Pushkin, Russian Federation
The purpose of research is to study the relationship between exterior traits and body weight of Russian White chickens with single nucleotide substitution A503G in the LCORL gene. The study was conducted on Russian White chickens (n = 101) of the Central Collective Use Center "Genetic Collection of Rare and Endangered Breeds of Chickens". The material was DNA isolated from chicken blood using proteinase K and phenol. Weighing and measurement were carried out at the age of 270 days. Measurement of the exterior parameters of chickens, taking into account the length of individual parts of the body, was carried out using a measuring compass. The girth parameters were measured with a measuring tape. To analyze the polymorphism, the A503G substitution in the LCORL gene was analyzed. According to the results of PCR analysis, individuals with different genotypes according to the studied replacement were identified. The occurrence of alleles A and G for SNP A503G of the LCORL gene was 0.673 and 0.327, respectively. There was no shift in the genetic balance for the studied SNP (χ2 = 0.010). A comparative assessment of the relationship between average values of live weight and exterior indicators showed that individuals with the GG genotype are superior to carriers of other genotypes in a number of indicators. Significant (at p ≤ 0.0001) differences were noted in terms of live weight, chest depth, leg length, body length, metatarsus length, body length with neck, metatarsal girth, and pelvic width. It is assumed that polymorphic variants of the 503A/G single nucleotide substitution of the LCORL gene can be considered as a DNA marker of chicken conformation and used in the selection of parental pairs in breeding in order to correct the productivity of local chicken populations.
chickens, Russian White breed of chickens, DNA polymorphism, PCR-RFLP, conformation of chickens, single nucleotide polymorphism, SNP
Введение. Основной стратегической задачей для современного птицеводства является получение отечественных высокопродуктивных линий кур и отказ от импортных кроссов. Отсутствие отечественных высокопродуктивных конкурентноспособных линий и кроссов кур для мясного промышленного птицеводства негативно сказывается на реализации стратегии по обеспечению продовольственной безопасности страны. Работа по созданию отечественных кроссов кур с высокой продуктивностью может опираться на имеющийся в нашей стране генофонд пород кур, представленный в живом разведении в биоколлекциях, и в частности в ЦКП БРК «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур» [1].
Экстерьер и живая масса в период роста молодняка сельскохозяйственной птицы – важные ориентиры для селекции. Система оценки вида и телосложения стала основой методологии экстерьера, а связь между внешними признаками и внутренним строением организма – важный аспект для определения племенной ценности особи [2].
Оценка экстерьера кур – это комплексная работа, которая учитывает породу, направление продуктивности и влияние генетических факторов [3]. Основные кости скелетной системы курицы – киль, бедро, голень и плюсна. По данным В.И. Фисинина оценка и отбор мясной племенной птицы происходит в возрасте 16–24 недель по живой массе и степени обмускуленности ног. Изучение связи показателей мясной продуктивности, а именно живой массы с экстерьером в разных возрастах позволяет значительно повысить эффективность селекции и снизить затраты на содержание птицы путем проведения отбора [4].
Ген LCORL, который несет информацию о лиганд-зависимом ядерном корепрессоре, является одним из ключевых генов, определяющих рост и массу тела у позвоночных. В этом гене и прилежащих к нему областях генома кур найдены однонуклеотидные замены (SNP), ассоциированные с массой внутренних органов цыплят [5], массой яиц [6] и размером яйцевода [7]. Также ген LCORL изучен у ряда млекопитающих и определен в качестве гена, ассоциированного с массой тела, ростом и размером скелета у крупного рогатого скота, лошадей, свиней и овец [8–10].
Цель исследования – изучение связи экстерьерных признаков и живой массы кур породы русская белая с однонуклеотидной заменой A503G в гене LCORL.
Материалы и методы. Материалом для исследования являлись образцы ДНК, полученные из крови кур русской белой (n = 101) породы биоресурсной коллекции ВНИИГРЖ [1]. Кровь отбирали из подкрыльной вены в микропробирку, содержащую в качестве антикоагулянта 30 мкл 0,5 М ЭДТА. Экстракция ДНК проводилась фенольным методом. Для генотипирования птицы использовали ПЦР-ПДРФ метод. Дизайн ПЦР праймеров, специфичных для определенных участков гена LCORL, проводили в информационной сфере NCBI с помощью online-инструмента BLAST. Последовательности нуклеотидов гена были получены на основании данных собственных исследований [11]. Основная характеристика апробированной тест-системы представлена в таблице 1.
Таблица 1
Параметры тест-системы для генотипирования кур по SNP A503G в гене LCORL
|
Праймер |
Рестриктаза |
Сайт рестрикции |
Условия рестрикции |
Генотипы, п.н. |
|
F:TTGTAGCCTGTGGGAGGGAT RV:TGGTCTTCCCTCATGGGACT |
BstMAI/Alw26I |
GTCTCN↑ CAGAG(N)5↓ |
55 °С – 1 ч 65 °С – 10 мин |
АА-787 АG-787, 450, 337 GG-450, 337 |
Амплификацию проводили на приборе Thermal Cycler T100 (Bio-Rad, США). Режим амплификации состоит из 35 циклов: 30 с – 94 °С; 30 с – 58–62 °С; 30 с – 72 °С. Рестрикцию и электрофорез проводили по ранее описанной методике [11].
По достижению возраста 270 дней у кур осуществляли индивидуальное взвешивание и оценку по экстерьерным показателям. Измеряли следующие параметры: длина корпуса, длина корпуса с шеей, длина бедра, глубина груди, ширина груди в ключицах, ширина таза – измерялись циркулем; обхват груди, обхват плюсны, угол груди (градус), длина киля, длина плюсны, длина голени – измерялись лентой. Значения фиксировались в сантиметрах (см). Статистическую обработку данных проводили в программе STATISTICA 10.0 (Statsoft, Inc./TIBCO, Palo Alto, CA, USA) с применением ANOVA by ranks и критерия Крускала – Уоллиса.
Результаты и их обсуждение. В ходе исследования были выявлены различия на уровне генома среди кур русской белой породы по замене 503А/G гена LCORL. Этот ген является одним из ключевых регуляторов транскрипции РНК-полимеразы II и обладает плейотропным эффектом в отношении массы/размеров тела и массы/размеров яйца кур.
По SNP 503A/G во всей выборке птицы определены три генотипа гена LCORL. Генотипу АА на электрофореграмме соответствуют фрагмент 787 п.о., генотипу АG – 787, 450 и 337 п.о., а генотипу GG – 450 и 337 п.о. (рис. 1).
Рис. 1 Электрофореграмма продуктов, полученных в ходе ПЦР-ПДРФ анализа участка гена LCORL, содержащего SNP 503А/G: М – маркер pUC/MspI (Евроген, Россия) с шагом 100bp;
а – амплификат
Встречаемость аллелей А и G по SNP A503G гена LCORL составила 0,673 и 0,327 соответственно. Хотя частота аллеля G была в 2 раза меньше, не наблюдался сдвиг генетического равновесия по исследуемому SNP (χ2 = 0,010).
Сравнительная оценка взаимосвязи средних значений живой массы и экстерьерных показателей в исследуемой группе кур русской белой породы (n = 101) показала, что особи с генотипом GG превосходят носителей остальных генотипов по ряду показателей. Достоверные (при p ≤ 0,0001) различия отмечены по живой массе, глубине груди, длине голени, длине корпуса, длине плюсны, длине корпуса с шеей, обхвату плюсны, ширине таза (табл. 2).
Таблица 2
Экстерьерная оценка и показатели живой массы кур русской белой породы (n = 101)
в возрасте 270 дней c различными генотипами по замене A503G в гене LCORL
|
Показатель |
AA n = 46 |
AG n = 44 |
GG n = 11 |
Уровень достоверности (p-value) |
|
Живая масса 330 дней, кг |
1,69±0,03 |
1,85±0,03 |
2,04±0,07 |
AA-GG 0,0001 AA-AG 0,0022 GG-AG 0,027 |
|
Глубина груди, см |
10,20±0,16 |
10,77±0,16 |
11,22±0,32 |
AA-GG 0,013 AA-AG 0,033 |
|
Длина бедра, см |
8,64±0,10 |
8,80±0,10 |
9,16±0,20 |
Различия недостоверны |
|
Длина голени, см |
12,71±0,09 |
13,12±0,09 |
13,79±0,18 |
AA-GG 0,0001 AA-AG 0,005 GG-AG 0,003 |
|
Длина киля, см |
9,46±0,10 |
9,79±0,11 |
9,72±0,21 |
Различия недостоверны |
|
Длина корпуса, см |
15,94±0,12 |
16,38±0,12 |
17,25±0,24 |
AA-GG 0,0001 AA-AG 0,021 GG-AG 0,003 |
|
Длина плюсны, см |
8,52±0,07 |
8,87±0,08 |
9,31±0,15 |
AA-GG 0,0001 AA-AG 0,003 GG-AG 0,028 |
|
Длина корпуса с шеей, см |
31,00±0,22 |
31,39±0,22 |
33,22±0,45 |
AA-GG 0,00017 GG-AG 0,0013 |
|
Обхват груди, см |
29,89±0,23 |
30,26±0,24 |
30,88±0,47 |
Различия недостоверны |
|
Обхват плюсны, см |
3,18±0,43 |
3,15±0,44 |
5,95±0,88 |
AA-GG 0,014 GG-AG 0,014 |
|
Угол груди, град. |
69,35±0,68 |
68,09±0,70 |
67,09±1,39 |
Различия недостоверны |
|
Ширина груди, см |
6,15±0,10 |
6,39±0,10 |
6,33±0,20 |
Различия недостоверны |
|
Ширина таза, см |
8,27±0,08 |
8,62±0,09 |
8,81±0,17 |
AA-GG 0,015 AA-AG 0,010 |
Заключение. Обнаружены различия частот аллелей по SNP 503А/G гена LCORL в исследуемой группе кур русской белой породы (n = 101). Встречаемость аллеля А составила 0,673, аллеля G по SNP – 0,327. При этом сдвига генетического равновесия по данной замене не выявлено (χ2 = 0,010). Выявлено, что особи с генотипом GG превосходят носителей остальных генотипов по таким показателям, как живая масса, глубина груди, длина голени, длина корпуса, длина плюсны, длина корпуса с шеей, обхват плюсны, ширина таза (при p ≤ 0,0001). Полученные результаты позволяют предположить, что полиморфный вариант 503А/G гена LCORL можно рассматривать в качестве ДНК-маркера показателей экстерьера кур и использовать при отборе родительских пар в селекции с целью коррекции продуктивности местных популяций кур.
1. CKP «Geneticheskaya kollekciya redkih i ischezayuschih porod kur». URL: https://vniigen.ru/ckp-geneticheskaya-kollekciya-redkix-i-ischezayu¬shhix-porod-kur (data obrascheniya: 11.01.2022).
2. Vahrameev A.B., Makarova A.V. Ekster'ernaya ocenka kur. Dubrovicy: Izd-vo FGBNU FIC VIZh im. L.K. Ernsta. 2021.
3. Evolutionary Subdivision of Domestic Chickens: Implications for Local Breeds as Assessed by Phenotype and Genotype in Comparison to Commercial and Fancy Breeds / T.A. Larkina [et al.] // Agriculture. 2021.Vol. 11. P. 914.
4. Pat. 2370030C1 RF. Sposob otbora myasnyh kur selekcionnogo stada / Fisinin V.I., Egorova A.V., Elizarov E.S., Holodkov V.A., Shahnova L.V.; patentoobladatel' Vseros. nauchno-issledovatel'skiy i tehnologicheskiy institut pticevodstva. № 2008112908/12, zayavl. 03.04.2008, opubl. 20.10.2009, Byul. № 29. 4 s.
5. Genetic architecture and candidate genes detected for chicken internal organ weight with a 600 K single nucleotide polymorphism array / T. Dou [et al.] // Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2019. Vol. 32. P. 341–349.
6. Genome-wide association study dissects genetic architecture underlying longitudinal egg weights in chickens / G. Yi [et al.] // BMC Genomics. 2015. Vol. 16. P. 746.
7. A genome-wide study to identify genes responsible for oviduct development in chickens / M. Shen [et al.] // PLoS One. 2017. Vol. 12. e0189955.
8. Genome-wide association study of body weight in Australian Merino sheep reveals an orthologous region on OAR6 to human and bovine genomic regions affecting height and weight / H.A. Al-Mamun [et al.] // Genetics Selection Evolution. 2015. Vol. 47. P. 66.
9. Takasuga A. PLAG1 and NCAPG‐LCORL in livestock // Animal Science Journal. 2016. Vol. 87, P. 159–167.
10. Identification of loci and genes for growth related traits from a genome-wide association study in a slow- × fast-growing broiler chicken cross / R. Liu [et al.] // Genes & Genomic. 2015. Vol. 37. P. 829–836.
11. Poisk polimorfnyh variantov gena LCORL s pomosch'yu sekvenirovaniya po Sengeru u porod kur razlichnogo napravleniya produktivnosti / T.A. Larkina [i dr.] // Agrarnyy vestnik Urala. 2020. № 9 (200). S. 48–54.
