Russian Federation
Russian Federation
UDK 636.034 Животные для получения пищевых продуктов (молока, яиц). Молочный скот и несушки. Выход молока и яиц
UDK 577 Материальные основы жизни. Биохимия. Молекулярная биология.Биофизика
The article is devoted to the study of the degree and reliability of the influence of various factors on milk yield in cows with different genotypes of the kappa-casein and diacetylglycerol O-acetyltransferase genes. The object of the study was black-and-white first-calf heifers, from which venous blood samples were taken and DNA samples were isolated. DNA extraction was performed using the Magnosorb kit (Interlabservice, Moscow) according to the manufacturer's instructions. The CSN3 and DGAT1 genotypes were determined using the PCR-RFLP method. The studies have established that the influence of maternal milk yield (η2 = 24.9%; P < 0.01), service period duration (η2 = 37.3%; P < 0.001) and live weight (η2 = 46.1%; P < 0.001) on milk yield was highest and most significant in first-calf heifers with the CSN3 AB genotype, while these indicators were lower in cows with the CSN3 AA genotype - 24.0% (P < 0.001), 32.6% (P < 0.001) and 6.1%, respectively. The highest and most reliable influence on the milk yield of first-calf heifers with the DGAT1 AA and DGAT1 AK genotype was exerted by the duration of the service period (η2 = 32.4-36.7%; P < 0.001) and live weight (η2 = 11.7-38.1%; P < 0.01-0.001), and such a factor as live weight at the first fruitful insemination has an influence only in heterozygous animals (8.4%; P < 0.05). The milk yield of mothers, the duration of the service period, and live weight have a stronger influence on the level of milk productivity of cows, with a reliable and the largest share of influence noted in heterozygous animals for the CSN3 and DGAT1 genes. At the same time, the duration of the service period had the strongest and most reliable influence on the milk yield of first-calf heifers. High values of the heritability coefficient of milk productivity indicators have also been established in cows that have the B allele of the CSN3 gene and the A allele of the DGAT1 gene in their genotype. Consequently, breeding taking into account the genotypes of marker genes helps to strengthen the heredity of milk productivity in cattle.
Genotype, CSN3, DGAT1, allele, influence share, η2, milk productivity indicators
Введение. Эффективная селекционная работа в молочном скотоводстве возможна только при комплексном использовании зоотехнических методов и современных молекулярно-генетических технологий. Применение молекулярной диагностики раннего прогнозирования величины и направленности продуктивных качеств особи увеличивает селекционный прогресс стада и способствует получению существенного экономического эффекта [1]. К тому же пути повышения генетического потенциала крупного рогатого скота и конкурентоспособности производства молока за счет улучшения его качества в настоящее время являются селекция с использованием как лучших генетических ресурсов, так и ДНК-технологий при совершенствовании отечественных пород [2, 3, 4].
Применение в молочном скотоводстве генетических маркеров связанные с продуктивными качествами позволяет улучшить хозяйственно-полезные признаки коров. С помощью молекулярно-генетических маркеров возможно получить информацию о полиморфизме генов и исследовать, какие варианты отдельных генов в тех или иных условиях содержания имеют наибольшую частоту встречаемости в популяциях, несущих желательный комплекс признаков [5, 6, 7]. В качестве потенциальных ДНК-маркеров молочной продуктивности у крупного рогатого скота выступают аллели генов белков молока и гормонов. К таким маркерам относят гены каппа-казеин и диацилглицерол О-ацилтрансферазы [8, 9, 10].
В настоящее время особое место уделяется локусу гена одного из основных молочных белков – каппа-казеина. Известно, что аллельные варианты молочного белка каппа-казеина связаны с показателями белковомолочности [11, 12, 13], а также технологическими свойствами молока, особенно по сыропригодности [14, 15, 16].
Ген диацилглицерол О-ацилтрансферазы (DGAT1), участвующий в обмене жирных кислот. Многочисленными исследованиями установлено, что ген DGAT1 значительно влияет на молочную продуктивность коров, в частности, на удой и содержание жира в молоке [17, 18, 19]. При этом установлено, что аллель A ассоциирован с высокой молочной продуктивностью, а аллель K — с высоким содержанием массовой доли жира в молоке [20, 21].
В результате аналитического исследования литературных источников А.Н. Тяжченко с соавторами выявили ассоциацию гена DGAT1 крупного рогатого скота с живой массой, уровнем молочной продуктивности и репродуктивной способностью коров разных пород и направления продуктивности. При этом лучшими качествами отличался скот, имеющие А-аллель гена DGAT1 [22].
Проблема повышения продуктивных качеств крупного рогатого скота является повседневной проблемой и обусловлено сочетанием генетических и негенетических факторов. В связи с этим возникает важный вопрос изучения доли влияния разных факторов на молочную продуктивность коров с учетом их генотипов ДНК-маркеров.
В этой связи цель работы - изучение степени и достоверности влияния различных факторов на удой у коров с различным генотипом генов каппа-казеина и диацетилглицерол О-ацетилтрансферазы.
Материал и методика исследований. Для проведения исследований и генотипированию по каппа-казеину, диацетилглицерол О-ацетилтрансферазы, в условиях племенного репродуктора ООО «Дусым» Атнинского района Республики Татарстан было отобрано 142 первотелок черно-пестрой породы, от которых были взяты пробы крови и выделены образцы ДНК.
Материалом для молекулярного ДНК-тестирования служила венозная кровь животных. Выделение ДНК проводилось с помощью набора «Магносорб» (Интерлабсервис, Москва), согласно инструкции производителя. Генотипы CSN3, DGAT1 определяли методом ПЦР-ПДРФ (полиморфизм длин рестрикционных фрагментов). Амплификацию проводили на амплификаторе «Терцик» («ДНК-технология», Москва). В зависимости от присутствия аллелей А и В гена CSN3 генотипы были распределены на три группы (АА, АВ, ВВ), аллелей А и К гена DGAT1 генотипы были распределены на три группы (АА, АК, КК).
Для исследования были использованы данные по молочной продуктивности по 1 лактации коров с разными генотипами CSN3, DGAT1. Однофакторный дисперсионный анализ проводили с использованием программного приложения «Exсel» из пакета «Microsoft Office», по данным которого определяли силу влияния фактора полиморфизма изучаемых генов на показатели молочной продуктивности коров.
Результаты и обсуждения. Установлено, что наиболее сильное и достоверное влияние на удой первотелок оказала продолжительность сервис-периода, доля влияния которого колебалась от η2= 32,6% (F= 21; Р<0,001) до 37,3% (F= 12,8; Р<0,001), за исключением гомозиготных животных по аллелю В каппа-казеина у которых доля была недостоверная (табл. 1).
Таблица 1 – Доля и достоверность влияния различных факторов на удой за лактацию коров с разными генотипами гена CSN3
|
№ п/п |
Фактор |
Генотип по CSN3 |
|||||
|
АА |
АВ |
ВВ |
|||||
|
η2,% |
Fфакт. |
η2,% |
Fфакт. |
η2,% |
Fфакт. |
||
|
1 |
Удой матерей |
24,0 |
13,5*** |
24,9 |
7,2** |
40,6 |
1,4 |
|
2 |
Живая масса при первом плодотворном осеменении |
0,4 |
0,2 |
9,0 |
2,1 |
54,8 |
2,4 |
|
3 |
Возраст первого отела |
2,9 |
1,3 |
3,7 |
0,8 |
57,0 |
2,6 |
|
4 |
Продолжительность сервис-периода |
32,6 |
21,0*** |
37,3 |
12,8*** |
58,5 |
2,8 |
|
5 |
Живая масса |
6,1 |
2,8 |
46,1 |
18,2*** |
68,9 |
4,5 |
Достаточно сильно влияет на уровень продуктивности коров удой матерей, при этом влияние женских предков составило у CSN3 АА η2 = 24,0% (F= 13,5; Р<0,001), у CSN3 АВ - η2 = 24,9% (F= 7,2; Р<0,01).
Достоверная степень влияния живой массы на удой установлена только у гетерозиготных животных – η2= 46,1% (F=18,2; Р<0,001).
На показатели продуктивности первотелок не оказали влияние живая масса при первом плодотворном осеменении и возраст первого отела, хотя в группе CSN3 ВВ доля влияния высокая (54,8 и 57,0%), но недостоверная и с низким значением Fфакт.
Таким образом, у животных с генотипом CSN3 АВ выявлено наиболее сильное и достоверное влияние на удой различных факторов.
Из таблицы 2 видно, что живая масса оказала значимое влияние на удой коров со всеми представленными генотипами по гену DGAT1, с наибольшим значением η2= 85,1% (F=11,5; Р<0,05) у DGAT1 КК, в остальных группах доля влияния колебалась от 11,7% (F=5,5; Р<0,01) у DGAT1 АК, до 38,1% (F=14,5; Р<0,001) у DGAT1 АА.
Таблица 2 – Доля и достоверность влияния различных факторов на удой за лактацию коров с разными генотипами гена DGAT1
|
№ п/п |
Фактор |
Генотип по DGAT1 |
|||||
|
АА |
АК |
КК |
|||||
|
η2,% |
Fфакт. |
η2,% |
Fфакт. |
η2,% |
Fфакт. |
||
|
1 |
Удой матерей |
11,0 |
2,9 |
29,1 |
17,0*** |
7,5 |
0,2 |
|
2 |
Живая масса при первом плодотворном осеменении |
2,8 |
0,7 |
8,4 |
3,8* |
59,2 |
2,9 |
|
3 |
Возраст первого отела |
7,0 |
1,8 |
1,3 |
0,6 |
53,7 |
2,4 |
|
4 |
Продолжительность сервис-периода |
36,7 |
13,6*** |
32,4 |
19,9*** |
62,9 |
3,4 |
|
5 |
Живая масса |
38,1 |
14,5*** |
11,7 |
5,5** |
85,1 |
11,5* |
Продолжительность сервис-периода имел достаточную силу и достоверность влияния на уровень удоя у коров с генотипом DGAT1 АА η2= 36,7% (F= 13,6; Р<0,001) и у DGAT1 АК η2= 32,4% (F= 19,9; Р<0,001).
Удой матерей внес достоверный вклад в продуктивность гетерозиготных дочерей на уровне η2= 29,1% (F= 17,0; Р<0,001), у остальных животных доля влияния оказалась незначительной и недостоверной.
Также у коров с генотипом DGAT1 АК выявлено достоверное влияние живой массы при первом плодотворном осеменении на их будущую молочную продуктивность с η2= 8,4% (F= 3,8; Р<0,05).
Следует отметить, что у коров с генотипом CSN3 ВВ и DGAT1 КК отмечена наибольшая доля влияния, но она недостоверная. Это можно объяснить небольшим поголовьем в данных группах.
Одним из главных факторов, влияющих на молочную продуктивность коров является наследственность. В дополнение к вышеописанным исследованиям рассчитаны коэффициенты наследуемости показателей молочной продуктивности матерей и дочерей с разными генотипами CSN3 и DGAT1.
Выявлено, что высокий и положительный коэффициент наследуемости наблюдается по удою за лактацию, массовой доли белка, молочному жиру и белку у исследуемых групп скота (табл. 3). Так, наибольшая наследуемость показателей молочной продуктивности в большей степени характерен для коров с генотипом CSN3 ВВ (h2 = 0,58-0,69), а по массовой доли жира для группы CSN3 АВ – 0,43.
Таблица 3 – Коэффициент наследуемости показателей молочной продуктивности коров с разными генотипами CSN3
|
Показатель |
Генотип по CSN3 |
||
|
АА |
АВ |
ВВ |
|
|
Удой за лактацию |
0,47 |
0,50 |
0,68 |
|
Массовая доля жира |
- 0,02 |
0,43 |
0,22 |
|
Молочный жир |
0,45 |
0,49 |
0,69 |
|
Массовая доля белка |
0,42 |
0,48 |
0,63 |
|
Молочный белок |
0,44 |
0,50 |
0,58 |
При сравнении трех исследуемых групп коров между собой, наиболее меньшая наследуемость показателей молочной продуктивности обнаружена у животных с генотипом CSN3 АА, при отрицательном коэффициенте по жирномолочности - h2 = - 0,02.
У животных с генотипом DGAT1 АК отмечены высокие коэффициенты наследуемости удоя (h2 = 0,47), молочного жира (h2 = 0,38), массовой доли белка (h2 = 0,49), молочного белка (h2 = 0,42), но по массовой доли жира в молоке имеют отрицательный и низкий коэффициент - h2 = - 0,05 (табл. 4).
Высокий коэффициент наследуемости массовой доли жира наблюдается у коров с генотипом DGAT1 КК при h2 =0,58, однако для данной группы присуща отрицательная наследуемость удоя, выхода молочного жира и белка.
Таблица 4 – Коэффициент наследуемости показателей молочной продуктивности коров с разными генотипами DGAT1
|
Показатель |
Генотип по DGAT1 |
||
|
АА |
АК |
КК |
|
|
Удой за 305 дней лактации |
0,32 |
0,47 |
- 0,48 |
|
Массовая доля жира |
0,23 |
- 0,05 |
0,58 |
|
Молочный жир |
0,31 |
0,38 |
- 0,24 |
|
Массовая доля белка |
0,48 |
0,49 |
0,23 |
|
Молочный белок |
0,33 |
0,42 |
- 0,41 |
Коровы с генотипом DGAT1 АА имеют не высокие значения, но положительные коэффициенты наследуемости показателей молочной продуктивности (h2 = 0,23-0,48).
Таким, образом, установлен высокий коэффициент наследуемости показателей молочной продуктивности у коров, имеющих в своем генотипе аллель В гена CSN3 и аллель А гена DGAT1.
Выводы. На удой более широкое влияние оказывают удой матерей, продолжительность сервис-периода, живая масса, причем достоверная и наибольшая доля влияния отмечены у гетерозиготных животных по генам CSN3 и DGAT1.
Наиболее сильное и достоверное влияние на удой первотелок оказала продолжительность сервис-периода, доля влияния которого колебалась от η2= 32,6% до 37,3%, но возраст первого отела не оказал существенного влияния на продуктивность с η2 менее 7%.
Высокое значение наследуемости имели коровы с генотипом CSN3 ВВ по удою, молочному жиру и белку, массовой доле белка, и животные с генотипом DGAT1 АК, что дает основание для отбора молочного скота, имеющих аллель В гена каппа-казеина и аллель А гена диацилглицерол О-ацилтрансферазы, по этим признакам для совершенствования стада.
1. Abel'dinov R. B., Bekseitov T. K. [Biological status of Simmental cows of Kazakhstan selection with different genotypes for protein metabolism candidate genes]. Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017; 2 (148): 81-87. EDN: XWEQFT
2. Abdulaev A. U. [Efficiency of using Holstein bulls of European and North American selection in high-yielding herds]. Molochnoe i mjasnoe skotovodstvo. 2020; 1: 7–10. DOI:https://doi.org/10.33943/MMS.2020.11.83.002. EDN: NESBYW
3. Kuznetsov V. M. Sahalinskaja populjacija golshtinskoj porody [Sakhalin population of the Holstein breed]. Monografija. Cheboksary: ID «Sreda». 2020. 248
4. Sudarev N. P., Abylkasymov D., Abrampal'skaja O. V. [Efficiency of using Yaroslavl cows of different genotypes for Holsteins]. Molochnoe i mjasnoe skotovodstvo. 2020; 7: 20-24. https://doi.org/https://doi.org/10.33943/MMS.2020.46.67.005. EDN: OPMHZT.
5. Zagidullin L. R., Shajdullin R. R., Ahmetov T. M. [The share and reliability of the influence of the kappa-casein gene and diacylglycerol o-acyltransferase on the milk productivity indicators of cows]. Uchenye zapiski Kazanskoj gosudarstvennoj akademii veterinarnoj mediciny im. N.Je. Baumana. 2020; 243. 3: 88–91. https://doi.org/https://doi.org/10.31588/2413-4201-1883-243-3-88-92. EDN BCUFJI.
6. Sedyh T. A. [Polymorphism of growth hormone and diacylglycerol acyltransferase genes in beef bulls]. Uchenye zapiski uchrezhdenija obrazovanija Vitebskaja ordena Znak pocheta gosudarstvennaja akademija veterinarnoj mediciny. 2017; 53. 1: 266–269. EDN YPBEGT.
7. Tjul'kin S. V., Gil'manov H. H., Rzhanova I. V. [Evaluation of milk productivity and milk quality of cows with different genotypes of diacylglycerol-o-acyltransferase]. Aktual'nye voprosy industrii napitkov. 2019; 3: 234–238. https://doi.org/https://doi.org/10.21323/978-5-6043128-4-1-2019-3-234-238. EDN GGLOBB.
8. Zagidullin L. R., Shajdullin R. R., Ahmetov T. M. [Polymorphism of the kappa-casein and diacylglycerol O-acyltransferase genes in Black-and-White cattle]. Molochnohozjajstvennyj vestnik. 2020;1(37): 24-34. EDN: TUJEVN.
9. Zinov'eva N. A., Kostjunina O. V., Gladyr' E. A. [The role of DNA markers of productivity traits in farm animals]. Zootehnija. 2010; 1: 8–10. EDN: JWJHPV.
10. Zinnatova F. F., Shakirov Sh. K., Dzhulmetyeva Yu. R. Influence of breed and genotype by genes CSN3, DGAT1, PRL, LGB on dairy productivity of cattle. Bulletin of the Russian Academy of Sciences, 2012; 6:65-67. ED.: PMBHWH.
11. Kapel'nickaja E., Shilova A. [Milk productivity and technological properties of milk from cows with different genotypes of kappa-casein]. Glavnyj zootehnik. 2015; 4: 34-39. EDN: TMCDDZ.
12. Jul'met'eva Ju. R., Zinnatova F. F., Rachkova E. N. [The influence of genetic aspects on the dynamics of milk productivity of Holstein cattle]. Dostizhenija nauki i tehniki APK. 2015; 11: 99-101. EDN: VBBIRV.
13. Shajdullin R. R., Sharafutdinov G. S., Moskvichjova A. B. [Interline polymorphism of the kappa-casein gene and its impact on milk productivity of cows]. Dostizhenija nauki i tehniki APK. 2019; 5: 51-54. https://doi.org/https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10512. EDN: FIWMWM.
14. Hudjakova N. A., Sel'kova I. V., Pervuhina A. A. [Characteristics of the allelotype at the kappa-casein locus in dairy cows of different breeds]. Molochnoe i mjasnoe skotovodstvo. 2022; 5: 24-29. https://doi.org/https://doi.org/10.33943/MMS.2022.40.61.005. EDN: EOGYCK.
15. Vitushkina M. A., Dulepova M. A. [Cheese suitability of milk in cheese production]. Vestnik nauki: mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal. 2020; 5. 8(29): 59-63. EDN: SSNNVZ.
16. Loretc O. G., Matushkina E. V. [The influence of kappa-casein genotype on the technological properties of milk]. Agrarnyj vestnik Urala. 2014; 3 (121): 23-26. EDN: SGWXRN.
17. Pozovnikova M. V. [Milk production of cows with different DGAT1 genotypes]. Jeffektivnoe zhivotnovodstvo. 2018; 7: 46-47. EDN: YUNDXF.
18. Pozovnikova M. V., Serdjuk G. N., Tulinova O. V. [Polymorphism of the diacylglycerol acyltransferase-1 gene in bulls of the domestic gene pool of the Ayrshire breed]. Izvestija Orenburgskogo agrarnogo universiteta. 2018; 4 (72): 295-297. EDN: UYPYYT.
19. Pozovnikova M. V., Tulinova O. V., Serdjuk G. N. [Association of dgat1 gene polymorphism with economically useful traits of cows]. Molochnoe i mjasnoe skotovodstvo. 2017; 8: 9-12. EDN: YLYNOB.
20. Thaller G., Kühn C., Winter A. DGAT1, a new positional and functional candidate gene for intramuscular fat deposition in cattle. Anim. Genet. 2003: 34. 5: 354-357.
21. Winter A., Kramer V., Werner F.A.O. The relationship of lysine 232/alanine polymorphism in the cattle gene encoding acylCoA:diacylglycerol acyltransferase (DGAT1), with the variability of the locus of the quantitative sign of the fat content in milk. PNAS. 2002; 99. 14: 9300-9305.
22. Tjazhchenko A. N., Sabetova K. D., Shhegolev P. O. [Association of the DGAT1 gene with economically useful traits in cattle]. Agrarnyj vestnik Nechernozem'ja. 2022; 3(7): 37-46. https://doi.org/https://doi.org/10.52025/27128679_2022_03_37. EDN: VTFFSR
