Иван Фиодорович Горлов
1 Изследователски институт за производство и преработка на месо и мляко в Поволжието, Волгоград 400131, Руска федерация
4 Волгоградски държавен технически университет, Волгоград 400005, Руска федерация
Надежда Василиевна Широкова
1 Изследователски институт за производство и преработка на месо и мляко в Поволжието, Волгоград 400131, Руска федерация
Юрий Анатолиевич Колосов
2 Донски държавен аграрен университет, Ростов на провинция Дон 346493, Руска федерация
Анатоли Юриевич Колосов
2 Донски държавен аграрен университет, Ростов на провинция Дон 346493, Руска федерация
Любов Владимировна Гетманцева
3 Федерален научен център за животновъдство, кръстен на член на академията L.K., Московска област 142132, Руска федерация
Марина Ивановна Сложенкина
1 Изследователски институт за производство и преработка на месо и мляко в Поволжието, Волгоград 400131, Руска федерация
4 Волгоградски държавен технически университет, Волгоград 400005, Руска федерация
Наталия Ивановна Мосолова
1 Изследователски институт за производство и преработка на месо и мляко в Поволжието, Волгоград 400131, Руска федерация
4 Волгоградски държавен технически университет, Волгоград 400005, Руска федерация
Елена Юриевна Анисимова
1 Изследователски институт за производство и преработка на месо и мляко в Поволжието, Волгоград 400131, Руска федерация
5 Волгоградски държавен университет, Волгоград 400062, Руска федерация
Виктор Владимирович Пономарьов
1 Изследователски институт за производство и преработка на месо и мляко в Поволжието, Волгоград 400131, Руска федерация
Резюме
Обективен:
Това проучване има за цел да изследва полиморфизма на гена на калипиж (CLPG) при овце от породите Edilbay, Volgograd и Kalmyk.
Материали и методи:
Анализът се извършва по метода на полиморфната верижна реакция - полиморфизми с дължина на рестрикционния фрагмент. Обектите на изследването са овцете Edilbay с мазнини (n = 500) в развъдното растение Волгоград-Edilbay (Волгоградска област), волгоградските овце с фина вълна (n = 500) в развъдното растение Romashkovskiy (Волгоградска област) и Калмик овце с дебела опашка (n = 500) в размножителния завод Кировски (Република Калмикия, район Яшкул). За провеждане на изследването от ушната мида са взети тъканни проби от 1 cm² от овце от породи Kalmyk и Edilbay.
Резултати:
Определени са алелните варианти на генния CLPG и генотипите на представителни проби от трите породи животни, отглеждани в степната зона на Русия. Представените резултати от генния полиморфизъм на CLPG при тези породи овце, отглеждани в Русия, са получени за първи път. Изследването разкри, че по отношение на гена CLPG породите овце Edilbay, Volgograd и Kalmyk имат само хомозиготна форма.
Заключение:
Получените резултати разширяват сегашното разбиране за молекулярните маркери, които характеризират месните качества на овцете.
Въведение
При селекцията на селскостопански животни се прилагат нови и традиционни методи за оценка и селекция [1,2]. Новите методи за оценка на животните принадлежат към съвременните техники на ДНК технологията, които позволяват идентифициране на гени, пряко или косвено свързани с търговски важни качества [3,4]. В допълнение към традиционната селекция на животни, идентифицирането на вариантите на гените, които са предпочитани от гледна точка на селекцията, дава възможност за директно размножаване на ниво ДНК и провеждане на така наречената геномна селекция [5].
Поради липсата на държавни поръчки за вълна в Русия, търсенето на овчи продукти напоследък се е променило значително. Производството на месо е станало по-рентабилно икономически, така че структурата на индустрията се е променила драстично. От своя страна месодайното овцевъдство постигна значителен успех благодарение на приложената генетика. В развъдните програми обикновено се използват кочове, избрани въз основа на качеството на тяхното потомство, роднини или предци. В същото време използването на постиженията на молекулярната генетика може да изведе подобна работа на ново методологично ниво [6].
Към днешна дата проблемът с установяването на надеждна връзка между производствените характери и генетичните маркери все още не е решен [7–9]. Развъждането въз основа на маркери за генетично производство е насочено към работа с животни с висок генетичен потенциал по отношение на наддаването на живо тегло и качеството на месото [10,11].
Един от най-обещаващите кандидат-гени е калипижният ген (CLPG). Фенотипично при овцете мулипирането на калипижния еднонуклеотиден полиморфизъм (SNP) CLPG (хипертрофиген на калипижния мускул - CLPG) се проявява чрез мускулна хипертрофия, предимно в областта на таза и задните крайници. Мускулите на такива агнета бяха увеличени в различна степен, като не всички мускули бяха хипертрофирани. При агнетата с калип се проявяват някои желани търговски важни черти и свойства на качеството на месото, т.е. по-висок процент на добив на месо, по-голямо слабено и по-постно месо, крайниците са по-високо оценени. При тези агнета най-добрите качества на трупа се изразяват в по-добър добив (в сравнение с агнета с обикновена мускулатура) на цели крайници, филе, филе на костта и рамото, съответно с 11,8%, 4,7%, 2,5% и 2,3% [12]. Във връзка с това целта на работата беше да се изследва полиморфизмът на гена Callipigia, който влияе върху проявата на мускулна хипертрофия в тазовата и задната част на овцете от породите Edilbay, Volgograd и Kalmyk. Към днешна дата много малко изследвания са посветени на изследването на полиморфизма на гена Callipigia. В Русия полиморфизмът от този вид не е изследван при овцете Edilbay, Volgograd и Kalmyk.
Материали и методи
Етично одобрение
Експериментите бяха проведени в съответствие с Ръководството за грижи и използване на лабораторни животни [13], а използването на експериментални животни напълно спазваше местните закони и политики за хуманно отношение към животните. Настоящото проучване е в съответствие с етичните стандарти.
Вземане на проби
Обектите на изследването са овцете Edilbay с мазнини (n = 500) в развъдното заведение Волгоград-Edilbay в Волгоградска област, овцете от Волгоград с фина вълна (n = 500) в завода за размножаване Romashkovskiy във Волгоградска област и Калмик овце с дебела опашка (n = 500) в размножителния завод Кировски (Република Калмикия, район Яшкул). Молекулярни и генетични проучвания, както и обработката на получените резултати, бяха проведени в лабораторията за молекулярна диагностика и биотехнология на селскостопански животни в Донския държавен аграрен университет, Персиановски (град Ростов на Дон).
Изолация на геномна ДНК
За провеждане на изследването от ушната мида са взети тъканни проби от 1 cm² от овце от породи Kalmyk и Edilbay. ДНК се изолира с помощта на реактивния комплект DIAtom DNA Prep 100 (Genlab LLC, Русия). Анализът се извършва по метода на полимеразна верижна реакция - метод на полиморфизъм на дължина на рестрикционен фрагмент [14].
Анализ на полимеразна верижна реакция (PCR) и генотипиране на SNP
Използвани са праймери за амплифициране на CLPG генен фрагмент: 5'-TGA AAA CGT GAA CCC AGA AGC-3 ', 5'-GTC CTA AAT AGG TCC TCT CG-3'. Условията за PCR бяха предварителна денатурация при 95 ° С за 4 минути и след това 35 цикъла: 94 ° С за 20 секунди, 58 ° С за 30 секунди, 72 ° С за 1 минута и окончателен синтез при 72 ° С за 10 минути . Ограничаването на амплифициран фрагмент се извършва с ендонуклеаза BsmF1. Размерът на получените рестрикционни фрагменти се определя чрез 2% агарозна гел електрофореза в присъствието на етидиев бромид.
Резултати и дискусия
Породата овце Edilbay се характеризира с изключителна продукция на месо. Породата е избрана в Казахстан от местни жители; от 30-те години на миналия век в Казахската ССР се извършва селективна развъдна работа; бяха идентифицирани типовете кръстоски Birlik и Suyunduk [2]. Овцете от двата вида кръстоски са донесени от Казахстан във Волгоградския регион на Руската федерация през 1992 г. Тези животни са издръжливи и непретенциозни, а също така се адаптират добре към всеки климат и могат да понасят както топлина, така и тежки студове.
Волгоградските овце се отглеждат в периода 1931–78 г. чрез сложно репродуктивно кръстосване на овце овце овце с кочове от породи Суасон, Кавказ и Грозни, последвани от животните от желания тип, които трябва да бъдат избрани и основни икономически черти в родословните линии, които трябва да бъдат фиксирани в южните райони на Съветския съюз. Племенните стада от волгоградската порода са разработени по метода на акумулиращо кръстосване на фино вълнени кръстоски с волгоградски кочове от държавна ферма „Ромашковски“. Мащабна селекция за създаване на нови стада от волгоградска порода беше извършена от развъдните предприятия на Паласовски и Биковски. Чрез своите клонове в районите на Поволжието те ежесеменно осеменяват повече от 400 хиляди овце-майки от овни, отглеждани и селектирани в стадото на държавното стопанство „Ромашковски“ [15].
Калмишките овце с дебела опашка се характеризират с висок ръст, здрави масивни кости, високи крака и дръжка вълна в сравнение с овце с дебела опашка, отглеждани в Северен Кавказ, Украйна, Казахстан, Бурятия и Монголия [2].
Агнетата калипи показват някои желани търговски важни характеристики и свойства на качеството на месото, т.е. по-висок процент добив на месо, по-голяма част от кръста, месото е по-постно и техните крайници са оценени като по-високи [16,17]. Тези агнета също имат по-добре изразени форми на месо (в сравнение с агнета с обикновена мускулатура) на цели крайници, филе, кости на кръста и рамо, съответно с 11,8%, 4,7%, 2,5% и 2,3% [12]. Освен това агнешкото месо е по-продуктивно при месо при по-малко дневно приемане на фураж [17], което води до по-ниски производствени разходи. Следователно, широкото използване на описаното агне има потенциал да намали цената на агнешкото месо за потребителите и да увеличи рентабилността на овцевъдството. За съжаление, отрицателна черта, дори дефект на агнетата с калип е висока твърдост на месото [16,18,19].
Повишената плътност на CLPG животните се дължи главно на хипертрофия на мускулните влакна. Хистологично сравнение на мускулните влакна [20,21] на калипижните животни с нормални мускулни влакна показва, че първите показват средно по-голям диаметър на „бързите“ влакна както от тип IIb, така и от тип IIx, и по-малък диаметър на „бавно ”Мускулни влакна. Освен това, овцете, експресиращи CLPG, са имали по-висок процент мускулни влакна от „бърз“ тип, използвайки гликолиза, отколкото „бавните“ влакна и „бързите“ влакна с окислително-гликолитичен метаболизъм.
По този начин промените в мускулната тъкан на CLPG животните са тясно свързани с „бързи“ влакна, които използват гликолитичен тип метаболизъм, и това са влакната, които се увеличават в диаметър и процент от другите видове мускулни влакна. Описаната хипертрофия се появява при агнешко от 8-седмична възраст, но не се проявява при 2-седмично агнешко [22], така че се търсят обширни изследвания за постнаталното развитие на калипижните овце.
Генният полиморфизъм на CLPG все още не е изследван при овцете Edilbay, Volgograd и Kalmyk. Резултатите за тези породи са получени за първи път. Молекулярно-генетичните изследвания при овце от породи Edilbay, Volgograd и Kalmyk доведоха до идентифициране на алелни варианти на гена CLPG и определяне на генотипове. Нашето проучване откри само хомозиготен генотип АА в популациите от овце от тези породи (фиг. 1 А – С). Генотиповете AG и GG не са идентифицирани. Локусът на CLPG изглежда е мономорфен в тези популации.
Nanekarani et al. [14] в своите проучвания също наблюдават само генотипа АА при ирански овце от породата Лори, което предполага, че овцете също са мономорфни в локуса на CLPG. Alakilli et al. [28] също съобщава, че локусът на CLPG е мономорфен за популационните овце, отглеждани в Саудитска Арабия. Това беше отразено и от Димитрова и Божилова [29], които идентифицираха генетичния полиморфизъм в CLPG при овцете от породата Каракачан. Установено е само хомозиготен генотип АА, съответно е установено, че CLPG локусът е мономорфен и в тази популация.
Изследванията на CLPG от Jackson et al. [17] обаче установява наличието на мутант G алел в породите овце Дорсет, Рамбули и Хемпшир. Подобни резултати са докладвани от Shah et al. [30], където е установено, че породата Тали има мутантни хомозиготни (GG, 0,02), хетерозиготни (AG, 0,10) и нормални хомозиготни (АА, 0,88) форми на CLPG. Породите Kajli и Lohi обаче бяха установени за нормални за тази генетична вариация на CLPG. Не е имало полиморфизъм или вариация в амплифицираните фрагменти на гена CLPG при египетски породи дребни преживни животни [31]. Подобни резултати са наблюдавани от Meena et al. [32] в индийски овце. Pomitun et al. [33] съобщават, че мутацията на този ген може да бъде вградена в генома на домашни породи овце само чрез кръстосване с чужди породи, в които тази черта се проявява. В това проучване (при овце с месо от Приднипровска) локусът CLPG също е мономорфен, определя се само алел А (278, 117 и 31 п.н.). Алел G с мутацията, проявена в фенотип на мускулна хипертрофия, не е открит, всички животни, които са разследвани, имат генотип АА.
Резултатите, получени от Jackson et al. [17] показа перспективите на гена като маркер за производство на овче месо. Един от кандидат-гените, които влияят върху производството на месо, е генът CLPG. Според много учени генът CLPG допринася за интензивното развитие на мускулната тъкан и се препоръчва като ДНК маркер, засягащ по-високи добиви на месо [12]. Поради мутация, CLPG овцете се отбелязват с хипертрофия на определени мускулни групи по бедрата и минимално количество мазнини [34]. В сравнение с агнетата с обикновена мускулатура, тези агнета са имали най-добрите кланични качества по отношение на най-добрия добив на цели крайници, филе, кости на кръста и раменете, съответно с 11,8%, 4,7%, 2,5% и 2,3% [12]. Jawasreh и сътр. [35] съобщават, че мутацията на калипиж с 25% гени на Рамбуйе може да осигури ефективно подобрение в растежа и характеристиките на месото, с изключение на нежността при овцете от Аваси. Freking и сътр. [36] показа синергично взаимодействие между гена на Миостатин и CLPG.
Заключение
Генетичният анализ на популацията на овцете по отношение на гена CLPG откри генотипа AA в овцете Edilbay, Volgograd и Kalmyk. Не са открити хомозиготи за алел тип G; генотипът AG не е открит. Всички разглеждани породи овце се характеризират с преобладаващ алел А. За да оптимизирате и наблюдавате развъдните процеси в овцевъдството, да вземете решение за опазване и подобряване на породите овце Edilbay, Volgograd и Kalmyk, както и да определите генетичния статус и развъдния ресурс на породата, препоръчително е да използвате данните за честотата на генотиповете CLPG в породата. Всичко това отново потвърждава необходимостта от търсене и изследване на ДНК маркерите, свързани с продуктивните качества на овцете, за по-голяма ефективност на отглеждането и повишаване на рентабилността на овцевъдната индустрия [37].
Признание
Авторите са благодарни на Руската научна фондация за финансова подкрепа при изпълнението на това изследване съгласно научния проект # 15-16-10000, NIIMMP.
Конфликт на интереси
Авторите декларират, че нямат конфликт на интереси.
Принос на авторите
Концептуализация, IFG, YuAK, NVSh; Куриране на данни, AYuK, LVG; Официален анализ, MIS; Придобиване на финансиране, NIM, EYuA, VVP; Разследване, NVSh, AYuK, LVG, VVP; Методология, IFG, YuAK; Ресурси, MIS, YuAK; Надзор, IFG, YuAK; Оригинална писменост, EYuA.