Популяционно-генетическая характеристика, оценка геномного инбридинга и гомозиготности крупного рогатого скота черно-пестрой и голштинской пород по STR и SNP маркерам в России

Авторы

  • Игорь Сергеевич Недашковский Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста https://orcid.org/0000-0003-0487-4576
  • Александр Александрович Сермягин Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста https://orcid.org/0000-0002-1799-6014
  • Ольга Васильевна Костюнина Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста https://orcid.org/0000-0001-8206-3221
  • Валерия Владимировна Волкова Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста https://orcid.org/0000-0002-2080-0182
  • Елена Александровна Гладырь Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста https://orcid.org/0000-0002-5210-8932
  • Иван Николаевич Янчуков Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста https://orcid.org/0000-0002-6051-3655

DOI:

https://doi.org/10.17072/1994-9952-2021-4-295-306

Ключевые слова:

бык-производитель, голштинская порода, черно-пестрая порода, геномный инбридинг, микросателлиты, однонуклеотидные полиморфизмы, паттерны гомозиготности

Аннотация

Объект исследования – быки-производители черно-пестрой и голштинской пород, имеющие STR профили и прошедшие процедуру генотипирования по SNP-маркерам. Предмет исследования – уровень геномного инбридинга и гомозиготности, а также популяционно-генетическая характеристика на их основе. С возрастанием Fx, основанного на данных родословного учета, отмечено увеличение уровня геномного инбридинга (FROH), рассчитанного по SNP-маркерам. Результаты по 9 STR-маркерам фиксируют волнообразное увеличение гомозиготности от I до IV группы с последующим возрастанием, начиная с V и до VII группы включительно. В ходе исследования средних значений FROH в соответствии с годами рождения быков было установлено достоверное отличие двух последних групп (2009–2011 и 2012–2014 гг.) от всех остальных при попарном сравнении. Результаты расчета FROH и Ca9 быков из разных стран происхождения указывают на статистически значимую дифференциацию. Отмечено достоверное отличие наибольшего по выборкам уровня FROH в голштинской черно-пестрой породе от красно-пестрой голштинской и черно-пестрой пород. Значения Fst между породной принадлежностью животных по SNP и STR имели незначительную дифференциацию (0.008–0.027). Различия в расчете по STR между черно-пестрой голштинской и красно-пестрой голштинской породами оказались незначительны (менее 20%), в то время как остальные величины разнились многократно. Fst между животными РФ и Германии, РФ и Нидерланд по данным STR равен 0.006 и 0.008, по данным SNP 0.005 и 0.006, соответственно. Отмечено взаимное увеличение значения Fst и года рождения быка-производителя, что подчеркивает наибольшую удаленность популяции 1983–1997 гг. от популяций последних лет. Схожесть значений Fst между генеалогическими линиями сменяется значительным разбросом в показателях при попарном их сравнении.

Биографии авторов

Игорь Сергеевич Недашковский, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста

Аспирант

Александр Александрович Сермягин, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста

Канд. с.-х.  наук

Ольга Васильевна Костюнина, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста

Д-р биол. наук, зав. лаб.

Валерия Владимировна Волкова, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста

Канд. биол. наук, ст. науч. сотр.

Елена Александровна Гладырь, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста

Канд. биол. наук, вед. науч. сотр.

Иван Николаевич Янчуков, Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста

Д-р с.-х. наук, вед. науч. сотр.

Библиографические ссылки

Бекетов С.В. и др. Генетическое разнообразие и филогения пуховых коз центральной и средней Азии // Генетика. 2021. № 7. С. 810–819. DOI: 10.31857/s0016675821070031

Денискова Т.Е. и др. Изучение генетического разнообразия и дифференциации региональных популяций романовских овец по микросателлитным маркерам // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2018. Т. 64, № 3. С. 75–80. DOI: 10.30766/2072-9081.2018.64.3.75-80

Доклады 42 сессии FAO (Food and Agriculture Organization). Италия. Рим, 2021. С. 2021/2Rev1.

Заид А. и др. Словарь терминов по биотехнологии для производства продовольствия и ведения сельского хозяйства // Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. Рим, 2008. 381 с.

Кузнецов В.М. Инбридинг в животноводстве: методы оценки и прогноза / НИИСХ Северо-востока. Киров, 2000. 66 с.

Кузнецов В.М. F-статистики Райта: оценка и интерпретация // Проблемы биологии продуктивных животных. 2014. № 4. С. 80–109.

Кузнецов В.М. Оценка генетической дифференциации популяций молекулярным дисперсионным анализом (аналитический обзор) // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2021. № 22(2). С. 167–187.

Кузнецов В.М., Валохина Н.В. Об ограничении инбридинга в малочисленных популяциях молочного скота // Сельскохозяйственная биология. 2010. № 4. С. 55–58.

Недашковский И.С. и др. Оценка племенной ценности быков-производителей голштинской породы по качеству потомства в связи с уровнем гомозиготности по STR маркерам // Вестник Рязанского госу-дарственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2019. № 3(43). С. 36–43.

Недашковский И.С. и др. Влияние уровня геномного инбридинга, оцененного по ROH-паттернам, на воспроизводительные качества и молочную продуктивность дочерей, a также спермопродукцию гол-штинских быков-производителей // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35, № 3. С. 39–45. DOI: 10.24411/0235-2451-2021-10307.

Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации: Указ Прези-дента РФ № 20 от 21 янв. 2020 г.

Сермягин А.А и др. Оценка геномной вариабельности продуктивных признаков у животных гол-штинизированной черно-пестрой породы на основе GWAS анализа и ROH паттернов // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55, № 2. С. 257–274. DOI: 10.15389/agrobiology.2020.2.257rus

Смарагдов М.Г., Кудинов А.А. Полногеномная оценка инбридинга у молочного скота // Достиже-ния науки и техники АПК. 2019. Т. 33, № 6. С. 51–53. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10612.

Chang C.C. et al. Second-generation PLINK: rising to the challenge of larger and richer datasets // Gi-gaScience. 2015. Vol. 4. 7 p. URL: https://doi: 10.1186/s13742-015-0047-8.

Chao A. et al. Online program SpadeR (Species-richness Prediction And Diversity Estimationin R) // 2016. 88 p. URL: https://doi:10.13140/RG.2.2.20744.62722

Curik I. et al. Inbreeding and runs of homozygosity: a possible solution to an old problem // Livest Sci. 2014. № 166. P. 26–34. URL: https://doi: 10.1016/j.livsci.2014.05.034.

Dotsev A.V. et al. PSXII-21 Genome-wide search for genomic regions under putative selection in two russian native cattle breeds using high-density SNP bead chip // J. of Animal Science. 2020. Vol. 98. № 4. P. 242–243. URL: https://doi: 10.1093/jas/skaa278.441

Ferenčaković M. et al. Estimates of autozygosity derived from runs of homozygosity: empirical evidence from selected cattle populations // J. Anim. Breed Genet. 2013. Vol. 130. P. 286–293.

Hartl D.L., Clark A.G. Principles of population. United Kingdom: Sunderland, 1997.

Hedrick P.W. A standardized genetic differentiation measure // Evolution. 2005. Vol. 59, № 8. P. 1633–1638. URL: https://doi: stable/3449070

Jost L. GST and its relatives do not measure differentiation // Mol. Ecol. 2008. Vol. 17, № 18. P. 4015–4026. URL: https://doi: 10.1111/j.1365-294X.2008.03887.x

Khrabrova L.A. et al. Assessment of line differentiation in the Thoroughbred horse breed using DNA mi-crosatellite loci // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019. Vol. 23, № 5. P. 569–574. URL: https://doi: 10.18699/VJ19.526

Kim E.S., Cole J.B., Huson H. Effect of artificial selection on runs of homozygosity in U. S. Holstein // PLoS One. 2013. Vol. 8, № 11. 80813 p.

Leutenegger A.L. et al. Estimation of the inbreeding coefficient through use of genomic data // Am. J. Hum. Genet. 2003. Vol. 73. P. 516–523.

Marras G. et al. Analysis of runs of homozygosity and their relationship with inbreeding in five cattle breeds farmed in Italy // Animal Genetics. 2015. Vol. 46, № 2. P. 110–121.

Meirmans P.G., Hedrick P.W. Assessing population structure: FST and related measures // Mol. Ecol. Res. 2011. Vol. 11, № 1. P. 5–18. URL: https://doi: 10.1111/j.1755-0998.2010.02927.x

Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and researchan update // Bioinformatics. 2012. Vol. 28. P. 2537–2539.

Purfield D.C. et al. Runs of homozygosity and population history in cattle // BMC Genet. 2012. Vol. 13. 70 p.

Wright S. Evolution and the genetics of populations. Vol.4 Variability within among natural populations. Univ. Chicago, 1978. 590 p.

Zhang L. et al. cgaTOH: Extended approach for identifying tracts of // PLoS ONE. 2013. Vol. 8(3). 57772 p. URL: https://doi:10.1371/journal.pone.0057772.

Загрузки

Опубликован

2021-12-24

Как цитировать

Недашковский, И. С. ., Сермягин, А. А., Костюнина, О. В., Волкова, В. В., Гладырь, Е. А., & Янчуков, И. Н. (2021). Популяционно-генетическая характеристика, оценка геномного инбридинга и гомозиготности крупного рогатого скота черно-пестрой и голштинской пород по STR и SNP маркерам в России. Вестник Пермского университета. Серия «Биология»=Bulletin of Perm University. Biology, (4), 295–306. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2021-4-295-306