Россия
Россия
УДК 636.034 Животные для получения пищевых продуктов (молока, яиц). Молочный скот и несушки. Выход молока и яиц
УДК 577 Материальные основы жизни. Биохимия. Молекулярная биология.Биофизика
Статья посвящена изучению степени и достоверности влияния различных факторов на удой у коров с различным генотипом генов каппа-казеина и диацетилглицерол О-ацетилтрансферазы. Объектом исследования служили первотелки черно-пестрой породы, от которых были взяты пробы венозной крови и выделены образцы ДНК. Выделение ДНК проводилось с помощью набора «Магносорб» (Интерлабсервис, Москва), согласно инструкции производителя. Генотипы CSN3, DGAT1 определяли методом ПЦР-ПДРФ. Исследованиями установлено что сила влияния удоя матерей (η2 =24,9%; Р<0,01), продолжительности сервис-периода (η2 =37,3%; Р<0,001) и живой массы (η2=46,1%; Р<0,001) на удой была наибольшей и достоверной у первотелок с генотипом CSN3 АВ, ниже эти показатели у коров с генотипом CSN3 АА - 24,0% (Р<0,001), 32,6% (Р<0,001) и 6,1%, соответственно. Наиболее высокое и достоверное влияние на удой первотелок с генотипом DGAT1 АА и DGAT1 АК оказали длительность сервис-периода (η2 =32,4-36,7%; Р<0,001) и живая масса (η2 =11,7-38,1%; Р<0,01-0,001), а такой фактор, как живая масса при первом плодотворном осеменении имеет влияние только у гетерозиготных животных (8,4%; Р<0,05). Более сильное влияние на уровень молочной продуктивности коров оказывают удой матерей, продолжительность сервис-периода, живая масса, причем достоверная и наибольшая доля влияния отмечены у гетерозиготных животных по генам CSN3 и DGAT1. При этом наиболее сильное и достоверное влияние на удой первотелок оказала продолжительность сервис-периода. Также установлены высокие значения коэффициента наследуемости показателей молочной продуктивности у коров, имеющих в своем генотипе аллель В гена CSN3 и аллель А гена DGAT1. Следовательно, разведение с учетом генотипов маркерных генов способствует укреплению наследственности молочной продуктивности крупного рогатого скота.
Генотип, CSN3, DGAT1, аллель, доля влияния, η2, показатели молочной продуктивности
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. Абельдинов Р. Б., Бексеитов Т. К. Биологический статус коров симментальской породы казахстанской селекции с различным генотипом по генам-кандидатам белкового обмена // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017. № 2 (148). С.81-87. EDN: XWEQFT
2. Абдулаев А. У. Эффективность использования в высокопродуктивных стадах потомков голштинских быков европейской и североамериканской селекции // Молочное и мясное скотоводство. 2020. №1. С. 7–10. https://doi.org/10.33943/MMS.2020.11.83.002. EDN: NESBYW
3. Кузнецов В. М. Сахалинская популяция голштинской породы / Монография. Чебоксары: ИД «Среда», 2020. 248 с.
4. Эффективность использования коров ярославской породы разных генотипов по голштинам / Н. П. Сударев, Д. Абылкасымов, О. В. Абрампальская, Е. А. Воронина, П. С. Бугров, А. Г. Юдина // Молочное и мясное скотоводство. 2020. № 7. С. 20-24. https://doi.org/10.33943/MMS.2020.46.67.005. EDN: OPMHZT
5. Доля и достоверность влияния гена каппа-казеина и диацилглицерол о-ацилтрансферазы на показатели молочной продуктивности коров / Л. Р. Загидуллин, Р. Р. Шайдуллин, Т. М. Ахметов [и др.] // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2020. Т. 243. № 3. С. 88–91. https://doi.org/10.31588/2413-4201-1883-243-3-88-92. EDN BCUFJI.
6. Седых Т. А. Полиморфизм генов гормона роста и диацилглицерол-ацилтрансферазы у бычков мясных пород // Ученые записки учреждения образования Витебская ордена Знак почета государственная академия ветеринарной медицины. 2017. Т. 53. № 1. С. 266–269. EDN YPBEGT.
7. Оценка молочной продуктивности и качества молока коров с разными генотипами диацилглицерол-о-ацилтрансферазы / С. В. Тюлькин, Х. Х. Гильманов, И. В. Ржанова, Е. Г. Лазарева // Актуальные вопросы индустрии напитков. 2019. № 3. С. 234–238. https://doi.org/10.21323/978-5-6043128-4-1-2019-3-234-238. EDN GGLOBB.
8. Полиморфизм генов каппа-казеина и диацилглицерол О-ацилтрансферазы у черно-пестрой породы скота / Л. Р. Загидуллин, Р. Р. Шайдуллин, Т. М. Ахметов, С. В. Тюлькин // Молочнохозяйственный вестник. 2020. №1(37). С.24-34. EDN: TUJEVN
9. Роль ДНК-маркеров признаков продуктивности сельскохозяйственных животных / Н. А. Зиновьева, О. В. Костюнина, Е. А. Гладырь, А. Д. Банников, В. Р. Харзинова, П. В. Ларионова, К. М. Шавырина, Л. К. Эрнст // Зоотехния. 2010. №1. С. 8–10. EDN: JWJHPV
10. Зиннатова Ф. Ф., Шакиров Ш. К., Юльметьева Ю. Р. Влияние породы и генотипа по генам CSN3, DGAT1, PRL, LGВ на молочную продуктивность крупного рогатого скота // Вестник РАСХН. 2012. № 6. С. 65–67. EDN: PMBHWH
11. Капельницкая Е., Шилова А. Молочная продуктивность и технологические свойства молока коров с различными генотипами каппа-казеина // Главный зоотехник. 2015. № 4. С. 34-39. EDN: TMCDDZ
12. Влияние генетических аспектов на динамику молочной продуктивности голштинского скота / Ю. Р. Юльметьева, Ф. Ф. Зиннатова, Е. Н. Рачкова, Л. В. Шамсиева, Ш. К. Шакиров // Достижения науки и техники АПК. 2015. № 11. С. 99-101. EDN: VBBIRV
13. Межлинейный полиморфизм гена каппа-казеина и его влияние на молочную продуктивность коров / Р. Р. Шайдуллин, Г. С. Шарафутдинов, А. Б. Москвичёва, Б. Г. Зиганшин, С. В. Тюлькин // Достижения науки и техники АПК. 2019. № 5. С. 51-54. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10512. EDN: FIWMWM
14. Характеристика аллелотипа по локусу каппа-казеина у молочных коров разных пород / Н. А. Худякова, И. В. Селькова, А. А. Первухина, А. О. Ступина // Молочное и мясное скотоводство. 2022. № 5. С. 24-29. https://doi.org/10.33943/MMS.2022.40.61.005. EDN: EOGYCK
15. Витушкина М. А., Дулепова М. А. Сыропригодность молока при производстве сыров // Вестник науки: международный научный журнал. 2020. Т.5. № 8 (29). С. 59-63. EDN: SSNNVZ
16. Лоретц О. Г., Матушкина Е. В. Влияние генотипа каппа-казеина на технологические свойства молока // Аграрный вестник Урала. 2014. № 3 (121). С. 23-26. EDN: SGWXRN
17. Позовникова М. В. Молочная продуктивность коров с различными генотипами DGAT1 // Эффективное животноводство. 2018. №7. С.46-47. EDN: YUNDXF
18. Позовникова М. В., Сердюк Г. Н., Тулинова О. В. Полиморфизм гена диацилглицерол-ацилтрансферазы-1 у быков отечественного генофонда айрширской породы // Известия Оренбургского аграрного университета. 2018. 4 (72). С. 295-297. EDN: UYPYYT
19. Связь полиморфизма гена dgat1 с хозяйственно полезными признаками коров / М. В. Позовникова, О. В. Тулинова, Г. Н. Сердюк, О. В. Митрофанова // Молочное и мясное скотоводство. 2017. № 8. С. 9-12. EDN: YLYNOB
20. DGAT1, a new positional and functional candidate gene for intramuscular fat deposition in cattle / G. Thaller, C. Kühn, A. Winter, G. Ewald, O. Bellmann, J. Wegner, H. Zühlke, R.Fries // Anim. Genet. 2003. V. 34. № 5. P. 354-357.
21. Association of a lysine232/alanine polymorphism in a bovine gene encoding acylCoA:diacylglycerol acyltransferase (DGAT1) with variation at a quantitative trait locus for milk fat content / A. Winter, W. Krаmer, F.A.O. Werner, S. Kollers, S. Kata, G. Durstewitz, J. Buitkamp, J.E. Womack, G. Thaller, R. Fries // PNAS. 2002. V. 99. № 14. P. 9300-9305.
22. Ассоциация гена DGAT1 с хозяйственно полезными признаками крупного рогатого скота / А. Н. Тяжченко, К. Д. Сабетова, П. О. Щеголев [и др.] // Аграрный вестник Нечерноземья. 2022. № 3(7). С. 37-46. https://doi.org/10.52025/27128679_2022_03_37 EDN: VTFFSR
