сотрудник
Россия
Россия
УДК 577.21 Молекулярные механизмы кодирования, запасания и реализации наследственной информации. Молекулярная биология гена (молекулярная генетика). Молекулярные механизмы матричного синтеза (биополимеризация)
Обзор научной литературы показал, что генотип по локусам гена лептина (LEP) и линейная принадлежность по голштинской породе коров оказывают влияние на молочную продуктивность и качество их молока. Целью наших исследований было изучить молочную продуктивность и качественный состав молока коров татарстанского типа с разными генотипами по локусам гена лептина и линейной принадлежности по голштинской породе. Исследования проводились в условиях СХПК «Агрофирма Рассвет» Кукморского района Республики Татарстан на поголовье 79 коров татарстанского типа. Татарстанский тип это одна из ведущих молочных пород крупного рогатого скота разводимая в Республике Татарстан, и созданная путём скрещивания холмогорской, чёрно-пёстрой и голштинской пород, при этом кровность составила 1/8 Холмогорская + 1/16 Чёрно-пёстрая + 13/16 Голштинская. В результате молекулярно-генетического исследования (ПЦР-ПДРФ) поголовье животных отобрали по группам с учётом генотипа по локусам гена LEP. Проведённые исследования показали, что у коров татарстанского типа по первой лактации наибольшие показатели удоя, количество жира и белка в молоке отмечены у животных с генотипами LEP/CC и LEP/CT гена лептина в сравнении со сверстницами генотипа LEP/TT. Однако по массовой доле жира и белка в молоке тенденция была обратная. Также среди коров татарстанского типа по первой лактации наибольшие величины показателей молочной продуктивности (удой, количество молочного жира и белка) у коров с генотипом LEP/CC линейной принадлежности к голштинской породе, а именно В. Айдиал 933122 и Р. Соверинг 198998.
корова, молочная продуктивность, полиморфизм, генотип, ген LEP, ПЦР
Введение. Селекция животноводства невозможна без применения современных молекулярно-генетических технологий и использования ДНК-маркеров, связанных с экономическими признаками животных. Многие исследователи анализировали распределение аллельных вариантов ряда структурных генов, полиморфизм которых часто ассоциирован с основными показателями молочной продуктивности крупного рогатого скота. Появление аллельных вариантов в регуляторных и структурных областях этих генов может влиять на количества и качества молока [1].
Преимущество ДНК-технологий заключается в том, что можно определить генотип животного независимо от пола, возраста и физиологического состояния, что является важным фактором в селекции. В качестве потенциального маркера молочной продуктивности генов могут рассматриваться такие гены как гены липидного обмена [2, 3].
Лептин – это цитокин, синтезируется преимущественно в жировых тканях. Исследование показали, что он контролирует рост тела, энергетический гомеостаз, потребление корма, воспроизводство и иммунную функцию. Лептин действует в гипоталамусе через нейропептид-Y рецептор нейронов и играет важную роль в регуляции пищевого поведения в зависимости от энергетического статуса организма [4, 5].
Структурно ген лептина представляет собой белок, состоящий из 167 аминокислот, и включает 21 аминокислотную последовательность [6]. Полиморфизм, связанный с мутацией LEP (T→C), приводит к замене цистеина на аргинин в α-спирали лептина полипептида [7].
Многие исследователи своими научными работами подтверждают, что ген лептина (LEP) и его полиморфные варианты аллели и генотипы могут рассматриваться как один из потенциальных маркеров производства молока и мяса [3, 8].
При исследовании гена лептина у коров Harian выявлено, что генотипы лептина оказывали значительное влияние на периоды лактации, общий удой за 300 дней лактации и достижение пика удоя во время первой лактации. Гомозиготные коровы (АА) имели тенденцию к значительному увеличению периода лактации (P<0,05) в генотипе АА по сравнению с генотипом ВВ по первой лактации. Также общий удой и удой за 300 дн. лактацию более высокие у коров генотипа АА по сравнению с аналогами генотипов АВ и ВВ по данным первой лактации [9].
Установлено, что в разрезе полиморфизма гена LEP в изученной голштинской выборке наилучшими продуктивными характеристиками, а также биологической эффективностью и полноценностью по качеству молока обладали первотёлки с генотипом CC [10]. Схожие результаты были получены на коровах татарстанского типа [11].
Изучая ассоциации гена лептина с динамикой молочной продуктивности за три лактации коров голштинской породы выявлено, что наилучшие показатели по всем трем лактациям были выявлены в группе животных с генотипом TT гена LEP. Эти особи характеризуются повышенным удоем, высоким индексом продуктивности и склонны к увеличению среднесуточного удоя на протяжении трех лактаций. Для этих коров было характерно: повышенный удой, высокий индекс удойности и тенденция к увеличению среднесуточного удоя в течение всех трех лактаций [12].
Молочная продуктивность высшей группы племенных коров Архангельской области холмогорской породы снижалась в ряду генотипов AA>AB>BB гена LEP, а массовая доля жира и белка в молоке, увеличивалась в следующем порядке AA<AB<ВВ. У особей с генотипом АВ, было оптимальное сочетание уровня удоя с наиболее высокой массовой долей жира и белка в молоке, выходом молочного жира и белка [13].
Коровы чистопородные и помесные по джерсейской породе индийского происхождения с гомозиготным генотипом СС гена лептина характеризовались наиболее высокой средней массовой долей жира в молоке, что было достоверно (P<0,05) выше, чем у сверстниц с гетерозиготным генотипом СТ [14].
Также исследования коров ярославской породы Ивановской области показали, что наибольшей массовой долей жира в молоке характеризовались особи, несущие в своём генотипе В аллель гена LEP, причём достоверная разница между генотипами АВ и АА. По удою и массовой доле белка в молоке, животные с разными генотипами гена LEP отличались незначительно [15].
При сравнении полученных результатов по химическим характеристикам молока между коровами с генотипами АА и АВ по гену лептина, не было обнаружено существенных различий, за исключением содержания СОМО и значений точки замерзания. Коровы с генотипом АА имели достоверно более низкое содержание СОМО (8,74%) в молоке по сравнению со средним содержанием СОМО (9,28%) у коров с генотипом AB, в то время как коровы с генотипом AA (-0,54 0C) имели значительно более высокие средние значения точки замерзания, чем у коров с генотипом AB (-0,58 0C) [16].
Результаты показывают, что генотип лептина TT связан с увеличением окружности грудной клетки. Эти наблюдения могут представлять экономический интерес [17]. Были обнаружены три ДНК-полиморфизма гена LEP, а именно g.2913C/T, g.3260T/C и g.3549G/A, которые достоверно связаны (Р<0,05) с высотой в плечах, длиной туловища и окружностью грудной клетки у балийского крупного рогатого скот [5].
Наличие аллеля T в гене LEP (c. 239C > T) у симментальских бычков было связано с повышенным содержанием сухого вещества и жира в говяжьем фарше, массой туши и массы внутреннего жира [18].
Исследования, проведённые на бычках породы Nellore также подтверждают, что полиморфизм гена LEP оказывает влияние на параметры туши и липидный профиль мяса (общее количество и соотношение полиненасыщенных и насыщенных жирных кислот) крупного рогатого скота [19].
В связи с вышесказанным нами поставлена цель – изучить молочную продуктивность и качественный состав молока коров татарстанского типа, которые генотипированы по локусам гена лептина (LEP) и происходящие из разных генеалогических линий.
Условия, материалы и методы. Научно-исследовательская работа проводилась в СХПК «Агрофирма Рассвет» Кукморского района Республики Татарстан.
Предметом исследования были пробы цельной крови, отобранные для исследования от 79 коров татарстанского типа.
В исследовании поголовье первотёлок было представлено двумя генеалогическими линиями голштинской породы, а именно: Вис Айдиала 933122 и Рефлекшн Соверинга 198998.
ДНК из исследуемых проб крови выделяли при помощи коммерческого набора «Рибо-преп» (производитель ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, Россия), согласно утверждённой инструкции производителя.
Определение генотипической принадлежности по локусам гена LEP первотёлок татарстанского типа проводили на основе интерпретации результатов ПЦР-ПДРФ-профилей [20].
Определяли показатели молочной продуктивности коров, такие как удой за 305 дней лактации (учёт включал ежедекадные контрольные доения), массовая доля жира и белка в молоке (измерение на анализаторе «ЛАКТАН 1-4».
Цифровой материал обрабатывали общепринятым методом вариационной статистики и программы Microsoft Excel. Оценку достоверности средних величин исследуемых групп проводили с учётом стандартных значений критерия Стьюдента.
Результаты и обсуждения. Нами проведена оценка молочной продуктивности (удой за лактацию, массовая доля и количество жира в молоке, массовая доля и количество белка в молоке) первотёлок татарстанского типа с разными генотипами LEP-гена (табл. 1).
Таблица 1 - Молочная продуктивность первотёлок с разными генотипами LEP-гена
|
Показатель |
Генотип |
||
|
LEP/CC |
LEP/CT |
LEP/TT |
|
|
n |
24 |
45 |
10 |
|
удой, кг |
7407±234,8 |
7174±138,0 |
6919±303,6 |
|
жир, % |
3,67±0,01 |
3,69±0,01 |
3,71±0,01** |
|
молочный жир, кг |
271,8±8,22 |
264,7±4,88 |
256,7±11,2 |
|
белок, % |
3,20±0,01 |
3,22±0,01 |
3,24±0,02 |
|
молочный белок, кг |
237,0±7,09 |
231,0±4,25 |
224,2±9,73 |
Примечание: ** - Р<0,01
Данные таблицы показывают, что в среднем удой коров за 305 дн. лактации в группах животных с разными генотипами по LEP-гену составил 7407 кг (генотип LEP/CC), 7174 кг (генотип LEP/CT) и 6919 кг (генотип LEP/TT) молока. Коровы, несущие в своём генотипе LEP/C аллель превосходили сверстниц с генотипом LEP/TT по удою на 233-488 кг.
Массовая доля жира в молоке была в пределах от 3,67% (генотип LEP/CC) до 3,71% (генотип LEP/TT). По массовой доле жира в молоке коровы с генотипами LEP/CT и LEP/TT превосходили аналогов с генотипом LEP/CC на 0,02% и 0,04% (P<0,01), соответственно. Более высоким количеством жира в молоке за лактацию характеризовались животные с генотипами LEP/CC (271,8 кг) и LEP/CT (264,7 кг), что больше, чем у коров с генотипом LEP/TT на 15,1 кг и 8 кг, соответственно.
Массовая доля белка в молоке была в пределах от 3,20% (генотип LEP/CC) до 3,24% (генотип LEP/TT). Первотёлки, имеющие в своём геноме LEP/T аллель, несколько превосходили по массовой доле белка в молоке особей с генотипом LEP/CC на 0,02-0,04%. Наибольшим количеством белка в молоке за лактацию было характерно для животных с генотипами LEP/CC (237,0 кг) и LEP/CT (231,0 кг), это выше, чем у первотёлок с гомозиготным генотипом LEP/TT на 12,8 кг и 6,8 кг, соответственно.
Дополнительно к оценке ассоциации полиморфизма гена лептина с молочной продуктивностью первотёлок татарстанского типа была определена молочная продуктивность и качество молока у коров с разными генотипами по гену LEP с учётом их линейной принадлежности к голштинской породе (табл. 2).
Таблица 2 - Молочная продуктивность первотёлок с разными генотипами LEP-гена и линейной принадлежности
|
Линия |
Генотип |
n |
Удой, кг |
Жир, % |
Молочный жир, кг |
Белок, % |
Молочный белок, кг |
|
В. Айдиал |
LEP/CC |
16 |
7323 ±284,3 |
3,66*** ±0,01 |
268,0 ±10,39 |
3,20 ±0,01 |
234,3 ±8,66 |
|
LEP/CT |
30 |
7138 ±149,3 |
3,69* ±0,01 |
263,4 ±5,26 |
3,21 ±0,01 |
229,1 ±4,61 |
|
|
LEP/TT |
6 |
7105 ±494,6 |
3,72 ±0,01 |
264,3 ±18,04 |
3,25 ±0,03 |
230,9 ±15,57 |
|
|
Р. Соверинг |
LEP/CC |
8 |
7576 ±437,1 |
3,70 ±0,04 |
280,3 ±13,85 |
3,20 ±0,02 |
242,4 ±13,00 |
|
LEP/CT |
15 |
7245 ±294,5 |
3,68* ±0,01 |
266,6 ±10,46 |
3,22 ±0,01 |
233,3 ±9,01 |
|
|
LEP/TT |
4 |
6639 ±191,1 |
3,69 ±0,01 |
245,0* ±7,30 |
3,22 ±0,02 |
213,8 ±7,13 |
Примечание: * - Р<0,05; *** - Р<0,001
Наибольшим удоем за 305 дней лактации, характеризовались коровы с генотипом LEP/CC линий В. Айдиала и Р. Соверинга, их удой в среднем по группам составил 7323 и 7576 кг молока, соответственно. Животные генотипа LEP/CC в сравнении с аналогами других генотипов LEP внутри своей линейной принадлежности имели превосходство по удою на 185-218 кг и 331-937 кг молока, соответственно. Наибольший удой среди всего поголовья имели коровы с генотипом LEP/CC линии Р. Соверинга (7576 кг), что выше, чем у других особей с разными генотипами и линейной принадлежности на 253-937 кг молока.
По массовой доле жира в молоке выгодно отличались коровы с генотипами LEP/TT и LEP/CC линий В. Айдиала и Р. Соверинга, их величина в среднем по группам составила 3,72% и 3,70, соответственно. Животные генотипов LEP/TT и LEP/CC в сравнении со сверстницами других генотипов LEP внутри своей линейной принадлежности имели превосходство по массовой доле жира в молоке на 0,03-0,06% (P<0,05 и 0,001) и 0,01-0,02%, соответственно. Наибольшую массовую долю жира в молока среди всего поголовья имели коровы с генотипом LEP/TT линии В. Айдиала (3,72%), что выше, чем у других особей с разными генотипами и линейной принадлежности на 0,01-0,06%. Также достоверное различие (0,04%, P<0,05) выявлено между наибольшим показателем и данными первотёлок с генотипом LEP/CT линии Р. Соверинга.
Наибольшее количество молочного жира за лактацию по линиям В. Айдиала и Р. Соверинга имели животные с генотипом LEP/CC, которое составило 268,0 кг и 280,3 кг, соответственно. Животные генотипа LEP/CC в сравнении со сверстницами других генотипов LEP внутри своей линейной принадлежности имели превосходство по выходу молочного жира на 3,7-4,6 кг и 13,7 кг, 35,3 кг (P<0,05), соответственно. Наибольшее количество молочного жира среди всего поголовья имели коровы с генотипом LEP/CC линии Р. Соверинга (280,3 кг), что выше, чем у других особей с разными генотипами и линейной принадлежности на 12,3-35,3 кг.
По массовой доле белка в молоке выгодно отличались коровы с генотипом LEP/TT из линий В. Айдиала, их величина в среднем по группе составила 3,25%, соответственно. Они по этому показателю превосходили сверстниц с другими генотипами LEP и линейной принадлежности на 0,03-0,05%, межгрупповые различия других генотипов и линий были незначительные.
Наибольшее количество молочного белка за лактацию по линиям В. Айдиала и Р. Соверинга имели животные с генотипом LEP/CC, которое составило 234,3 кг и 242,4 кг, соответственно. Животные генотипа LEP/CC в сравнении со сверстницами других генотипов LEP внутри своей линейной принадлежности имели превосходство по выходу молочного белка на 3,4-5,2 кг и 9,1-28,6 кг, соответственно. Наибольшее количество молочного белка среди всего поголовья имели коровы с генотипом LEP/CC линии Р. Соверинга (242,4 кг), что выше, чем у других особей с разными генотипами и линейной принадлежности на 8,1-28,6 кг.
Выводы. 1. У коров татарстанского типа по первой лактации наибольшие показатели удоя, количество жира и белка в молоке отмечены у животных с генотипами LEP/CC и LEP/CT гена лептина в сравнении со сверстницами генотипа LEP/TT. Однако по массовой доле жира и белка в молоке тенденция была обратная.
2. У животных татарстанского типа по первой лактации наибольшие величины показателей молочной продуктивности (удой, количество молочного жира и белка) у коров с генотипом LEP/CC линейной принадлежности к голштинской породе, а именно В. Айдиал и Р. Соверинг.
1. Молочная продуктивность и качество молока коров с разными генотипами OLR1 и линейной принадлежности / М. Ламара, Л. Р. Загидуллин, Т. М. Ахметов и др. // Ученые записки Казанской ГАВМ. 2023. Т. 253 (1). С. 163-167.
2. Effect of BsaA I genotyped intronic SNP of leptin gene on production and reproduction traits in Indian dairy cattle / T. Yadav, A. Magotra, Y.C. Bangar et al. // Animal Biotechnology. 2021. pp. 261-267 DOI:https://doi.org/10.1080/10495398.2021.1955701.
3. Moravcikova N., Trakovicka A., Kasarda R. Polymorphism within the intron region of the bovine leptin gene in Slovak Pinzgau cattle // Animal Science and Biotechnology. 2012. V. 245 (1). рр. 112-115.
4. Kurlyana T., Hartatik T. Association between leptin gene polymorphism and growth traits in Bali cattle // Journal of the Indonesian Tropical Animal Agriculture. 2023. V. 48 (1). рр. 112-115.
5. Genetic polymorphisms of leptin gene in relation with reproduction traits in Hariana cows / V. Pandey. R. Bachan, R. Nigam et al. // Journal of Animal Research. 2017. V. 7 (3). P. 425-429.
6. Impact of leptin gene polymorphisms on breeding value for milk production traets in cattle / J. Komisarek, J. Szyda, A. Michalak, Z. Dorynek // J. of Animal and Feed Sci. 2005. V. 14. рр. 491-500.
7. LEP/BsaAI Analysis of Leptin Gene and Its Association with Milk Production Traits of Lactating Hariana Cattle of India / R. Bachan, R. Nigam, V. Pandey et al. // Journal of Livestock Research. 2019. V. 9 (6). рр. 184-190.
8. Ассоциация полиморфизма гена лептина с хозяйственно полезными признаками крупного рогатого скота чёрно-пёстрой породы / М. А. Парамонова, Ф. Р. Валитов, И. Н. Ганиева, Т. В. Кононенко // Известия Оренбургского ГАУ. 2023. № 1 (99). С. 277-283. DOI:https://doi.org/10.37670/2073-0853-2023-99-1-277-283.
9. Влияние породы и генотипа по гену лептина на молочную продуктивность и качество молока коров / С. В. Тюлькин, Р. Р. Шайдуллин, Х. Х. Гильманов и др. // Ветеринарный врач. 2019. № 3. С. 52-56. DOI:https://doi.org/10.33632/1998-698X.2019-3-52-56.
10. Genetic parameters of milk productivity for three lactations of Holstein cattle with different genotypes of LEP gene / T. M. Akhmetov, N. Yu. Safina, A. M. Alimov, M. I. Varlamova // BIO Web of Conferences. 2020. 27. 00061.
11. Влияние породы и генотипа по гену лептина на молочную продуктивность и качество молока коров / С. В. Тюлькин, Р. Р. Шайдуллин, Х. Х. Гильманов и др. // Ветеринарный врач. 2019. № 3. С. 52-56. DOI:https://doi.org/10.33632/1998-698X.2019-3-52-56.
12. Association of DGAT1, beta-casein and leptin gene polymorphism with milk quality and yield traits in Jersey and its cross with local Kashmiri cattle / S. A. Bhat, S. M. Ahmad, N. A. Ganai et al. // Journal of entomology and zoology studies. 2017. V. 5 (6). рр. 557-561.
13. Генетическая обусловленность группой и индивидуальной фенотипической изменчивости уровня признаков молочной продуктивности у коров ярославской породы / О. В. Кудрявцева, А. Е. Колганов, Д. К. Некрасов, М. С. Федосова // Аграрный вестник Верхневолжья. 2017. № 4 (21). С. 78-80.
14. Insight in leptin gene polymorphism and impact on milk traits in autochtonous busha cattle / M. Milan, P. Nevres, L. Miodrag et al. // Acta Veterinaria-Beograd. 2019. V. 69 (2). рр. 153-163.
15. Breed characteristics associated with LEP gene polymorphisms in Holstein cattle / E. V. Machulskaya, N. V. Kovalyuk, L. G. Gorkovenko et al. // Russ. Agricult. Sci. 2017. V. 43. рр. 314-316.
16. Effect of TG5 and LEP polymorphisms on the productivity, chemical composition, and fatty acid profile of meat from Simmental bulls / I. Sycheva, E. Latynina, A. Mamedov et al. // Veterinary World. 2023. V. 16 (8). рр. 1647-1654. DOI:https://doi.org/10.14202/vetworld.2023.1647-1654.
17. DGAT and LEP gene polymorphisms and their association with carcass characteristics and the lipid profile of meat from Nellore cattle / C. E. Couto, K. G.D. Livramento, L. V. Paiva et al. // Revista Brasileira de Saúde e Produção Animal. 2023. V. 24. DOI:https://doi.org/10.1590/S1519-994020220012.
18. Effect of leptin gene polymorphisms on growth, slaughter and meat quality traits of grazing Brangus steers / P. M. Corva, G. V.F. Macedo, L. A. Soria et al. // Genet. Mol. Res. 2009. V. 8. № 1. рр. 105-116.
19. DGAT and LEP gene polymorphisms and their association with carcass characteristics and the lipid profile of meat from Nellore cattle / C. E. Couto, K. G. D. Livramento, L. V. Paiva et al. // Revista Brasileira de Saúde e Produção Animal. 2023. V. 24. DOI:https://doi.org/10.1590/S1519-994020220012.
20. Effect of leptin gene polymorphisms on growth, slaughter and meat quality traits of grazing Brangus steers / P. M. Corva, G. V.F. Macedo, L. A. Soria et al. // Genet. Mol. Res. 2009. V. 8. № 1. рр. 105-116.
