Характеристика генофонда мясных пород свиней украинского происхождения по локусам микросателлитов ДНК
СОДЕРЖАНИЕ: В статье приведены результаты генетического анализа популяций свиней украинской мясной и красной белопоясой пород, а также внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной». Анализ выполнен на основании данных полиморфизма 12 локусов микросателлитов ДНК.Характеристика генофонда мясных пород свиней украинского происхождения по локусам микросателлитов ДНК
С.И. Луговой
В статье приведены результаты генетического анализа популяций свиней украинской мясной и красной белопоясой пород, а также внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной». Анализ выполнен на основании данных полиморфизма 12 локусов микросателлитов ДНК. Установлено, что украинские породы свиней мясного направления продуктивности являются генетически своеобразными и дифференцированными между собой.
Введение. Современный генофонд свиней в Украине включает в себя 12 отечественных и зарубежных пород. По данным Н.Д. Березовского [1], соотношение этих пород приблизительно следующее: крупная белая - 67,0%, ландрас - 19,9%, украинская мясная - 3,9%, полтавская мясная - 2,7%, красная белопоясая - 1,8%, украинская степная белая 1,5%, миргородская - 1,2%, крупная черная 0,7%, дюрок - 0,7%, уэльс - 0,3%, пьетрен - 0,2% и украинская степная рябая - 0,1%.
Неотъемлемой составной частью разведения животных являются методы молекулярногенетического маркирования. В свою очередь, одним из важнейших первоначальных этапов применения молекулярно-генетических маркеров для сохранения и рационального использования генофондов является инвентаризация последних с учетом породной и хозяйственной дифференциации, изучение динамики изменений параметров генетической структуры популяций в пространстве и во времени [2].
В связи с вышеизложенным, целью наших исследований было проведение генетического анализа свиней двух пород мясного направления продуктивности украинского происхождения - украинской мясной и красной белопоя- сой, а также внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной».
Условия, материалы и методы исследований. В качестве материала для исследований использовали образцы ткани (ушной вы- щип) свиней пород красная белопоясая (КЫШ), украинская мясная (УМ) и внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной» (ДУСС). Исследуемые животные принадлежали племенным заводам ООО «Таврийские свиньи» (УМ; n = 75) и ГП ОХ «Аскания-Нова» (УМ; n = 53) Херсонской области, ПАО «Племзавод «Степной» Запорожской области (ДУСС; n = 72) и СХ ЧП «Техмет-Юг» Николаевской области (ДУСС; n = 18; КБПП; n = 46).
Лабораторные исследования проводили в условиях лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики животных Центра биотехнологии и молекулярной диагностики Всероссийского научно-исследовательского института животноводства Россельхозакадемии.
Выделение ДНК проводили с помощью колонок фирмы Nexttec и с использованием набора реагентов DIAtomTM DNA Prep100.
Анализ ДНК и постановку ПЦР осуществляли согласно методик ВИЖ [3]. Мультиплексный анализ 12 локусов (SW24, S0155, SW72, SW951,S0386,S0355,SW240,SW857, SW0101, SW936, SW911 и S0228) микросателлитов ДНК (МС-ДНК) проводили на генетическом анализаторе АВ1 Prism 3130x1. Обработку данных капиллярного электрофореза осуществляли путем перевода длин фрагментов в числовое выражение на основании сравнения их подвижности со стандартом ДНК.
Весь статистический анализ был проведен по общепринятым методикам [4]
Особенности внутри- и межпопуляционной генетической изменчивости исследованных популяций свиней на основе микросателлитов ДНК были проанализированы с использованием трех различных способов. Вначале были рассчитаны индексы Фишера (Fis, Fit и Fst) для различных используемых локусов микросателлитов ДНК.
Кроме того, был использован Assignment- тест, который рассматривал генетическое разнообразие каждой особи и популяции, из которой она происходила, и оценивал вероятность отнесения данной особи или к своей собственной популяции, или к иной [5].
Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета MS Excel 2007 с плагином GenAIEx v. 6.5 [6].
Анализ и обсуждение результатов. В результате анализа частот генотипов животных по всем исследованным локусам микросателлитов ДНК, нами установлено, что для изученных популяций характерна общая особенность - дефицит гетерозигот (табл. 1).
Однако, его степень в популяциях различный - от 0,066 для свиней украинской мясной и красной белопоясой пород до 0,109 - в популяции свиней внутрипородного типа свиней породы дюрок «Степной». Кроме того, эффективное число аллелей у животных данного типа также было минимальным среди изученных пород - 3,067. Эти особенности, очевидно, являются следствием продолжительного разведения «в себе» данной популяций животных в процессе создания нового селекционного достижения.
Максимальное количество аллелей, а также эффективное число аллелей было отмечено в популяции свиней украинской мясной породы - 8,417 и 3,830 соответственно.
Таблица 1 - Генетическое разнообразие пород свиней по локусам МС-ДНК (в целом по всем 12 локусам)
| Порода |
Количество аллелей, Na |
Эффектив-ное число аллелей, Ae |
Гетерозиготность |
Индекс фиксации.^ |
|
| наблюдаемая, Ho |
ожидаемая, He |
||||
| ДУСС |
6,667±0,644 |
3,067±0,388 |
0,553±0,062 |
0,617±0,046 |
0,109±0,070 |
| КБПП |
6,667±0,432 |
3,750±0,370 |
0,649±0,051 |
0,693±0,041 |
0,066±0,044 |
| УМ |
8,417±0,743 |
3,830±0,295 |
0,668±0,030 |
0,718±0,027 |
0,066±0,030 |
| В целом |
7,250±0,375 |
3,549±0,206 |
0,623±0,029 |
0,676±0,023 |
0,080±0,029 |
На наш взгляд, столь обогащенный аллело- фонд свиней украинской мясной породы может быть обусловлен спецификой породообразовательного процесса при ее создании. В частности, тем, что в структуру породы вошли три внутрипородных типа, которые создавались в результате сложного воспроизводительного скрещивания с участием семи пород.
Одной из характеристик аллелофонда популяций всех трех пород является наличие «приватных» аллелей, т.е. аллелей, специфичных для каждой из исследуемых групп свиней.
Как и следовало ожидать, наибольшее их количество было идентифицировано среди животных украинской мясной породы - 25. Причем,максимальное количество «приватных» аллелей было выявлено в локу- сах SW24, SW936 и SW911 - 6 и по 4 соответственно.
В популяциях животных красной белопоя- сой породы и внутрипородного типа свиней породы дюрок «Степной» количество «приватных» аллелей составляло 5 и 11 соответственно. Однако, следует отметить, что большинство из этих аллелей встречались с очень низкой частотою (менее 5%).
Таблица 2 - Результаты теста на соответствие генетическому равновесию Харди-Вайнберга
| Локусы МС-ДНК |
||||||||||||
| Порода |
SW |
S0 |
SW |
SW |
S03 |
S0 |
SW |
SW |
SW0 |
SW |
SW |
SW0 |
| 24 |
155 |
72 |
951 |
86 |
355 |
240 |
857 |
101 |
936 |
911 |
228 |
|
| ДУСС |
* |
*** |
*** |
*** |
*** |
*** |
ns |
** |
ns |
*** |
*** |
*** |
| КБПП |
ns |
ns |
ns |
ns |
*** |
*** |
ns |
ns |
ns |
ns |
ns |
*** |
| УМ |
*** |
*** |
*** |
ns |
*** |
*** |
*** |
ns |
ns |
ns |
*** |
ns |
В частности, в популяции свиней украинской мясной породы «приватные» аллели, превышающие данный порог, были выявлены лишь в локусах SW936 и S0101 (аллель SW936117 (с частотой 0,096) и аллель S0101195 (с частотой 0,056)).
В то же время, в популяции свиней красной белопоясой породы частота трех из пяти выявленных «приватных» аллелей (S0386182, S0228282 и SW857143) была достаточной высокой и составляла 0,443, 0,152 и 0,056 соответственно. Это дает основание рассматривать эти аллели в качестве маркерных для данной породы свиней.
В популяции свиней внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной» «приватные» аллели, встречающиеся с частотой более 5%, выявлены не были.
В результате проверки соотношения частот генотипов генетическому равновесию Харди- Вайнберга установлено, что в популяции свиней внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной» от равновесного состояния отклоняется наибольшее число локусов - 10 из 12 исследованных (табл. 2).
Примечания: ns - не достоверно; * - p 0,05; ** - p 0,01; *** - p 0,001.
В то же время, у свиней красной белопоя- сой породы только по трем локусам отмечалось отклонение от состояния генетического равновесия.
Таблица 3 - Оценки F-статистик, рассчитанные по МС-ДНК
| По- казат ель |
В среднем |
Локусы МС-ДНК |
|||||||||||
| SW24 |
S0155 |
SW72 |
SW951 |
S0386 |
S0355 |
SW240 |
SW857 |
SW0101 |
SW936 |
SW911 |
SW0228 |
||
| Fis |
0,078± 0,043 |
0,058 |
0,092 |
0,133 |
-0,005 |
0,330 |
0,340 |
0,085 |
-0,057 |
0,033 |
-0,086 |
0,177 |
0,105 |
| Fit |
0,151± 0,045 |
0,085 |
0,157 |
0,096 |
0,085 |
0,422 |
0,437 |
0,142 |
0,028 |
0,121 |
0,013 |
0,252 |
0,168 |
| Fst |
0,083± 0,010 |
0,028 |
0,071 |
0,033 |
0,090 |
0,138 |
0,147 |
0,062 |
0,080 |
0,091 |
0,091 |
0,091 |
0,070 |
Рис. 1. Результаты Assignment-теста исследуемых пород свиней
Совпадение двух локусов МС-ДНК (S0386 и S0355), по которым отмечается высоко достоверное отклонение (p 0,001) от состояния генетического равновесия во всех исследованных популяциях, может быть обусловлено их ассоциированностью с каким-либо признаком, находящимся под действием искусственного отбора.
В результате оценки F-статистик, в целом, отмечено, что Fis и Fit имеют положительные значения, что указывает на снижение гетеро- зиготности индивидуумов в каждой из пород вследствие неслучайного спаривания (табл. 3).
Значение показателя Fst показывает, что различия в соотношении частот локусов МС- ДНК между исследованными породами на 8,3% обусловлены породными особенностями.
Результаты проведенного Assignment-теста (рис. 1) убедительно иллюстрируют, что все изучаемые украинские породы свиней мясного направления продуктивности являются генетически высокодифференцированными между собой.
В целом, по всем исследованным животным, точность отнесения к «своей» популяции превышает 90%. Причем, для животных украинской мясной и красной белопоясой пород этот показатель составил 96,9%, и 91,3% соответственно, а внутрипородного типа породы дюрок украинской селекции «Степной» - 97,8%. Самый низкий показатель точности отнесения к «своей» популяции свиней красной белопоясой породы, очевидно, обусловлен тем, что данная порода утверждена только в 2007 году и процесс консолидации ее генофонда все еще продолжается.
Выводы. Генофонд свиней мясного направления продуктивности украинского происхождения - украинская мясная и красная белопоясая породы, а также внутрипородный тип свиней породы дюрок «Степной» является генетически своеобразным и консолидированным.
Список литературы
Березовский Н. Д. Проблемные вопросы в работе с породами свиней Украины / Н. Д. Березовский // Тавршський науковий вюник : зб. наук. праць Херсонського ДАУ. - Херсон : Гршь Д. С., 2011. - Вип. 76. - Ч. 2. С. 7-9.
Иовенко В. Н. Генофонд овец и свиней юга Украины по иммуногенетическим маркерам /
В.Н. Иовенко, В. В. Герасименко, А. Г. Плахотников. - Новая Каховка : Пиел, 2007. - 140 с.
Методические рекомендации по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве / [Н. А. Зиновьева, А. Н. Попов, Л. К. Эрнст и др.]. - Дубровицы: ВИЖ, 1998, — 47 с.
Li C. C. Population Genetics / C. C. Li. — Chicago : University of Chicago Press, 1955.