WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

       На правах рукописи

КУРНЯВКО Наталья Юрьевна

                  1. АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ БУДЕННОВСКОЙ ПОРОДЫ ЛОШАДЕЙ ПО ЛОКУСАМ ПОЛИМОРФНЫХ СИСТЕМ КРОВИ И МИКРОСАТЕЛЛИТОВ ДНК

03.02.07 – ГЕНЕТИКА

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Дубровицы – 2012

Работа выполнена в лаборатории генетики ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт коневодства Российской академии сельскохозяйственных наук.

Научный руководитель:  доктор сельскохозяйственных наук, доцент 

Храброва Людмила Александровна

Официальные оппоненты:  доктор биологических наук, профессор

Букаров Нурмагомед Гаджикулиевич

ОАО «Московское» по племенной работе,

начальник лаборатории иммуногенетической экспертизы

кандидат биологических наук

Гладырь Елена Александровна

ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии,

Центр биотехнологии и молекулярной диагностики животных, заведующая лабораторией молекулярной  генетики животных

Ведущая организация:        ФГБОУ ВПО Российский государственный
       аграрный университет – МСХА

       им. К.А.Тимирязева

Защита состоится «09» октября 2012 г., в 10-00 часов, на заседании диссертационного совета Д 006.013.03 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства Российской академии сельскохозяйственных наук.

Адрес института: 142132, Московская область, Подольский район, п. Дубровицы, ГНУ ВИЖ, тел./факс (4967) 65-11-01. www.vij.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВИЖ Россельхозакадемии.

Автореферат разослан «____»  _________ 2012 г.

Ученый секретарь Совета Д 006.013.03                                         И.В. Гусев

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность. В настоящее время в коневодстве под влиянием ряда факторов наблюдаются процессы вытеснения с животноводческого рынка и сокращения племенного поголовья целого ряда лошадей заводских пород, что сопровождается снижением генетического разнообразия и принципиально ограничивает возможности селекционной работы в будущем [Калашников В.В., 2002, 2010].

По мнению экспертов Всемирной продовольственной организации ООН [Отчет FAO, 2007], основным препятствием по разработке селекционных программ по сохранению пород животных является недостаток информации о генетической структуре популяций, так как статус риска, базирующийся на численности поголовья, не может отразить всей картины генетического разрушения.

В коневодстве для изучения генетической структуры пород, а также при проведении контроля происхождения и идентификации лошадей, используют локусы полиморфных систем крови и микросателлитов ДНК. Они могут быть использованы для изучения генетической структуры пород, линий, семейств, определения их гетерогенности, гомозиготности и проведения мониторинга происходящих в породе изменений в процессе селекции животных по хозяйственно-полезным признакам. [Дубровская Р.М., 1987, Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А., 1998, Bowling A.T. et al, 1998, Van de Goor et al, 2009, Tozaki T., 2011]. Буденновская порода лошадей – одна из ведущих спортивных пород отечественной селекции в России. За последние годы численность буденновских лошадей заметно снизилась, по международной классификации ФАО она имеет статус «в состоянии риска» (поголовье маток на 01.01.2012 г. составляет 154 головы), поэтому для сохранения этой ценной спортивной породы необходимо использовать и генетические методы.

Цель и задачи исследований.  Целью проводимых исследований было изучение и анализ генетической структуры лошадей буденновской породы.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

  1. Провести генетико-статистический анализ аллелофонда буденновской породы лошадей по 4 полиморфным системам крови (по локусам Tf, Al, Es и EAD);
  2. Изучить генетический полиморфизм изучаемой породы на молекулярно-генетическом уровне (по 17 локусам микросателлитов);
  3. Провести ретроспективный анализ аллелофонда буденновской породы лошадей за последние 50 лет;
  4. Проанализировать внутрипородную межзаводскую и линейную дифференциацию лошадей изучаемой породы;
  5. Сравнить генетический профиль буденновских лошадей с различной долей кровности по чистокровной верховой породе с донской и чистокровной верховой породами лошадей;
  6. Изучить влияние полиморфных локусов систем крови на скаковую работоспособность лошадей буденновской породы;
  7. Определить эффективность контроля происхождения лошадей буденновской породы по генетическим маркерам.

Научная новизна. Впервые для лошадей буденновской породы создана электронная база генетических данных, проведен анализ популяционно-генетических параметров аллелофонда и выполнен ретроспективный анализ генетических изменений в породе с 1960 по 2010 годы. Впервые проведена оценка внутрипородной дифференциации буденновских лошадей по 4 полиморфным системам крови среди 6 заводских субпопуляций, 8 генеалогических линий и 3 генеалогических групп, а также определены генетические различия между лошадьми с различной степенью кровности по чистокровной верховой породе. Оценена степень разнообразия по 17 локусам микросателлитов и определен уровень генетического сходства по сравнению с донской и чистокровной верховой породами лошадей. Изучено влияние полиморфных локусов систем крови на скаковую работоспособность лошадей. Установлена степень эффективности контроля происхождения лошадей по иммуногенетическим и ДНК-маркерам.

Практическая значимость. Проведенные исследования и анализ генетической структуры лошадей буденновской породы позволили получить данные о внутрипородной дифференциации субпопуляций и выявить тенденцию снижения генетического разнообразия породы с течением времени. Были установлены различия в генетической структуре популяций лошадей с разной скаковой работоспособностью, оценена эффективность контроля происхождения по локусам полиморфных систем крови и микросателлитов ДНК. Использование полученных данных в практической селекции позволит контролировать и сохранить генетическое разнообразие лошадей буденновской породы.

Основные положения, выносимые на защиту:

  • Характеристика аллелофонда лошадей буденновской породы по локусам полиморфных систем крови и микросателлитов ДНК;
  • Динамика генетической структуры лошадей буденновской породы за последние 50 лет и факторы, влияющие на ее формирование;
  • Оценка внутрипородной дифференциации на уровне субпопуляций конных заводов и линейной структуры породы;
  • Возможность использования маркерных генов для оценки скаковой работоспособности.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих научных мероприятиях:

  • Международная заочная научно-практическая конференция «Современные тенденции в науке: новый взгляд», г. Тамбов. 29 ноября 2011 г.
  • Международная научно-практическая конференция «Научное обеспечение развития коневодства», Дивово, 23-25 мая 2012.
  • Ученый совет ГНУ ВНИИ коневодства, Дивово, 2012 г.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 141 странице компьютерного текста и включает следующие разделы: введение, обзор литературы, материал и методика исследований, результаты собственных исследований, обсуждение результатов, выводы, предложения производству, список литературы, приложение. Работа содержит 36 таблиц и 12 рисунков. Список литературы включает 211 источников, в том числе 55 на иностранных языках.

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 3 в журнале, рекомендуемом ВАК РФ («Коневодство и конный спорт»).

2. материал и методика исследований

Работа выполнена в лаборатории генетики ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института коневодства Россельхозакадемии в период с 2008 по 2012 гг., по схеме, представленной на рисунке 1. На основе информации, имеющейся в картотеках лаборатории генетики и Отдела буденновской и донской пород ВНИИ коневодства, а также полученной в результате тестирования  лошадей буденновской породы, общей численностью 2192 головы с 1960 по 2010 годы рождения, была создана электронная база данных. В обработку включены лошади, принадлежащие 6 коневодческим хозяйствам (конные заводы им. Первой Конной армии, им. С.М. Буденного, «Донской», им. Кирова, «Юловский», конно-спортивный клуб «Пикан»), а также частным племенным фермам и владельцам.

Для проведения ретроспективного анализа все поголовье было распределено на 5 периодов: I – с 1960 по 1970 годы рождения; II – с 1971 по 1980 г.р.; III – с 1981 по 1990 г.р.; IV – с 1991 по 2000 г.р.; V – с 2001 по 2010 г.р. Линейную дифференциацию изучали с учетом 8 линий (Бежа, Браслета, Булата, Джемса, Инферно хх, Кодекса, Рубильника хх, Чимкента), а также 3 генеалогических групп (Загона хх, Загорска хх, Эффекта хх). Для оценки межпородных различий был проведен генетико-популяционный анализ аллелофонда лошадей донской породы (1680 гол.), и  использованы данные по чистокровной верховой породе [Храброва Л.А., 2011].

Варианты белков выявляли методом горизонтального электрофореза на крахмальном геле согласно традиционным методикам [Smithies O., 1955], модифицированных применительно крови лошадей [Дубровская Р.М., 1986]. Для определения антигенов группы крови D пользовались планшетным методом (реакция гемагглютинации) с использованием моноспецифических сывороток, идентифицированных с международными эталонами.

Рис. 1. Схема проведения исследований

Для выделения ДНК из биологического материала (кровь и волосяные луковицы) использовали коммерческие наборы Diatom DNA и Extra Gene DNA Prep. [ООО «Лаборатория Изоген», Россия]. Выделенную ДНК амплифицировали на термоциклере 2720 Thermal Cycler Gene Amp PCR [«Applied Biosystems», США] с набором праймеров «Stock Marks for Horses», включающий 17 локусов микросателлитов, рекомендованный Международным обществом по изучению генетики животных (ISAG). Электрофорез продуктов амплификации осуществлялся на автоматическом 4-капиллярном генетическом анализаторе «3130 DNA Analyzer» [«Applied Biosystems», США]. Расшифровка и документирование полученных графических результатов осуществлялась с помощью программного обеспечения автоматической расшифровки результатов фрагментного анализа Genotyper® и GeneMapperTM.

Аллелофонд лошадей оценивали по частотам аллелей и генотипов соответствующих локусов, наблюдаемой (Ho) и ожидаемой гетерозиготности (He), уровню полиморфности (Ae). Помимо этого определяли генное равновесие в популяции, рассчитывали генетическое сходство и генетическое расстояние между субпопуляциями, эффективность контроля происхождения. Расчеты этих показателей проводили по общепринятым методам [Вейр Б.С., 1995, Куликов Л.В., 2006]. Работоспособность лошадей оценивали по результатам их выступлений в гладких скачках на отечественных ипподромах с 1974 по 2008 гг. (531 гол.). В качестве показателей скаковой работоспособности лошадей учитывали средний выигрыш (в баллах) на одно выступление, процент успеха и средний процент выигрыша в традиционных призах.





Статистическую обработку данных проводили с использованием программ MS Excel 2003, Statistica for Windows, Version 6.0.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Особенности аллелофонда буденновской породы лошадей по полиморфным системам крови

Буденновская порода лошадей имеет в целом типичный для верховых пород спектр аллелей систем крови при наличии характерных особенностей. В локусе трансферрина у буденновских лошадей было идентифицировано 15 типов белка, детерминируемых пятью аллелями TfD, TfF, TfH, TfO, TfR, в локусе альбумина определено 2 аллеля – AlA и AlB. В локусе эстеразы идентифицировано 3 аллеля: EsF, EsG, EsI. В системе D групп крови было протипировано 9 эритроцитарных антигенов: Da, Db, Dc, Dd, De, Dk, Dg, Dm, Dh, контролируемых 7 аллелями: Dad, Dbcm, Dcegm, Dcgm, Dde, Ddhgm, Ddk.

Буденновские лошади характеризовались высокой частотой встречаемости аллеля TfF и низкой частотой аллеля TfH (табл.1). В локусе альбумина частота аллеля AlB доминировала над аллелем AlA. В локусе эстеразы частота аллеля EsI значительно превышала частоты редких аллелей EsF и EsG, при этом самым распространенным генотипом являлся тип Es II (0,7958±0,0066). В системе D групп крови самыми распространенными в породе отмечены аллели Ddk и Dde, относительно редкими являлись аллели Ddhgm и Dad.

Сравнительный анализ разных групп животных показал, что имеются различия по частотам встречаемости отдельных аллелей среди племенного ядра и массива породы. Так, у жеребцов-производителей отмечена повышенная частота аллеля TfD (P0,95), при низкой распространенности аллелей TfF и TfR. Редкий в породе TfH чаще всего встречался у маток. Разница частот аллелей AlA и AlB в локусе альбумина в массиве породы максимальная (P0,99), у маток – минимальная (P0,99). В локусе эстеразы у маток зарегистрирована минимальная частота аллелей EsI и EsG. Стоит особо отметить, что в массиве породы практически элиминировался аллель Dad.

Проведенные исследования показали, популяция лошадей буденновской породы характеризовалась повышенной степенью гомозиготности, о чем свидетельствовала положительная величина популяционного инбридинга (Fis=0,044). Уровень полиморфности по 4 исследуемым локусам составил 2,74.

Таблица 1

Частоты аллелей локусов трансферрина (Tf), альбумина (Al), эстеразы (Es) и D-системы групп крови (EAD) у лошадей буденновской породы

Локус

Аллель

Жеребцы

n=267

Матки

n=743

Массив

n=1182

Всего

n=2192

Tf

D

0,2528±0,0188*

0,1871±0,0101*

0,2157±0,0085

0,2105±0,0062

F

0,4588±0,0216

0,4536±0,0129

0,4624±0,0103

0,4589±0,0075

H

0,0375±0,0082

0,0484±0,0056

0,0330±0,0037

0,0388±0,0029

O

0,2247±0,0181

0,2517±0,0113

0,2470±0,0089

0,2459±0,0065

R

0,0262±0,0069*

0,0592±0,0061

0,0419±0,0041

0,0459±0,0032

Al

A

0,3783±0,0211

0,3839±0,0126**

0,2990±0,0095**

0,3377±0,0072

B

0,6217±0,0211

0,6161±0,0126**

0,7010±0,0095**

0,6623±0,0072

Es

F

0,1156±0,0155

0,1185±0,0085

0,0914±0,0067

0,1047±0,0050

G

0,0023±0,0022

0,0021±0,0012

0,0082±0,0021

0,0051±0,0012

I

0,8821±0,0157

0,8794±0,0086

0,9004±0,0070

0,8902±0,0051

EAD

ad

0,0182±0,0068

0,0432±0,0056***

0,0030±0,0011***

0,0178±0,0021

bcm

0,1943±0,0201

0,1557±0,0099***

0,2168±0,0086*

0,1944±0,0062

cegm

0,0518±0,0113

0,0261±0,0044***

0,0690±0,0053*

0,0531±0,0035

cgm

0,1140±0,0162***

0,1543±0,0099**

0,2142±0,0085*

0,1848±0,0061

de

0,2746±0,0227

0,3092±0,0126***

0,1742±0,0079***

0,2285±0,0066

dhgm

0,0492±0,0110

0,0522±0,0061*

0,0267±0,0033*

0,0373±0,0030

dk

0,2979±0,0233

0,2593±0,0120

0,2961±0,0095

0,2841±0,0071

Примечание: * - достоверно при уровне вероятности 0,95

        ** - достоверно при уровне вероятности 0,99

        *** - достоверно при уровне вероятности 0,999

Сопоставление количества идентифицированных у лошадей генотипов в локусах полиморфных систем крови с их теоретически ожидаемыми числами показало, что во всех изученных популяциях лошадей буденновской породы нарушено генное равновесие в системе D групп крови (df=18; x2=132,74-183,58 P<0,01). Кроме того, у маток нарушено равновесие в системе трансферрина (df=9; x2=18,63; P<0,05) и эстеразы (df=1; x2=4,83; P<0,05), у массива породы – в системе эстеразы (df=2; x2=15,81; P<0,01).

3.2. Особенности аллелофонда буденновской породы лошадей по локусам микросателлитов ДНК

Изучение полиморфизма микросателлитной ДНК проводилось на 20 лошадях буденновской породы, в том числе 14 из них - жеребцы-производители консолидированного происхождения. При исследовании полиморфизма микросателлитной ДНК в 17 локусах было обнаружено 97 аллелей, в том числе редкие аллели AHT5 L, ASB17 D, ASB23 T, HTG6 I. В результате анализа исследованной популяции были получены данные, характеризующие полиморфизм каждого из маркерных локусов (Табл.2). Средний уровень полиморфности по 17 локусам составил 3,58, что значительно выше, чем у изучаемых локусов систем крови. В среднем по 17 локусам уровень ожидаемой гетерозиготности превышал наблюдаемый, что свидетельствует об избытке гомозигот.

Таблица 2

Генетико-популяционные характеристики и эффективность контроля происхождения лошадей буденновской породы по 17 локусам микросателлитов (n=20)

Локус

Кол-во аллелей

Выявленные аллели

Ae (ед.)

Ho (%)

He (%)

Эффективность контроля происхождения (%)

AHT4

6

H, J, K, L, O, P

3,96

80,00

74,76

51,59

AHT5

6

J, K, L*, M, N, O

4,21

70,00

76,26

54,09

ASB2

9

B, I, K, M, N, O, P, Q, R

5,21

85,00

80,82

63,57

ASB17

9

D*, G, L, M, N, O, P, R, T

4,34

94,44

76,99

61,53

ASB23

6

I, J, K, L, S, T*

3,00

61,11

66,67

43,28

CA425

4

J, M, N, O

1,59

38,84

37,18

42,62

HMS1

4

J, M, N, O

2,51

55,00

60,13

31,19

HMS2

6

H, I, J, K, L, M

4,00

85,00

75,01

52,82

HMS3

5

I, M, N, O, P

4,10

85,00

75,63

53,25

HMS6

4

L, M, O, P

2,49

65,00

59,88

33,50

HMS7

6

J, K, L, M, N, O

4,82

75,00

79,26

58,95

HTG4

5

K, M, N, O, P

2,61

65,00

61,63

34,70

HTG6

5

G, I*, J, M, O

3,40

70,00

70,63

46,16

HTG7

3

K, N, O

2,33

60,00

57,13

30,23

HTG10

7

I, K, L, M, O, Q, R

4,88

75,00

79,51

59,84

LEX3

6

H, L, M, N, O, P

3,52

16,67

71,61

51,03

VHL20

6

I, L, M, N, O, R

3,90

80,00

74,38

51,79

Итого

97

3,58

68,30

69,26

99,99

Примечание: * - редкие аллели, q < 0,05

Для оценки генетического сходства лошадей буденновской породы с двумя исходными, был проведен анализ результатов типирования по локусам микросателлитов буденновских, а также чистокровных верховых и донских лошадей [Храброва Л.А., 2011, Cothran G., 2009]. Сравнительный анализ генетического разнообразия изученных пород лошадей показал, что самым высоким уровнем полиморфности обладали буденновские лошади (Ae=3,58), самым низким – донские лошади (Ae=3,39). Во всех трех сравниваемых породах теоретически ожидаемая гетерозиготность превышала наблюдаемую. Максимальный внутрипородный инбридинг Fis (0,046) был отмечен у лошадей донской породы, что возможно связано с малочисленностью протестированной группы. Методом статистического анализа было установлено, что лошади буденновской породы имели более высокий уровень генетического сходства (0,896) с чистокровными лошадьми, чем с донскими (0,733). Лошади донской и чистокровной верховой пород имели сравнительно невысокий уровень генетического сходства (0,661), что может быть обусловлено оригинальностью и уникальностью аллелофонда этих лошадей, несущих в себе гены разных исходных пород. По всем параметрам генетико-популяционного анализа буденновская и чистокровная верховая породы лошадей имели близкие показатели, что отражает процесс систематического использования жеребцов чистокровной верховой породы.

3.3. Ретроспективный анализ аллелофонда лошадей буденновской породы по полиморфным системам крови

Для оценки изменений на генетическом уровне, которые происходили в породе с момента ее основания в 1948 году, мы провели ретроспективный анализ аллелофонда за последние 50 лет, с десятилетним интервалом, начиная с 1960 по 2010 годы. Проведенные исследования показали, что за последние десятилетия наибольшие изменения происходили в частотах аллелей локуса альбумина и D системы групп крови. Так, частота аллеля AlA достоверно снизилась с 0,4017±0,0225 в I периоде, до 0,2799±0,0133 в V периоде (P0,99). Соответственно, частота аллеля AlB достоверно увеличилась с 0,5983±0,0225 в I периоде до 0,7201±0,0133 в V периоде (P0,999).

Рис.2. Динамика частот аллелей локуса системы D групп крови у лошадей буденновской породы разных периодов

I 1960-1970 г.р. (n=240);

II 1971-1980 г.р. (n=701);

III 1981-1990 г.р. (n=284);

IV 1991-2000 г.р. (n=394);

V 2001-2010 г.р. (n=573).

Наибольшие изменения генетической структуры были отмечены при мониторинге D системы групп крови практически по всем аллелям (рис. 2). В течение всех изучаемых десятилетий шло определенное изменение частот аллелей Dad, Dbcm, Dcgm, Dde, Ddhgm. При этом концентрация аллеля Dad резко снизилась в III периоде в 80-е годы до 0,0054±0,0031, а в настоящее время достигла уровня 0,0026±0,0015 (P0,999). Частота аллеля Dbcm достоверно увеличивалась в течение четырех периодов с 0,1270±0,0174 до 0,2487±0,0154 (P0,99) и несколько снизилась в V периоде до 0,2246±0,0124 (P0,95). Аналогично отмечено достоверное увеличение частоты аллеля Dcgm с 0,1379±0,0180 (P0,95) в I периоде до 0,2316±0,0125 в V периоде (P0,999). За анализируемый период у буденновских лошадей достоверно снизилась концентрация аллеля Dde, если в I периоде частота аллеля составляла 0,3351±0,0246, то у современного поголовья этот аллель встречался значительно  реже (0,1816±0,0114, P0,999). В процессе селекции произошла элиминация аллеля Ddhgm, который уже не встречается в генотипах жеребцов-производителей, продуцирующих в заводах племенного ядра в настоящее время. Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что генетическая структура современных лошадей буденновской породы формируется под влиянием аллелофонда чистокровных верховых лошадей.

Контроль уровня генетического разнообразия в течение пяти периодов показал, что уровень полиморфности, характеризующий число эффективно действующих аллелей, постоянно снижался с 70-х годов с 2,83 до 2,53 (табл.3).

Средний уровень гетерозиготности колебался в пределах 47,37-53,61%. Минимальное значение было зарегистрировано в первом исследуемом периоде, в 60е годы, максимальное значение – в 90-е годы. В настоящее время отмечается снижение гетерозиготности до 51,21%, что, вероятно, обусловлено снижением численности поголовья и селекцией лошадей по скаковой работоспособности.

Таблица 3

Генетико-популяционные характеристики лошадей буденновской породы по четырем локусам в разные периоды

Периоды

n

Но (%)

He (%)

Fis

Ae (ед.)

I (1960-1970)

239

47,37

52,88

0,104

2,57

II (1971-1980)

698

48,07

54,10

0,112

2,83

III (1981-1990)

281

51,67

52,68

0,019

2,74

IV (1991-2000)

377

53,61

51,57

-0,039

2,69

V (2001-2010)

568

51,21

50,94

-0,005

2,58

Анализ соотношений наблюдаемых и ожидаемых генотипов отдельно по локусам показал, что в локусе D системы групп крови имело место нарушение генного равновесия во всех периодах кроме четвертого (90-е годы). Это может быть связано с колебанием частот отдельных аллелей. В локусе трансферрина нарушение генного равновесия отмечалось только в первом исследуемом периоде (df=8; x2=15,64; P<0,05), что может быть обусловлено малочисленностью выборки. Только в локусе альбумина популяция буденновских лошадей находилась в состоянии генного равновесия во все исследованные периоды. В локусе эстеразы генное равновесие сохранялось до IV периода, но в 90-е годы у лошадей наблюдался избыток гомозиготных типов (df=1; x2=4,08; P<0,05). У современного поголовья нарушение генного равновесия отмечено в локусах эстеразы (df=2; x2=45,60; P<0,01) и D системы групп крови (df=13; x2=90,69; P<0,01), что, скорее всего, также связано с избытком гомозигот.

3.4. Оценка внутрипородной дифференциации лошадей буденновской породы по полиморфным системам крови

3.4.1. Генетические различия между заводскими субпопуляциями

Сравнительный анализ аллелофонда лошадей буденновской породы разных заводских популяций показал, что между ними имеются достоверные различия по частотам встречаемости отдельных аллелей. Так, буденновские лошади конного завода им. Первой Конной Армии достоверно отличались от лошадей других субпопуляций более высокой частотой встречаемости аллелей TfO (0,2872±0,0110, P0,99), и более низкой частотой редкого для породы аллеля TfR (0,0307±0,0042, P0,99). Лошади к/з «Донской» выделялись высокой частотой аллелей TfD  (0,2629±0,0235, P0,95), EsF (0,1523±0,0193 P0,95), AlB (0,7213±0,0240 P0,95) и низкой частотой аллелей TfH (0,0057±0,0040 P0,999), AlA (0,2787±0,0240 P0,95) и EsI (0,8477±0,0193 (P0,95). Поголовье лошадей КСК «Пикан» имело наименьшую концентрацию аллеля EsF (0,0250±0,0175, P0,999), и наибольшую частоту редкого для породы аллеля EsG (0,0750±0,0294 P0,95), который не был обнаружен в генотипах лошадей конных заводов «Донской»,  им. Буденного и им. Кирова (P0,999). В локусе D системы групп крови аллель Dad отсутствовал у лошадей, принадлежащих к/з им. Кирова и КСК «Пикан» (P0,999).

Среди всех обследуемых хозяйств наибольшим генетическим разнообразием выделялся к/з им. Буденного (Ae=2,76) и им. Первой Конной армии (Ae=2,67). При этом данные хозяйства, представляющие племенное ядро породы, имели и самые низкие показатели гетерозиготности (46,74% и 48,17% соответственно).

Рис.3. Дендрограмма генетических дистанций лошадей буденновской породы разных хозяйств

Проведенный кластерный анализ показал, что на фоне высокого уровня генетического сходства всех исследуемых популяций (0,951-0,996), наиболее выраженные генетические различия имеются в заводах племенного ядра породы (к/з им. Первой Конной Армии и им. Буденного) (рис.3).

3.4.2. Генетическая дифференциация линейной структуры в буденновской породе лошадей

Анализ генетической структуры по исследуемым локусам систем крови показал, что все генеалогические линии и группы буденновской породы лошадей имеют свои  характерные особенности.

Представители разных линий заметно различались по концентрации аллелей трансферрина. Так аллель TfD наиболее часто встречался у представителей линии Инферно (0,2778±0,0528), и довольно редко у представителей линии Джемса (0,0909±0,0433, P0,99). Вариабельность частоты наиболее распространенного в породе аллеля TfF  составила от  0,2500±0,0653 в группе Загона (P0,99) до 0,6429±0,0286 в линии Бежа (P0,999). Самый редкий в буденновской породе аллель TfH отсутствовал в генотипах лошадей линии Джемса и группы Загона (P0,999), максимально его частота отмечена у потомков Загорска (0,1394±0,0240, P0,999). Особенностью лошадей линии Бежа оказалось доминирование аллеля AlA над аллелем AlB (частоты 0,5036±0,0300 и 0,4964±0,0300 соответственно, P0,999), в то время как в других линиях и в среднем по породе наблюдалось обратное распределение аллелей: AlB > AlA. Редкий в породе аллель EsG отсутствовал у лошадей линий Булата, Джемса, Инферно, Кодекса, Чимкента и группах Загона и Загорска (P0,999). Типичный для донской породы аллель Dad не встречался у представителей линий Булата и Джемса, групп Загона Эффекта (P0,999). В линии Инферно отсутствовал аллель Dcegm и Ddhgm (P0,999).

Рис.4. Дендрограмма генетических дистанций лошадей буденновской породы разных линий и генеалогических групп

Самый низкий уровень генетического разнообразия был отмечен у лошадей линии Булата (Ae=2,16), самый высокий - в линии Чимкента (Ae=2,9). При пониженном уровне фактической гетерозиготности в среднем по породе, в линиях Джемса и Эффекта уровень наблюдаемой  гетерозиготности  превышал ожидаемый (59,20%>52,85%, 58,08%>54,17% соответственно).

На дендрограмме, представленной на рисунке 4, отчетливо видно генетическое обособление старой линии Джемса, которая в настоящее время уходит в матки. Интересно, что линии Бежа, Браслета и Булата, восходящие к чистокровному верховому жеребцу Бескарному, расположены в разных кластерах, что свидетельствует об их дифференциации на генетическом уровне. Самый высокий коэффициент генетического сходства по полиморфным системам крови был установлен между представителями хорошо сочетающихся линий Рубильника и Эффекта (0,9913).

3.4.3 Генетическая характеристика буденновских лошадей с разной степенью кровности по чистокровной верховой породе

Изучение генетических особенностей лошадей с разной кровностью по чистокровной верховой породе проводили на поголовье лошадей буденновской породы с кровностью от 5/16 до 12/16 (3/4) и выше. В результате проведенных исследований было установлено, что во всех изученных группах лошадей самым распространенным аллелем являлся TfF, самым редким - аллель TfH, частота которого постепенно снижалась с нарастанием кровности. Было отмечено, что с повышением кровности буденновских лошадей частота аллеля AlB постепенно увеличивалась, приближаясь по своему значению к аналогичному показателю у чистокровных верховых лошадей (рис.5).

Рис.5. Частоты аллелей локуса альбумина у лошадей  верховых пород

Донск. донская порода        

Буд 1 гр. буденновские лошади с кровностью 5/16-9/16

Буд 2 гр. - буденновские лошади с кровностью 10/16-11/16

Буд 3 гр. - буденновские лошади с кровностью от 12/16 и выше

Чкв чистокровная верховая порода

В локусе эстеразы также отмечен тренд типичного «чистокровного» аллеля EsI. Повышение кровности буденновских лошадей сопровождалось заметным снижением частот аллелей Dad, Ddhgm и Dde  на фоне увеличения концентрации аллеля Ddk .

3.5. Характеристика генетических особенностей буденновских лошадей с разной скаковой работоспособностью

При оценке скаковой работоспособности лошадей буденновской породы в зависимости от уровня гомозиготности по 4 изученным локусам систем крови было установлено, что в интервале  гомозиготности от 0 до 50%  у них практически отсутствовали различия в показателях работоспособности. При увеличении уровня гомозиготности до 75% все показатели скаковой работоспособности возрастали, при этом наиболее существенно - средний выигрыш на одно выступление (P0,95) («трижды «венчанные » жер. Рэтив 1983 г.р. и жер. Радан 1981 г.р.) (рис.6). Однако дальнейшее повышение гомозиготности до уровня 100% привело к снижению всех показателей работоспособности. Таким образом, при отборе лошадей для ипподромных испытаний целесообразно контролировать степень гомозиготности на индивидуальном уровне.

Рис. 6. Показатели скаковой работоспособности лошадей буденновской породы с разным уровнем гомозиготности

Для проведения сравнительного анализа генотипов лошадей разных классов по работоспособности было выделено три группы. В первую группу вошли лошади с процентом успеха от 0 до 16,33 (М-); во вторую группу – от 16,33% до 53,33% успеха (модальный класс); к третьей группе отнесли лошадей с процентом успеха от 53,33 до 100% (М+).

Рис.7. Генетико-популяционные характеристики лошадей буденновской породы  с разной скаковой работоспособностью

В результате проведенного анализа было установлено, что лошади с самым высоким % успеха имели в генотипе высокую концентрацию аллелей TfD (0,2639±0,0367), TfF (0,5139±0,0417), AlB (0,7708±0,0386), EsI (0,9514±0,0179), Dbcm (0,2986±0,0381), Dde (0,2222±0,0346) и низкую - аллелей TfO (0,1389±0,0288, P0,999), AlA (0,2292±0,0386), Ddk (0,1945±0,1945, P0,99), при этом в их генотипе отсутствовал аллель Ddhgm (P0,999) (жер. Изюм 1981 г.р. – абсолютный чемпион СССР по конкуру). Стоит отметить, что у лошадей как с низким, так и с высоким процентом успеха не встречался редкий аллель EsG, исчезающий из аллелофонда буденновской породы (P0,95).

Была выявлена определенная взаимосвязь таких показателей как уровень полиморфности и степень гетерозиготности лошадей разных модальных классов (рис.7). Лошади третьей группы с самым высоким % успеха характеризовались самыми низкими показателями гетерозиготности и полиморфности (44,79% и 2,46 соответственно).

3.6. Эффективность контроля происхождения и идентификации лошадей по локусам полиморфных систем крови и микросателлитов

Проведенные исследования показали, что эффективность контроля происхождения лошадей буденновской породы зависит от числа и типа используемых локусов, количества и частот аллелей, контролирующих эти системы (Табл.4).

Таблица 4

Эффективность контроля происхождения (в %) по 4 локусам полиморфных систем крови субпопуляций лошадей буденновской породы

Группы

Tf

Al

Es

D

По 4 локусам

Жеребцы

41,42

17,99

9,45

57,34

81,44

Матки

44,59

18,06

9,60

58,15

82,82

Массив

42,18

16,57

8,54

57,45

81,23

По породе

43,03

17,36

9,09

58,76

82,35

Наиболее эффективной среди изученных полиморфных локусов систем крови при контроле происхождения лошадей буденновской породы оказалась D система групп крови, позволяющая выявить в среднем 58,76% ошибок, несколько менее информативным являлся локус трансферрина. Эффективность контроля происхождения суммарно по четырем локусам составила в среднем 82,35%.

Эффективность контроля происхождения по 17-ти локусам микросателлитов достигла практически 99,99%. Самыми информативными локусами являлись локусы ASB2 (63,57%), ASB17 (61,53%), HTG10 (59,84%) и HMS7 (58,95%) (Табл.2). Контроль происхождения лошадей буденновской породы при использовании 17-ти локусов микросателлитов оказался значительно эффективнее, чем при использовании 4-х полиморфных систем крови.

4. ВЫВОДЫ

1. Буденновская порода лошадей, созданная путем межпородных скрещиваний донских лошадей с чистокровными верховыми, характеризовалась высокой степенью полиморфности структурных генов. По локусу трансферрина было выявлено 15 генотипов, детерминируемых пятью аллелями TfD, TfF, TfH, TfO, TfR, с преимущественным распространением TfF (0,4589±0,0075) и низкой концентрацией TfH (0,0388±0,0029). В локусе альбумина определено 2 аллеля,  AlA и AlB, с преобладанием аллеля AlB. В локусе эстеразы идентифицировано 3 аллеля, EsF, EsG и EsI, при самом распространенном генотипе Es II (0,7958±0,0066). В системе D групп крови были протипированы эритроцитарные антигены, контролируемые 7 аллелями: Dad, Dbcm, Dcegm, Dcgm, Dde, Ddhgm и Ddk при высокой концентрации аллелей Dde(0,2285±0,0066) и Ddk (0,2841±0,0071).

2. При исследовании полиморфизма микросателлитной ДНК у лошадей буденновской породы в 17-ти локусах было обнаружено 97 аллелей, включая как типичные для исходных чистокровной верховой и донской пород, так и редкие аллели AHT5 L, ASB17 D, ASB23 T, HTG6 I. Коэффициент генетического сходства буденновских лошадей с чистокровными верховыми оказался заметно выше (0,896), чем с донскими (0,733), что связано с систематическим использованием в качестве улучшателей чистокровных верховых производителей.

3. Ретроспективный анализ аллелофонда буденновских лошадей за пять последних десятилетий выявил тенденцию сокращения генетического разнообразия в породе. Уровень полиморфности и степень наблюдаемой гетерозиготности снизились с 2,83 до 2,58 и с 53,61 до 51,21% соответственно. В популяции современного поголовья нарушено генное равновесие в локусах эстеразы (P<0,01) и D системы групп крови (P<0,01). В генетической структуре породы возросли частоты встречаемости аллелей AlB, EsI и Ddk на фоне элиминации аллелей TfH, TfR, EsG, Dad, Ddhgm, что, вероятно, обусловлено общим сокращением численности поголовья породы и системой ведения селекции с периодическим «прилитием крови».

4. Сравнение аллелофонда заводских субпопуляций выявило внутрипородные различия по спектру и частотам встречаемости аллелей изученных локусов на фоне сохранения высокого процента генетического сходства между популяциями в целом (0,951 – 0,996). Кластерный анализ подтвердил выраженные генетические различия между поголовьем лошадей ведущих конных заводов, формирующих племенное ядро породы, что важно для поддержания гетерозиготности в условиях сокращения численности племенного поголовья.

5. Генетико-популяционный анализ выявил наличие генетических различий в генеалогической структуре породы, создающих ресурс для изменчивости признаков. Установлена генетическая обособленность представителей линии жеребца Джемса. Самый высокий уровень полиморфности отмечен в линиях жеребцов Чимкента (2,90) и чистокровного верхового Загона (2,76).

6. Оценка скаковой работоспособности лошадей с разными генотипами и уровнем гомозиготности по 4 локусам систем крови показала, что лошади с 75% уровнем гомозиготности имеют самые высокие показатели скаковой работоспособности. Самый высокий процент успеха в скачках имели лошади с преобладанием аллелей TfD, TfF, AlB, EsI, Dbcm и Dde.

7. Эффективность контроля происхождения при использовании четырех локусов полиморфных систем крови (Tf, Al, Es, EAD) достигала 81,23-82,82% в сравнении с 99,99%, полученными при типировании по 17-ти микросателлитным локусам.

5. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

  1. С целью сохранения уникального генофонда и поддержания генетического разнообразия буденновской породы, в производящий состав отбирать лошадей, имеющих в генотипе исчезающие в породе аллели TfH, TfR, EsG, Dad, Ddhgm и редкие аллели AHT5 L, ASB17 D, ASB23 T, HTG6 I.
  2. Для повышения эффективности контроля происхождения лошадей буденновской породы до 99,99% необходимо проводить генетическую экспертизу происхождения с использованием стандартной панели из 17 локусов микросателлитов.
  3. При ведении селекции по скаковой работоспособности контролировать уровень индивидуальной гомозиготности по 4 полиморфным локусам систем крови, учитывая, что лошади с 75% гомозиготностью имеют самые высокие показатели по данному признаку, а при 100% гомозиготности наблюдается резкое снижение успешных выступлений в гладких скачках.

Список опубликованных работ по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

  1. Курнявко, Н.Ю. Внутрипородная дифференциация лошадей буденновской породы  / Н.Ю. Курнявко // Коневодство и кон. спорт . – 2011. – №2. – С.7-8.
  2. Курнявко, Н.Ю. Генетическая оценка межлинейной дифференциации лошадей буденновской породы / Н.Ю. Курнявко // Коневодство и кон. спорт – 2012. – №1. – С.12-13.
  3. Храброва, Л.А. Характеристика полиморфизма микросателлитных локусов у лошадей буденновской породы / Л.А. Храброва, Н.Ю. Курнявко, С.А. Сотникова // Коневодство и кон. спорт. – 2012. – №3. – С.6-8.

Статьи в других изданиях

  1. Курнявко, Н.Ю. Генетическая дифференциация линейной структуры буденновской породы лошадей по полиморфным системам крови / Научно-технический прогресс в коневодстве / Н.Ю. Курнявко // Научно-технический прогресс в коневодстве: сб. науч. тр. / ВНИИ коневодства. – Рязань, 2010. – №52 – С.143-148.
  2. Курнявко, Н.Ю. Мониторинг происходящих изменений в генетической структуре буденновской породы лошадей / Н.Ю. Курнявко // Вестник РГАТУ им. П.А. Костычева. – 2011. – №3 (11).  – С.23-27.
  3. Курнявко, Н.Ю. Межлинейная дифференциация лошадей буденновской породы / Н.Ю. Курнявко / Современные тенденции в науке: новый взгляд: сб. науч. тр. по материалам Международной заочной науч.-практич. конф. 29 ноября 2011 г. – Тамбов, 2011. – С.82-85.





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.