Russian Federation
Cel' issledovaniya – izuchit' vliyanie gena receptora leptina (LEPR) na myasnye i otkormochnye kachestva sviney porody dyurok dlya vyyavleniya genov-markerov, perspektivnyh dlya ispol'zovaniya v selekcionnom processe sviney. Predstavleny rezul'taty eksperimental'nogo molekulyarno-geneticheskogo issledovaniya i ego vliyaniya na hozyaystvenno poleznye priznaki 55 zhivotnyh: 45 ♀ i 10 ♂ porody dyurok SC «Lozovoe» ZAO «Plemzavod “Yubileynyy”». Issledovany polimorfizmy v gene LEPR sviney i provedeno sravnenie ih chastoty u svinok i hryachkov porody dyurok, vyyavleny zhelatel'nye genotipy produktivnosti. DNK vydelyali iz obrazca tkani ushnoy rakoviny etih zhivotnyh. Zatem byla provedena amplifikaciya DNK obrazcov tkani s pomosch'yu PCR, a takzhe genotipirovanie s pomosch'yu PDRF, ispol'zuya ferment restrikcii HpaII. Dlya proizvodstvennogo ispol'zovaniya naibolee perspektivnyh zhivotnyh v razvedenii plemennogo vysokoproduktivnogo pogolov'ya populyacii sviney porody dyurok polucheny novye svedeniya o vzaimosvyazi gena – markera receptora leptina (LEPR) s otkormochnymi i myasnymi pokazatelyami produktivnosti i vyyavleny gendernye osobennosti nasledovaniya dannogo gena. V rezul'tate bylo vyyavleno, chto svinki s genotipom AB v sravnenii so svinkami s genotipom AA obladali luchshimi pokazatelyami po skorospelosti na 11 dney (R > 0,99), tolschine shpika – na 3,6 mm (R > 0,999), dline tulovischa – na 4,4 sm (R > 0,999) i srednesutochnomu prirostu – na 180,4 g (R > 0,99). Svinki s genotipom AB takzhe prevoshodili svinok s genotipom BB po skorospelosti na 4 dnya (R > 0,99), tolschine shpika – na 2,5 mm (R > 0,95), dline tulovischa – na 0,6 sm (R > 0,999) i srednesutochnomu prirostu – na 88 g (R > 0,99) . Hryachki s genotipom AV suschestvenno ustupali zhivotnym s genotipom VV po pokazatelyu dliny tulovischa na 0,6 sm (R > 0,95) i pokazatelyu srednesutochnogo prirosta na 34,9 g (R > 0,95).
LEPR gene, Duroc pigs, fattening and meat productive qualities
Введение. Свиноводство является одной из наиболее важных отраслей животноводства, позволяющее обеспечивать население незаменимым мясным сырьем. Согласно нынешней обстановке в стране и постановке задач правительства и президента РФ вопрос наращивания собственного внутреннего продуктивного рынка и развития племенного поголовья является основной целью отрасли свиноводства.
В племенном свиноводстве России и мировых стран активно ведутся работы с применением геномной селекции. Технологии современной геномной селекции достаточно широко изучены и продолжают перспективно изучаться во всем мире [1–5]. Благодаря этому они дают огромный потенциал для проведения расшифровки генотипов животных на ранних этапах развития [6], отбор лучших животных с наиболее выгодными качествами для экономического развития предприятия и получение высокопродуктивного стада племенных свиней с лучшими племенными качествами [7].
В целях создания конкурентоспособной продукции на комплексе ЗАО «Племзавод “Юбилейный”» Тюменской области профессором Н.В. Михайловым была разработана научно обоснованная система гибридизации, отвечающая требованиям, предъявляемым производителем и переработчиком продукции. Учеными ДонГАУ на протяжении почти десяти лет проводятся генетические исследования на свиньях данного свинокомплекса с целью улучшения продуктивного стада и закрепления результата направленной селекции на генетическом уровне [1, 2, 8–10].
Нами был изучен ген DB, в настоящее время известный, как ген рецептора лептина (LEPR). Лептин – гормон жировой ткани, он секретируется в основном адипоцитами белой жировой ткани. Он участвует в нормализации веса тела, регулируя при этом массу жировой ткани. Также ген лептина оказывает влияние на пищевое поведение, воздействуя на аппетит и увеличивая энергетический обмен, благодаря чему происходит использование жиров и расходование энергии. С помощью центральной нервной системы лептин осуществляет регулирование липидного обмена. В нормальном состоянии лептин оказывает подавляющее действие на аппетит и помогает снизить массу тела. При голодании происходит снижение уровня лептина в крови, при переедании – повышение [11].
Ген рецептора лептина (LEPR) является одним из наиболее весомых генов-кандидатов для определения откормочных и мясных качеств. У свиней он локализован на шестой хромосоме в пределах q33–35 в четвертом интроне [12, 13].
Полиморфизм анализируемого HpaII сайта рестрикции гена лептина приводит к образованию двух аллелей: A (2000 н.п) и В (1450- и 550 н.п.). Словакский ученый A. Kováčik c соавторами опубликовали данные своих исследований по гену LEPR на двухпородных гибридах (крупная белая × ландрас) [3, 4]. Они отметили взаимосвязь генотипа BB с высоким выходом постного мяса и низким показателем толщины шпика по данному гену в сравнении с генотипами AB и AA.
Цель исследования – изучить влияние гена рецептора лептина (LEPR) на мясные и откормочные качества свиней породы дюрок для дальнейшего использования.
Задачи: определить частоты генотипов по гену-маркеру рецептора лептина; выявить аллельные варианты гена LEPR и их связь с откормочными и мясными качествами свиней; изучить роль гена-маркера в качестве критерия оценки продуктивных качеств свиней породы дюрок данного гена в совершенствовании стада по заявленным продуктивным качествам.
Объекты и методы. Исследование проводилось в одном из ведущих селекционных центров России СЦ «Лозовое» ЗАО «Племзавод “Юбилейный”». Объектом исследования выступали 55 животных: 45 ♀ и 10 ♂ породы дюрок.
Исследуемый участок гена LEPR размером 2000 нуклеотидных пар амплифицировали с помощью специфичных праймеров. Полиморфизм гена рецептора лептина определяли при помощи эндонуклеазы рестрикции HpaII.
После осуществления молекулярно-генетического анализа по гену лептина проводили определение наличия и частоты аллелей и генотипов по гену LEPR. Обработку статистических данных проводили по стандартным методикам с использованием программного обеспечения MS Excel и STATISTICA 6.0.
Экспериментальные генетические исследования свиней породы дюрок были проведены в лаборатории Молекулярной генетики ЮФУ и в лаборатории молекулярной диагностики и биотехнологии сельскохозяйственных животных в ФГБОУ ВО ДГАУ.
Результаты и их обсуждение. По итогам проведенного исследования по ДНК-генотипированию по гену LEPR были установлены генотипы для каждого исследуемого животного. Связь гена LEPR с откормочными и мясными качествами: скороспелостью, толщиной шпика, длиной туловища и среднесуточным приростом – осуществлялась по результатам контрольного выращивания свиней до 100 кг.
В исследуемой выборке животных у свинок были определены три генотипа гена LEPR – AA, AB и BB, что можно увидеть на рисунке 1. Отмечено, что у свинок и хрячков частота аллеля B была выше частоты аллеля A, она составила 0,73 и 0,27 у свинок и 0,71 и 0,29 у хрячков, соответственно.
А В АА АВ ВВ
Рис. 1. Частота аллелей и генотипов гена LEPR/HpaII свинок породы дюрок
У свинок частота генотипа BB составила 53,8 %; генотипа AB – 38,5; AA – 7,7 % (см. рис. 1), в то время как у хрячков установлено наличие двух генотипов – АВ с частотой 58,8 % и ВВ с частотой 41,2 %. Генотип AA в исследуемой выборке отсутствовал (рис. 2). Согласно вышеизложенному, у свинок породы дюрок наиболее распространен генотип ВВ, у хрячков – генотип AB.
А В АВ ВВ
Рис. 2. Частота аллелей и генотипов гена LEPR/HpaII хрячков породы дюрок
Согласно данным исследований, проводимых по аналогии зарубежными исследователями Óvilo C. et all (2002 г.) [4], у гибридов свиней (иберийская х ландрас) испанской селекции обнаружена низкая частота аллеля А – 0,08 и также отмечалось отсутствие генотипа АА. Ученый Словении A. Kováčik с соавторами (2009 г.) [3] у двухпородных гибридов (крупная белая × ландрас) отмечают в своих работах наибольшую частоту аллеля B – 0,71 в сравнении с аллелем A – 0,29. В результате сравнительного анализа, проведенного нами и иностранными учеными, отмечено, что генотип AA имеет низкую наследуемость у всех исследуемых свиней различных пород.
По итогам анализа продуктивности по откормочным и мясным показателям у свинок породы дюрок по гену лептина наилучший результат взаимосвязи со скороспелостью, толщиной шпика, длиной туловища и среднесуточным приростом отмечен с генотипом AВ. Так, согласно полученным результатам по продуктивности (табл. 1), свинки с генотипом AВ имели низкий показатель толщины шпика и скороспелости и больший показатель длины туловища и среднесуточного прироста. К таким результатам стремятся все производители мраморного мяса.
Таблица 1
Откормочные и мясные качества свинок породы дюрок различных генотипов гена LEPR
|
Генотип |
Скороспелость, дней |
Толщина шпика, мм |
Длина туловища, см |
Среднесуточный прирост, г |
|
AA (n = 3) |
170 |
16 |
112 |
695 |
|
AB (n = 18) |
158,8±6,38* |
12,4±1,75** |
116,4±1,81** |
875,4±68,60* |
|
BB (n = 24) |
162,6±3,71 |
14,9±1,06 |
117±1,07 |
787,4±43,59 |
Примечание: Р > 0,95, *Р > 0,99, **Р > 0,999.
Свинки с генотипом AB показывают лучшие показатели откормочных и мясных качеств по сравнению с генотипами AA и BB по скороспелости – на 11 и 4 дня, толщине шпика – на 3,6 и 2,5 мм, длине туловища – на 4,4 и 0,6 см и среднесуточному приросту – на 180,4 и 88 г соответственно.
По итогам определения связи показателей продуктивности хрячков породы дюрок с генотипами гена лептина достоверного влияния на скороспелость, толщину шпика, длину туловища и среднесуточный прирост выявлено не было (табл. 2). Однако стоит отметить, что хрячки с генотипом BB по сравнению с генотипом АВ обладают высокими показателями длины туловища и среднесуточного прироста, что также описано в работе испанского ученого C. Óvilo с соавторами (2002 г.) [4] на двухпородных гибридах (иберийская × ландрас).
Таблица 2
Откормочные и мясные качества хрячков породы дюрок различных генотипов гена LEPR
|
Генотип |
Скороспелость, дней |
Толщина шпика, мм |
Длина туловища, см |
Среднесуточный прирост, г |
|
AA (n = 0) |
– |
– |
– |
– |
|
AB (n = 6) |
151,7±2,91 |
12,3±0,47 |
116,4±1,08 |
815,5±39,23 |
|
BB (n = 4) |
151,9±2,53 |
12,6±0,71 |
117±0,95 |
850,4±25,50 |
Заключение. По итогам экспериментальных исследований у хрячков породы дюрок установлен желательный генотип ВВ по гену лептина, выявлена его взаимосвязь с лучшими показателями длины туловища (117 см) и среднесуточного прироста (850 г). У свинок в качестве желательного установлен генотип АВ, который связан с лучшими показателями скороспелости (158,8 дней, Р > 0,99), толщины шпика (12,4 мм, Р > 0,999), длины туловища (116,4 см, Р > 0,999) и среднесуточного прироста (875,4 г, Р > 0,99).
1. Issledovanie yadernogo gena gipofizarnogo faktora transkripcii i ego vliyanie na plemennuyu cennost' sviney / A.E. Svyatogorova [i dr.] // Sb. nauch. tr. Krasnodarskogo nauchnogo centra po zootehnii i veterinarii. 2022. T. 11, № 1. S. 327–331. DOI:https://doi.org/10.48612/sbornik-2022-1-83. EDN KECCGC.
2. Svyatogorova A.E., Tret'yakova O.L., Svyatogorov N.A. Analiz stada porody dyurok s ispol'zovaniem DNK-markerov // Innovacii v proizvodstve produktov pitaniya: ot selekcii zhivotnyh do tehnologii pischevyh proizvodstv: mat-ly mezhdunar. nauch.-prakt. konf. pos. Persianovskiy. 2019. S. 274–276. EDN: https://elibrary.ru/ZBPAST.
3. Effects of genotypes lepr and mc4r on pigs production / A. Kováčik [et al.] // Scientific Papers Animal Science and Biotechnologies. 2009. T. 42. № 2. S. 397–401.
4. Test for positional candidate genes for body composition on pig chromosome 6 / C. Óvilo [et al.] // Genetics Selection Evolution. 2002. T. 34. № 4. S. 465–480.
5. A meta-analysis of genome-wide association studies for average daily gain and lean meat percentage in two Duroc pig populations / Zh. Shenping [et al.] // BMC Genomics. 2021 Jan 6;22(1):12. DOI:https://doi.org/10.1186/s12864-020-07288-1.
6. Svyatogorova A.E., Chekrysheva V.V. Perspektivy geneticheskogo issledovaniya v veterinarnoy praktike // Veterinariya Severnogo Kavkaza. 2022. № 4. S. 34–40. DOI:https://doi.org/10.56660/77368_2022_4_39.
7. Indeksnaya selekciya v sisteme gibridizacii sviney / A.E. Svyatogorova [i dr.] // Sb. nauch. tr. Krasnodarskogo nauchnogo centra po zootehnii i veterinarii. 2022. T. 11, № 1. S. 21–25. DOI:https://doi.org/10.48612/sbornik-2022-1-4. EDN AHOKZE.
8. Vliyanie geneticheskogo polimorfizma gena MC4R na otkormochnye i myasnye kachestva sviney porody dyurok / A.E. Svyatogorova [i dr.] // Aktual'nye problemy biologii, nanotehnologiy i mediciny: mat-ly VI Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (Rostov-na-Donu, 1–3 oktyabrya 2015 g.). Rostov n/D.: Yuzhnyy federal'nyy universitet, 2015. S. 105–106. EDN ZEODDZ.
9. Vliyanie polimorfizma gena MC4R na otkormochnye i myasnye kachestva sviney / A.E. Svyatogorova [i dr.] // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa. Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. 2022. № 2 (66). S. 298–306. DOI:https://doi.org/10.32786/2071-9485-2022-02-37.
10. Svyatogorova A.E. Vliyanie geneticheskogo polimorfizma gena POU1F1 na otkormochnye i myasnye kachestva sviney porody dyurok // Nedelya nauki 2015: sb. tezisov (Rostov-na-Donu, 20–24 aprelya 2015 g.). Rostov n/D.: Yuzhnyy federal'nyy universitet, 2015. S. 10–13. EDN GFEDJL.
11. Bahtyukov A.A., Shpakov A.O. Molekulyarnye mehanizmy deystviya leptina na gipotalamo-gipofizarno-gonadnuyu os' // Citologiya. 2018. T. 60, № 10. S. 755–767. DOI: 10.7868/ S0041377118100016.
12. Genotipicheskaya struktura raznyh porod sviney po genam MC4R I LEP i ih svyaz' s produktivnost'yu / G.M. Goncharenko [i dr.] // Svinovodstvo. 2018. № 4. S. 11–15.
13. Associaciya pokazateley genotipicheskoy struktury otechestvennyh porod sviney po genam MC4R i LEP s ih produktivnymi kachestvami / A.P. Grishkova [i dr.] // Vestnik Rossiyskoy akademii estestvennyh nauk. Zapadno-Sibirskoe otdelenie. 2019. № 22. S. 128–136.
