморфные белки крови свиней 66
Полиморфные белки крови овец 73
Полиморфные белки крови лошадей 78
Полиморфные белки крови крупного рогатого скота 83
Полиморфные белки крови яков 85
Уровень генетической изменчивости сельскохозяйственных животных
Внутри породная и межпородная изменчивость генетической структуры по полиморфным белкам сельскохозяйственных животных 99
6. 1, Особенности генетической структуры широкораспространенных пород 100
6.2. Генетическая структура малочисленных пород 124
6.3. Дифференциация генетической структуры разных пород свиней 129
6.4. Генетическая структура рысистых пород лошадей 143
6.5. Динамика генетической структуры сельскохозяйственных животных 148
7. Формирование генетической структуры по полиморфным белкам субпопуляций сельскохозяйственных животных 152
7.1. Дифференциальный вклад генеалогических групп в генетическую структуру стада 153
7.1.1. Генетическая структура овец в зависимости от линейной принадлежности 154
7.1.2. Генетическая структура свиней крупной белой породы в зависимости от происхождения 157
7.2. Дифференциация генетической структуры в зависимости от пола... 179
7.2.1. Генетическая структура овец разного пола 180
7.2.2. Генетическая структура яков разного пола 184
7.2.3. Генетическая структура свиней разного пола 186
7.3. Генетическая структура разных возрастных групп 209
7.3.1. Изменчивость генетической структуры разных возрастных групп овец 210
7.3.2. Изменчивость генетической структуры разных возрастных групп * свиней 213
8. Использование полиморфных систем белков в селекции 228
8.1. Стабильность и изменчивость генетической структуры 229
8.2. Взаимосвязь генетической структуры с продуктивностью животных 236
8.2.1. Взаимосвязь генетической структуры с воспроизводительными Ш качествами свиней 237
Взаимосвязь генетической структуры с откормочными и мясными качествами свиней 243
Полиморфизм белков и устойчивость животных к болезням 250
Взаимосвязь генетической структуры с устойчивостью овец к медленным инфекциям 250
Организационно-технологические мероприятия для повышения эффективности селекции в животноводстве 261
Заключение 269
Выводы 276
Рекомендации по практическому использованию
Результатов исследований 280
Список литературы
- Полиморфные системы белков у сельскохозяйственных животных
- Полиморфные белки крови свиней
- Дифференциация генетической структуры разных пород свиней
- Генетическая структура свиней крупной белой породы в зависимости от происхождения
Введение к работе
Актуальность темы. Эффективность животноводства в значительной
степени зависит от способов разведения и селекции. В свою очередь
эффективность селекционной работы можно повысить разработкой
принципиально новых подходов к совершенствованию пород животных с
помощью генетических методов, в основе которых лежит использование
полиморфных генетически-детерминированных систем: групп крови,
полиморфных белков, аллотипов и т.п., в качестве генетических маркеров.
Благодаря кодоминантному типу наследования и неизменности в онтогенезе,
данные генетические маркеры стали основным инструментом для изучения
эволюционных и селекционных преобразований любой таксономической
единицы сельскохозяйственных животных: вида, породы, стада, линии, и т.д.
путем анализа дифференциации генетической структуры. Чтобы
селекционный процесс стал максимально управляемым и прогнозируемым необходимо знание генетического состояния популяций и субпопуляций; понимание механизмов формирования этих структур на всех стадиях их становления; выявление взаимосвязи отдельных локусов и их аллельных вариантов с хозяйственно-полезными признаками.
В работах отечественных и зарубежных ученых показаны
исключительные возможности и значение использования генетических
маркеров при анализе микроэволюционных и породообразовательных
процессов; паспортизации животных; определении характерных
особенностей генетической структуры пород и субпопуляций; контроле
чистопородного разведения и иммунологической совместимости родителей;
маркировании признаков продуктивности и устойчивости к болезням
(Бороздин и др., 2001; Букаров, 1995; Глазко, Созинов, 1993; Машуров, 1980;
Марзанов и др., 2005; Меркурьева, и др. 1991; Новиков, 1996; Охапкин, 1995;
Тихонов, 1991; Толпеко, 1985; Ayala, 1977; Levontin, 1973 и др.). Однако
большинство исследований в этом направлении проведено на основе анализа
полиморфных систем групп крови, полиморфизм белков
сельскохозяйственных животных изучен значительно менее детально. При
этом биохимические маркеры (генетически-детерминиро-ванные варианты белков и ферментов) наряду с достоинствами, характерными для других генетических маркеров, обладают рядом преимуществ, которые увеличивают не только популяционно-генетическую, но и индивидуальную их информативность. Во-первых, наряду с полиморфными белками в любом организме присутствует еще один более многочисленных класс белков -мономорфных; во-вторых, каждый белок обладает определенной биохимической функцией; в-третьих, один и тот же белок выполняет одинаковую «работу» у всех видов не только сельскохозяйственных животных, но и диких видов; в-четвертых, низкое число аллельных вариантов у большинства полиморфных белков имеет свои преимущества и позволяет проводить объективный анализ в немногочисленных выборках, и др. Поэтому исследование биохимического полиморфизма открывает новые перспективы в области понимания целого ряда научных и практических проблем общей и частной генетики сельскохозяйственных животных. Недостаточная изученность этого направления исследований не позволяет сформировать единого мнения в понимании механизмов формирования генетического разнообразия сельскохозяйственных животных по биохимическим маркерам и уровне генетической изменчивости у них; мало изучены вопросы становления генетической структуры по полиморфным белкам пород и стад овец и особенно свиней, которая зависит от многих внешних и внутренних факторов: естественного отбора, адаптационной способности, направления селекции, генеалогии животных, предпочтения для определенных генотипов при отборе в разные половозрастные группы и т.д. Поэтому эти и другие вопросы стали предметом исследования и анализа в данной работе.
Цель и задачи исследований. Цель настоящих исследований заключалась в разностороннем изучении генетически-детерминированных систем белков крови у основных видов сельскохозяйственных животных и путей использования белкового полиморфизма в селекционной практике.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи: - изучить биохимический полиморфизм у основных видов сельскохозяйственных животных, определить уровень генетической
изменчивости по биохимическим маркерам и оценить вклад в это явление белков различной функциональной направленности;
определить особенности формирования генетической структуры по полиморфным белкам у широкораспространенных и локальных пород сельскохозяйственных животных;
оценить размах межпородной изменчивости по распределению частот аллелей и генотипов полиморфных белков у отдельных видов сельскохозяйственных животных и изучить основные принципы формирования генетической структуры по полиморфным белкам в субпопуляциях сельскохозяйственных животных;
изучить особенности влияния искусственного отбора на распределение частот аллелей и генотипов по полиморфным белковым локусам у отцовского и материнского поголовья на разных стадиях онтогенеза;
выявить зависимость хозяйственно-полезных признаков: откормочных, мясных, воспроизводительных качеств, степени устойчивости к заболеваниям от генеалогии и генотипов животных по полиморфным белкам;
на основе результатов исследований разработать способы селекции, повышающие эффективность животноводства.
Научная новизна работы заключается втом, что
впервые проведены исследования биохимического полиморфизма по 17 и более локусам у свиней крупной белой, уржумской, йоркширской, брейтовской и цивильской пород; овец романовской породы; красно-пестрой породы скота; яков монгольского происхождения;
получены дополнительные сведения о вкладе в генетическую гетерогенность белков разного функционального направления и уточнен уровень генетической изменчивости по биохимическим маркерам у основных видов сельскохозяйственных;
получены новые данные о размахе генетической изменчивости по белкам крови на межпородном и внутри породном уровне; установлены основные закономерности формирования генетической структуры субпопуляций сельскохозяйственных животных на уровне стада;
выяснены основные причины сдвигов в распределении частот аллелей и генотипов по полиморфным белковым локусам в свиноводческих хозяйствах, разводящих свиней по принципу полузакрытой популяции;
на основе исследования белкового полиморфизма нескольких последовательных генераций изучены стабильность и изменчивость генетической структуры в субпопуляциях и генеалогических группах животных;
- выявлена связь генетической структуры по полиморфным белкам с уровнем
продуктивных качеств и устойчивости к болезням; определены новые маркерные аллели и генотипы, характеризующие высокие и низкие показатели воспроизводительных, откормочных и мясных качеств свиней, устойчивости овец к медленным инфекциям (подтверждено двумя патентами);
- предложены новые способы контроля селекционного процесса свиней и
овец с использованием биохимических маркеров.
Теоретическая и практическая значимость. Расширены научные основы в изучении становления генетической изменчивости белков сельскохозяйственных животных. Научно обоснована связь полиморфизма белков с эволюционными и селекционными процессами в популяциях и субпопуляциях сельскохозяйственных животных. Теоретически доказана возможность и определены основные направления использования белкового полиморфизма в практической селекции. Усовершенствованы методики анализа полиморфных белков у разных видов сельскохозяйственных животных. По материалам исследований разработаны методические рекомендации по определению биохимического полиморфизма у сельскохозяйственных животных: «Правила генетической экспертизы племенного материала крупного рогатого скота»; «Правила генетической экспертизы племенного материала свиней»; «Правила генетической экспертизы племенного материала овец». Разработаны способы селекции с использованием данных генетического анализа по белковому полиморфизму животных в племенных хозяйствах.
Основные положения, выносимые на защиту:
Основные принципы формирования генетической гетерогенности сельскохозяйственных животных по биохимическим маркерам.
Генетическая изменчивость по локусам белков крови у домашних и диких животных.
Межпородная и внутри породная дифференциация генетической структуры по полиморфным белкам крови у сельскохозяйственных животных.
Основные закономерности формирования генетической структуры по полиморфным белкам на уровне популяций и субпопуляций сельскохозяйственных животных.
Основные направления и способы использования биохимического полиморфизма в селекции животных.
Апробация работы. Результаты настоящих исследований были представлены на Всесоюзном совещании по проблеме повышения резистентности сельскохозяйственных животных, г. Липецк, 1986г.; Всесоюзной Межуниверситетской конференции «Биология клетки», г.Тбилиси, 1987г.; Всесоюзном совещании по проблеме повышения резистентности сельскохозяйственных животных, г. Кострома, 1988г., Всесоюзном совещании-семинаре «Селекция сельскохозяйственных животных на устойчивость к болезням, повышение резистентности и продуктивного долголетия», г.Сумы, 1992г., I, II, III Международной конференции «Молекулярно-генетические маркеры животных», Аскания-Нова, 1993; Киев, 1996; 1999; 47-ой, 50-ой, 51-ой, 55-ой Европейской конференции по животноводству, Лиллехамер, 1996; Цюрих, 1999; Гаага, 2000; Словения, 2004; Всероссийском совещании «Перспективы развития свиноводства в XXI веке», Быково, 2001; Международной научной конференции «Современные проблемы селекции и племенного дела в животноводстве», Санкт-Петербург, 2002; Международной научно-практической конференции «Прошлое, настоящее и будущее зоотехнической науки», Дубровицы, 2004; Выездные сессии РАСХН, Быково, 2001; Санкт-Петербург, 2005.
Публикации. По результатом научных исследований опубликовано 43 печатные работы, получено два патента на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 323 стр. машинописного текста, содержит 95 таблицы, 12 рисунков. Список литературы включает 356 источников, в том числе 207 на иностранных языках. Диссертация состоит из разделов: введение, обзор литературы, собственные исследования, заключение, выводы, предложения производству, список использованной литературы, приложения.
Полиморфные системы белков у сельскохозяйственных животных
Биохимические маркеры типируются при помощи электрофоретического метода разделения белков в различных буферных системах (Глазко, 1985; Корочкин и др., 1977; Shaw, Prasad, 1970 и др.). Метод основан на том, что заряженная молекула белка в электрическом поле передвигается к катоду или аноду в зависимости от своего суммарного заряда. Носителями, сквозь которые двигаются белки, являются разнообразные пористые вещества: крахмал, полиакрил амид, агароза и др. Скорость электрофоретической подвижности зависит не только от заряда молекулы, но и от ее массы (размера): более легкие белки проходят большее расстояние сквозь поры носителя, более тяжелые - располагаются недалеко от старта.
Основная часть сывороточных белков и эритроцитарных ферментов, при электрофорезе двигаются к аноду. На электрофореграмме белки сыворотки крови (общего спектра) в зависимости от снижения скорости миграции располагаются в следующем порядке: самые легкие белковые молекулы - преальбумины, затем - альбумин, постальбумины, трансферрин, поеттрансферрины. Все остальные белки и ферменты требуют отдельных разгонок и выявляются при помощи специальныго окрашивания, поэтому вероятность неверной идентификации конкретного фермента практически исключена.
Преальбумины. У свиней в преальбуминововой зоне проявляется, по крайней мере, два локуса. Полиморфизм белковой фракции с минимальной скоростью миграции был впервые описан в 1963 году (Kristjansson, 1963) и локус, контролирующий синтез этого белка получил название — преальбумин (Ра). Затем было выяснено, что данный белок обладает антитрипсинной активностью, т.е. относится к классу сц-протеазных ингибиторов, поэтому соответствующий локус назвали протеазным ингибитором и обозначили как РЇ-1 (Juneja, Gahne, 1981). Pi-1 контролируется двумя кодоминантными аллелями Pi-1 F и Pi-1 S. У большинства исследованных пород свиней данный локус полиморфен и преобладающим аллелем, как правило, является Pi-1 F.
Преальбумин (Ра) овец является гликопротеином, точная функция его неизвестна. В аутосомном локусе Ра выявлено три кодоминантных аллеля: Pa F, Pa S, Ра О (Егоров, Ни 1970; Vaskov, Efremov, 1970) и на электрофореграмме они представлены шестью фенотипами. У исследованных пород наиболее распространенным аллелем является Pa S. (Макавеев и др., 1985).
У крупного рогатого скота был описан полиморфизм преальбумина (Franke, Kraus, 1973), однако, широких исследованй по этому локуса не проводилось.
Альбумин (А1) - основной белок сыворотки крови, составляющий около 60% общего белка, регулирует объем крови, осмотическое давление, обеспечивает транспорт жирных кислот, пигментов желчи, лекарственных препаратов, витаминов и других веществ.
Синтез альбумина у свиней контролируется тремя аллелями аутосомного локуса: аллели А1 А и А1 В имеют кодоминантный характер наследования, а А1 0 рецессивен по отношению к ним (Kristjansson, 1966). У большинства исследованных пород альбумин мономорфен и представлен аллелем Al В. Полиморфизм по данному локусу зафиксирован только у йоркширов (Tripathi, Howell, 1969), Landschwein allemand и Edelschwein allemand (Wilier, Neuffer, 1970).
Альбумин овец контролируется по крайней мере тремя кодоминантными аллелями аутосомного локуса: А1 А, А1 В, А1 С (Efremov, Braend, 1965) и на электрофореграмме выявляются шесть генотипов: АА, АВ, АС, ВВ, ВС, СС.
Постальбумины. В постальбуминовой зоне у свиней описаны четыре полиморфные системы. По мере снижения электрофоретической подвижности на фореграмме они располагаются следующим образом: витамин-Д- связывающий белок (Gc), постальбумин-1 (Ро-1), протеазный ингибитор (Pi-2), постальбумин (Ро-2).
Исследования этих локусов весьма ограничено из-за высокой полиаллельности и сложности их типирования: для разделения этих белков, как правило, требуется либо димерный электрофорез, либо изоэлектрическое фокусирование. Поэтому работы по изучению генетической структуры по данным локусам у разных пород немногочисленны.
Локус Gc контролируется двумя кодоминантными аллелями Gc F и Gc S (Гане, Джунейа, 1979; Van de Weghe et al., 1982). Po-1 - система, в которую входят два локуса: Ро-1А - контролируется 14 аллелями (Juneja, Gahne, 1978) и Ро-1 В, полиморфизм которого представлен 11 аллелями (Gahne, Juneja, 1986). Рі-2 у свиней контролируется 8 кодоминантными аллелями (Gahne, Juneja, 1985), однако наиболее распространены 4 из них: Pi-2 F, Pi-2 I, Pi-2 S, Pi-2 M (Javanovic S. et al., 1996; Sarac M. et al., 1996; Van Zeveren et al., 1983; 1990). Локусы Ро-1 и Pi-2 кодируют белки, выполняющие функции ингибиторов протеаз. Все четыре локуса протеазных ингибиторов находятся в одной группе сцепления: Рі-1—Ро-1А—Ро-1В—Pi-2 (Gahne, Juneja, 1986 ), которая расположена в хромосоме 7 (Kuryl et al., 1997).
Ро-2 контролируется двумя кодоминантными аллелями Ро-2 F и Ро-2 S, частоты которых варьируют у разных пород в широких пределах: у одних доминирующим является аллель Ро-2 F, у других - Ро-2 S (Javanovic S. etal., 1996; SaracMetal., 1996; VanZeverenet al., 1983; 1990).
Локус Ро-2 находится в хромосоме 6 и входит в группу сцепления: Phi—Hal—S—Н—Pgd. В настоящее время известно, что продуктом данного локуса является В-гликопротеин, поэтому в литературе используется и другое обозначение - А1BG.
Полиморфные белки постальбуминовой зоны крупного рогатого скота и овец не столь разнообразны и недостаточно изучены.
Трансферрин (Tf) - главный гликопротеин сыворотки крови, отвечает за регуляцию в организме ионов двух- и трехвалентного железа, предохраняя организм от токсического действия ионов железа, синтезируется в печени, составляет 3-6% всех белков крови. Tf - это Р-глобулин, (Ashton, 1958), обладает бактерицидными свойствами, угнетает размножение вирусов (Егоров, 1973), количество его повышается при анемиях и понижается при циррозе и раке печени у человека (Колб, Камышников, 1976). Один из наиболее изученных локусов у многих сельскохозяйственных животных. У свиней эта полиаллельная система, контролируется, по крайней мере, шестью аллелями: Tf A, Tf В (Ashton, 1960; Kristjansson, 1960), Tf С, Tf D (Gavalier et al., 1966; Jensen et al., 1968), Tf E (Горин, 1970; Schroffel, 1966), Tf I (Glasnak et al., 1976; Palovics et al., 1982), Tf X и Tf Y (Kurosawa, Tanaka, 1988). У диких свиней, обитающих в Польше, описан еще один аллель Tf Р, с частотой 0,110-0,150 (Skladanovska et al., 1979). Локализован локус віз хромосоме и сцеплен с церулоплазмином. Все аллели, кроме Tf А, Tf В, как правило - редкие.
Полиморфные белки крови свиней
С помощью электрофореза у свиней разных пород было исследовано 26 белковых локусов: аденилаткиназа, альбумин, гаптоглобин, гемоглобин (два локуса), гемопексин, глутаматоксалоацетаттрансаминаза, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, изоцитратдегидрогеназа, карбоангидраза, кислая фосфатаза, лактатдегідрогеназа (два локуса), лейцинаминопептидаза, малатдегидрогеназа, малик-энзим, постальбумин, посттранс феррин, преальбумин (два локуса), супероксиддисмутаза, трансферрин, церулоплазмин, щелочная фосфатаза, эстераза. По семи локусам был выявлен полиморфизм: преальбумин (РІ-1), постальбумин (Ро-2), трансферрин (Tf), посттрансферрин (Ptf), гемопексин (Нрх), церулоплазмин (Ср) и щелочная фосфатаза (Alp).
Топография аллельных вариантов белков общего спектра на фореграммах.
Дальше всех на гелевой пластинке проходит Рі-l, затем по мере убывания электрофоретической подвижности анализируемые белки располагаются следующим образом: Ро-2, Tf и Ptf (рис. 2).
Преальбумин - диаллельная система: Pi-1 F - быстромигрирующий аллель, Pi-1 S - медленномигрирующий (рис. 2). Гомозиготы имеют по одной полосе, гетерозиготы - по две. У исследуемых свиней встречаются все три генотипа: Pi-1 FF, РІ-1 FS и РІ-1 SS. У большинства пород частоты альтернативных аллелей близки к 0,500 (табл. 19). Уровень гетерозиготности варьирует от 37 до 53%.
Постальбумин — выявлено 2 аллеля: Ро-2 F - быстрромигрирующий, Ро-2 S - медленный (рис. 2). Гомозиготы имеют одну полосу, гетерозиготы -две. У разных пород свиней нельзя выделить частовстречающийся аллель как по нашим данным (табл. 20), так и по данным других авторов (Javanovic et al., 1996; Sarac et al., 1996; Van Zeveren et al., 1983, 1990): в одних случая это аллель Ро-2 F, в других - это аллель Ро-2 S, в третьих - частота обоих аллелей близка к 0,500. Уровень геторозиготности по данному локусу у исследованных пород колебался в пределах 11,6-56,1%.
Трансферрин — у исследуемых свиней выявлено только 2 аллеля: Tf А - быстрый, Tf В - медленный (рис. 2). Гомозиготы имеют одну интенсивную полосу и 1-3 минорных более катодных полосы, гетерозиготы - совмещенную картину гомозиготных составляющих. Для всех исследуемых пород доминирующим аллелем является Tf В (табл. 21). Уровень гетерозиготности колеблется в пределах 39-53%.
Посттрансферрин - выявлено 2 аллеля: Ptf А - быстромигрирующий, Ptf В - медленномигрирующий (рис. 2). Гомозиготы имеют одну полосу, гетерозиготы - две.
В гетерозиготах белковая фракция соответствующая аллелю Ptf А бывает двух видов - либо такой же интенсивности как фракция аллеля Ptf В (классическая гетерозигота), либо по интенсивности окраски примерно в два раза слабее, чем фракция аллеля Ptf В. Такая реализация признака может объясняться разными причинами, например, присутствием так называемого нулевого аллеля; существованием регуляторного локуса по отношению к данному структурному; наличием генетически-обусловленной регуляции активности или количества отдельных аллельных вариантов белка. Все это требует детального анализа и отдельного серьезного обсуждения. Поскольку данный вопрос не являлся целью нашей работы, мы опирались на результаты анализа, в котором учитывалось только наличие или отсутствие белковой фракции - продукта аллеля Ptf А, а не ее интенсивность. У всех исследованных пород частовстречающимся является аллель Ptf В.
У всех исследуемых нами белков, кроме Ptf, ранее было доказано кодоминантное аутосомное наследование аллельных вариантов. Поскольку полиморфизм по локусу посттрансферрина описан нами впервые, был проведен семейный анализ животных, на предмет выяснения варианта наследования аллелей по данному локусу.
Дифференциация генетической структуры разных пород свиней
Генетическая структура - это не только пространственно зависимая характеристика, но и временная категория. Различия генетической структуры у разных пород и динамика ее во времени на внутри породном уровне указывают не только направление, но и скорость селекционного процесса. Для такого анализа, как минимум, необходимо знать основные показатели генетических характеристик в настоящее время. Поэтому мы исследовали генетическую структуру разных пород и провели межпородный сравнительный анализ.
Учитывая тот факт, что свиньи в данной области исследования оказались наименее изученным видом сельскохозяйственных животных, как во всем мире, так и в нашей стране, нами были проведены исследования по изучению белкового полиморфизма разных пород и типов свиней: крупной белой разных направлений селекции, уржумской, цивильской, брейтовской и канадской йоркширской. Породы для исследования были подобраны таким образом, чтобы, с одной стороны, они имели определенную общность происхождения, с другой стороны, различались направлением продуктивности, что дало бы возможность провести сравнительный анализ пород в разных аспектах.
При создании всех исследуемых пород, так или иначе, использовались свиньи крупной белой породы (Кабанов, Терентьева, 1985). Уржумская и цивильская породы были созданы путем скрещивания местных свиней с хряками крупной белой породы. Брейтовская порода выведена в результате сложного скрещивания местных свиней со свиньями датской породы, улучшенными длинноухими из Прибалтики, пятнистыми полесскими из Белоруссии, средней белой и крупной белой пород. Канадская йоркширская порода была выведена на основе крупной белой породы путем целенаправленной селекции.
Цивильская и брейтовская породы имели изначально преимущественно сальное направление продуктивности, затем селекция на повышение мясных качеств привела к тому, что направление продуктивности этих пород приблизилось к комбинированному, каким обладает и крупная белая порода. Мясное направление продуктивности характерно для уржумской породы, канадской йоркширской и частично для крупной белой породы эстонской селекции.
Поскольку у разных субпопуляций свиней крупной белой породы были зафиксированы определенные колебания генетической структуры, то для проведения сравнительного анализа на уровне пород мы рассматривали три группы животных данной породы: крупную белую московского корня - КБ (М), эстонского типа - КБ (Э) и новый тип этой породы - «Свободовский».
Полиморфизм по локусу преальбумина у всех исследованных пород свиней представлен двумя аллелями: РІ-1 F и РІ-1 S. Для большинства исследованных пород в мировой практике доминирующим является аллель РІ 1 F; аллель Pi-1 S встречается примерно в два раза реже, чем альтернативный аллель (Шен, 1994; Gavalier М. et al., 1966; Javanovic S., et al., 1996; Sarac M., Javanovic S., et al, 1996; Schroffel J., 1966; Tanaka K., et al., 1983; Van Zeveren A. et al. 1983). Подобное распределение в наших исследованиях имели только цивильская порода и крупная белая московского корня (табл. 19). У брейтовской породы, йоркширской, крупной белой эстонской селекции и типа «Свободовский» оба аллеля встречаются примерно с одинаковой частотой, а у уржумской породы доминирующим является аллель Pi-1 S, концентрация которого в 3,4 раза выше, чем аллеля РІ-1 F. Уровень гетерозиготности по данному локусу для всех пород, кроме последней примерно одинаков и колеблется в пределах 46-52%. Поэтому разная концентрация частовстречающихся аллелей обеспечивается перераспределением гомозиготных генотипов в популяциях. Сопоставление генетической структуры в зависимости от направления продуктивности пород выявило определенные закономерности. Для мясных пород, а также пород, у которых усиленно ведут селекцию на повышение I мясных качеств: уржумская, йоркширская, крупная белая эстонского типа и тип «Свободовский» характерным является высокая частота аллеля РІ-1 S, концентрация которого в той или иной степени выше 0,500, что обусловлено высоким содержанием гомозигот по этому аллелго. А у пород сального и комбинированного направления продуктивности наблюдается другая зависимость - для них характерна высокая частота аллеля Pi-1 F и соответственно гомозиготных генотипов Pi-1 FF (более 30%).
Генетическая структура по локусу постальбумина оказалась у разных пород свиней наиболее мобильна: картина распределения частот аллелей и генотипов является характерной практически для каждой исследованной породы (табл. 20). Аллель Ро-2 S является доминирующим у крупной белой породы московского корня; у цивильской, брейтовской, крупной белой эстонской селекции и типа «Свободовский» носители этого аллеля составляют примерно 50% популяции; у уржумской породы частота его невысока - ОД 64, а у канадских йоркширов аллель Ро-2 S подходит к границе редких аллелей и присутствует лишь у 15% всей популяции в гомо- или гетерозиготном состоянии. Несмотря на достаточно близкое распределение частот аллелей у четырех пород (с примерно одинаковой концентрацией альтернативных аллелей), только две из них, причем разводимых в одном регионе, имеют сходное распределение частот генотипов - цивильская и крупная белая эстонской селекции; для типа «Свободовский» характерен очень высокий уровень гетерозиготности по данному локусу; для брейтовской породы — высокая частота гомозигот Ро-2 SS. Мясные породы выделяются на фоне всех остальных исследованных пород почти полным доминированием аллеля Ро-2 F, что является их яркой отличительной чертой.
Генетическая структура свиней крупной белой породы в зависимости от происхождения
В племзаводе «Свобода» на протяжении исследуемого периода поддерживалось разведение 7 генеалогических линий. В настоящее время разводится 6 из них - линия Крейви была выведены из стада к 2001 году (табл. 30). В 1998 году основная часть поголовья относилась к двум линиям Йетти и Йотта (75,1%), около 15% относились к линии Алпиине, по 4% приходилось на линии Кролле и Крейви, кроме того, в стаде начали использовать хряков линий Мелу и Нутт. В результате селекционной работы к 2004 году процентное соотношение линий в стаде существенно изменилось: лидирующее положение стабильно занимает линия Алпиине, существенно увеличилась доля линий Кролле и Нутт, в то же время значительно сократилось разведение линии Йетти и практически выводится из стада линия Йотта. При разведении линий Йетти и Йотта в качестве матерей хряков-производителей используются свиноматки эстонской селекции, а при разведении линий Алпиине, Кролле и Нутт, как правило -свиноматки московского корня, у хряков-производителей линии Мелу их матери относятся к обоим корням.
Мы исследовали генетическую структуру разных генеалогических линий, и оказалось, что по большинству полиморфных локусов есть те или иные отличия у групп животных, объединенных в зависимости от их линейной принадлежности.
Несмотря на то, что концентрация альтернативных аллелей по локусу преальбумина была близка и колебалась от линии к линии в пределах 0,500±0,070 разница между линиями оказывается достоверной (табл. 31). По распределению частот генотипов следует отметить по крайней мере два факта: 1 - низкий уровень гетерозиготности у двух линий - Алпиине, самой многочисленной линии племзавода, и Мелу, доля которой в хозяйстве, несмотря на свою малочисленность, растет; 2 - низкая частота генотипа Pi-1 SS у линий Йетти, к которой относится 21% животных и линии Нутт, доля которой за последние семь лет увеличилась в 6 раз. При этом от разведения линии Крейви с подобным распределением частот генотипов в племзаводе отказались. Напомним, что для крупной белой породы эстонской селекции характерным является преобладание аллеля Pi-1 S (выше 0,500), что как мы видим, в больней степени обеспечивается разведением линий Алпиине, Йотта, Кролле и Мелу.
Разведение линий Йетти и Нутт, у которых частота аллеля Pi-1 F более высокая за счет преобладания у них гетерозиготного генотипа, поддерживает концентрацию этого аллеля на уровне близком к 0,500 и обеспечивает генетическое разнообразие по данному локусу в популяции.
По локусу постальбумина, для которого также характерна близкая частота альтернативных аллелей, у разных линий были зафиксированы более значительные различия, чем по локусу преальбумина. Даже если не учитывать линию Крейви, как уже выбывшую из стада, размах изменчивости по данному локусу достаточно велик (табл. 32): частота аллеля Ро-2 F колеблется от 0,312 у линии Мелу до 0,651 у линии Иотта, то есть разница составляет более 20%. Высокая частота аллеля Ро-2 F в популяции обусловлена разведением линий Йотта и Алпиине (0,651 и 0,567 соответственно), а высокая частота аллеля Ро-2 S разведением линий Нутт, Йетти и в некоторой степени Мелу (0,547, 0,550, 0,688 соответственно). Кроме того линии с высоким уровнем гетерозиготности - Йетти, Кролле, Нутт имеют схожее распределение частот гомозиготных генотипов, иначе говоря, обладают идентичной генетической структурой, которая отличается от средней по стаду в сторону снижения частоты аллеля Ро-2 F на 0,043 0,071. Линиям Йотта и Мелу при близком уровне гетерозиготности характерна разная частота гомозиготных генотипов: у линии Йотта 43% животных являются носителями генотипа Ро-2 FF, у линии Мелу эта доля приходится на гомозиготы Ро-2 SS, что приводит к увеличению разницы по частоте одного и того же аллеля до 0,340. Генетическая структуры только одной линии - Алпиине соответствует среднему по стаду распределению частот аллелей и генотипов.
По локусу трансферрина линии племзавода «Свобода» условно можно разделить на две группы: в линиях Алпиине, Кролле и Йотта концентрация аллеля Tf А близка к 0,500, в линиях Йетти и Нутт она опускается ниже 0,400 (табл. 33). Причем частота данного аллеля в основном зависит от доли гомозиготного генотипа Tf АА, так у линий Алпиине, Кролле количество животных с таким генотипом достигает 20%, у линий Йетти и Нутт - оно в два раза ниже, и только у линии Йотта высокая частота аллеля Tf А обусловлена высоким уровнем гетерозиготности (67,7%).
Таким образом высокая частота аллеля Tf А в популяции обеспечивается разведением линий Алпиине, Йотта, Кролле, Мелу; высокая частота аллеля Tf В - линиями Йетти и Нутт. По локусу посттрансферрина различия генетической структуры касаются частот генотипов Ptf АВ и Ptf ВВ (табл. 34), в результате чего линии можно условно поделить на две группы: с частотой аллеля Ptf А ниже 0,380 (Алпиине, Йетти, Йотта) и выше 0,410 (линии Кролле, Мелу, Нутт). Частота гомозиготного генотипа Ptf АА от линии к линии колеблется в узких пределах, поэтому концентрация аллеля Ptf А обусловлена, как правило, уровнем гетерозиготности: для линии Нутт характерна самая высокая частота этого аллеля при уровне гетерозиготности 70,6%, для линии Алпиине -самая низкая концентрация аллеля Ptf А при уровне гетерозиготности 46,5%.
Высокая частота аллеля Ptf А обеспечивается разведением линий Нутт и Мелу, низкая - линией Алпиине.
По локусу гем one кс и на частовстречающийся аллель Нрх 1 присутствует во всех линиях с примерно одинаковой частотой 0,760±0,050 (табл. 35). Колебания в распределении частот аллелей затрагивают в основном редкие аллели - Нрх 0, Нрх 1 и Нрх 3. Высокое содержание аллеля Нрх 0 в популяции характерно линиям Йотта и Кролле, низкое -линиям Алпиине, Мелу и Нутт, у которых частота этого аллеля опускается ниже 3%. Высокая частота аллеля Нрх 3 свойственна линиям Алпиине, Кролле и Мелу, низкая - линиям Йетти и Нутт. Кроме того, отличительной с чертой линии Нутт является высокая концентрация аллеля Нрх 1 . По распределению частот генотипов выделяется линия Кролле с самой низкой долей животных гомозиготных по частовстречающемуся аллелю (48,8%).
Похожие диссертации на Полиморфизм белков крови сельскохозяйственных животных и эффективность использования его в селекционном процессе
