sibvestСибирский вестник сельскохозяйственной наукиSiberian Herald of Agricultural Science0370-87992658-462XSiberian Federal Scientific Centre of Agro-BioTechnologies of the Russian Academy of Sciences10.26898/0370-8799-2020-1-11sibvest-653Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯBRIEF REPORTSПолиморфизм генов CAST, GH, GDF9 овец горно-алтайской породыPolymorphism of CAST, GH, GDF9 genes of Gorno-Altai sheep breedСелионоваМ. И.SelionovaM. I.

доктор биологических наук, профессор РАН, руководитель научного направления

355017, Ставрополь, пер. Зоотехнический, 15

Doctor of Science in Biology, Professor RAS, Head of Research Division

15 Zootechnichesky, Stavropol, 355017

m_selin@mail.ruЧижоваЛ. Н.ChizhovaL. N.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий лабораторией

Ставрополь

Doctor of Science in Agriculture, Professor, Laboratory Head

Stavropol

ummunogenetika@yandex.ruСуржиковаЕ. С.SurzhikovaE. S.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Ставрополь

Candidate of Science in Agriculture, Senior Researcher

Stavropol

ummunogenetika@yandex.ruПодкорытовН. А.PodkorytovN. A.

старший научный сотрудник

Республика Алтай, с. Майма

Senior Researcher

Mayma, Altay Republic

ganiish@mail.ruПодкорытовА. Т.PodkorytovA. T.

доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник

Республика Алтай, с. Майма

Doctor of Science in Agriculture, Head Researcher

Mayma, Altay Republic

ganiish@mail.ruСеверо-Кавказский федеральный научный аграрный центр, Всероссийский научно-исследовательский институт овцеводства и козоводстваРоссияThe North Caucasus Federal Agricultural Research Center, All-Russian Research Institute of Sheep and Goat BreedingRussian FederationФедеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий, Горно-Алтайский научно-исследовательский институт сельского хозяйстваРоссияAltay Federal Scientific Center of AgroBioTechnologies, Gorno-Altay Research Institute of AgricultureRussian Federation20202603202050192100Copyright © Селионова М.И., Чижова Л.Н., Суржикова Е.С., Подкорытов Н.А., Подкорытов А.Т., 20202020Селионова М.И., Чижова Л.Н., Суржикова Е.С., Подкорытов Н.А., Подкорытов А.Т.Selionova M.I., Chizhova L.N., Surzhikova E.S., Podkorytov N.A., Podkorytov A.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibvest.elpub.ru/jour/article/view/653

Представлены результаты изучения генетического разнообразия местных пород сельскохозяйственных животных. Объект исследований – горно-алтайская шерстно-мясная порода овец, максимально приспособленная к жестким природно-климатическим условиям Горного Алтая, круглогодовому пастбищному использованию. Порода отличается обильномолочностью, которая обеспечивает высокую сохранность молодняка. Изучены гены и их полиморфные варианты, ассоциированные с селекционируемыми признаками овец. В качестве перспективных генов, маркирующих качественные и количественные признаки мясной продуктивности овец, рассмотрены гены кальпастатина – CAST, соматотропина – GН, дифференциального фактора роста – GDF9. Анализом результатов ДНК-диагностики установлено, что полиморфизм генов CAST, GH, GDF9 представлен двумя аллелями, соответственно M и N; A и B; A и G, тремя генотипами – MM, NN, MN; AA, BB, AB; AA, GG, AG с разной частотой встречаемости. Частота желательного N аллеля гена CAST составила 27,5%, аллеля В гена GH – 37,5 %, аллеля А гена GDF9 – 45,0%. Сравнительный анализ уровня фактической и теоретической ожидаемой гетерозиготности свидетельствует о неоднозначности характера их распределения в зависимости от гена. Наивысшие показатели фактической и ожидаемой гетерозиготности были характерны для гена GDF9, составившие соответственно 0,538 и 0,651 против 0,290 и 0,368; 0,290 и 0,445 – для генов CAST и GH. Наиболее высокая (36,9%) степень генетической изменчивости была характерна для гена GDF9, при 24,4 и 28,3% – для генов CAST и GH. Вариабельность изменчивости теста гетерозиготности в изучаемых генах отмечена незначительной: от минус 0,08 для гена CAST, минус 0,15 и минус 0,11 для генов GH и GDF9, что свидетельствует о некотором недостатке гетерозигот. Результаты исследований показали перспективность включения в селекционные программы совершенствования горно-алтайской породы овец тестирование, отбор и подбор по изученным генам.

The results of studying the genetic diversity of local breeds of farm animals are presented. The object of research is the Gorno-Altai mutton-wool breed of sheep, maximally adapted to the harsh climatic conditions of the Altai mountains, and year-round pasture use. The breed is rich in milk, which ensures high survival rate of young animals. The genes and their polymorphic variants associated with breeding traits of sheep were studied. The genes of Calpastatin (CAST), Somatotropin (GH), and differential growth factor (GDF9) are considered as promising genes marking qualitative and quantitative traits of meat productivity in sheep. The analysis of the DNA diagnostics results revealed that the polymorphism of the CAST, GH, GDF9 genes is represented by two alleles, M and N; A and B; A and G, respectively, and three genotypes – MM, NN, MN; AA, BB, AB; AA, GG, AG with different frequency of occurrence. The frequency of the desired N allele of the CAST gene was 27.5%, the B allele of the GH gene 37.5%, and the A allele of the GDF9 gene 45.0%. A comparative analysis of the level of actual and theoretical expected heterozygosity indicates the ambiguity of the nature of their distribution depending on the gene. The highest indicators of actual and expected heterozygosity were characteristic of the GDF9 gene, which amounted to 0.538 and 0.651, respectively, against 0.290 and 0.368; 0.290 and 0.445 for the CAST and GH genes. The highest (36.9%) degree of genetic variation (V) was characteristic of the GDF9 gene at 24.4%, and 28.3% for the CAST and GH genes. The variability of the heterozygosity test changeability in the studied genes was noted to be not significant: from minus 0.08 for the CAST gene to minus 0.15 and minus 0.11 for the GH and GDF9 genes, which indicates a certain lack of heterozygotes. The research results showed the prospect of including testing, selection and assortment of the studied genes into breeding programs for improving the Gorno-Altai breed of sheep.

горно-алтайская порода овецполиморфизмгены CASTGH и GDF9Gorno-Altai breed of sheeppolymorphismCASTGH and GDF9 genesИсследования выполнены за счет бюджетного финансирования ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр» по теме 0513-2019-0002.ReferencesДанкверт С.А., Холманов А.М., Осадчая О.Ю. Овцеводство стран мира. Дубровицы: ВИЖ, 2011. 508 с.Dankvert S.A., Kholmanov A.M., Osadchaya O.Yu. Ovtsevodstvo stran mira [Sheep farming]. VIZh, Dubrovitsy [Federal Science Centre for Animal Husbandry, Dubrovitsу], 2011, 508 p. (In Russian).Столповский Ю.А., Захаров-Гезехус И.А. Проблема сохранения генофондов доместицированных животных // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2017. Т. 21. № 4. С. 477–486. DOI: 10.18699/VJ17.266.Stolpovskii Yu.A., Zakharov-Gezekhus I.A. Problema sokhraneniya genofondov domestitsirovannykh zhivotnykh [The problem of conservation of gene pools of domesticated animals]. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii [Vavilov Journal of Genetics and Breeding], 2017, vol. 21. no. 4, pp. 477–486. (In Russian). DOI: 10.18699/VJ17.266.Косилов В.И., Салаев Б.К., Юлдашбаев Ю.А., Иргашев Т.А., Арилов А.Н. Эффективность использования генетических ресурсов овец в разных природно-климатических условиях: монография. Элиста: издательство Калмыцкого университета, 2019. 205 с.Kosilov V.I., Salaev B.K., Yuldashbaev Yu.A., Irgashev T.A., Arilov A.N. Effektivnost' ispol'zovaniya geneticheskikh resursov ovets v raznykh prirodno-klimaticheskikh usloviyakh [The effectiveness of the use of genetic resources of sheep in different climatic conditions]. Elista, izdatel'stvo Kalmytskogo universiteta, 2019, 205 p. (In Russian).Денискова Т.Е., Доцев А.В., Гладырь Е.А., Сермягин А.А., Багиров В.А., Хомподоева У.В., Ильин А.Н., Брем Г., Зиновьева Н.А. Валидация панели SNP-маркеров для контроля происхождения локальных российских пород овец // Сельскохозяйственная биология. 2015. Т. 50. № 6. С. 746–755. DOI: 10.115389/agrobiology.2016.2.264rus.Deniskova T.E., Dotsev A.V., Gladyr' E.A., Sermyagin A.A., Bagirov V.A., Khompodoeva U.V., Ilyin A.N., Brem G., Zinovieva N.A. Validatsiya paneli SNP-markerov dlya kontrolya proiskhozhdeniya lokal'nykh rossiiskikh porod ovets [Validation of the SNP panel for parentage assignment in local Russian sheep breeds] Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural biology], 2015, no. 50 (6), pp.746–755. (In Russian). DOI: 10.115389/agrobiology.2016.2.264rus.Зиновьева Н.А., Костюнина О.В., Гладырь Е.А., Банникова А.Д., Харзинова В.Р., Ларионова П.В., Шавырина К.М., Эрнст Л.К. Роль ДНК-маркеров признаков продуктивности сельскохозяйственных животных // Зоотехния. 2010. № 1. С. 8–10.Zinov'eva N.A. Bannikova A.D., Gladyr' E.A., Kostyunina O.V., Kharzinova V.R., Larionova P.V., Shavyrina K.M., Ernst L.K. Rol' DNK-markerov priznakov produktivnosti sel'skokhozyaistvennykh zhivotnykh [The role of DNA markers of farm animal productivity traits]. Zootekhniya [Zootechniya], 2010, no. 1, pp. 8–10. (In Russian).Трухачев В.И., Селионова М.И., Криворучко А.Ю., Айбазов А.М. Генетические маркеры мясной продуктивности овец (Ovis Aries L.). Сообщение I. Миостатин, кальпаин, кальпастатин // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53. № 6. С. 1107–1119. DOI: 10.15389/agrobiology.2018.6.1107rus.Trukhachev V.I., Selionova M.I., Krivoruchko A.Yu., Aibazov A.M.M. Geneticheskie markery myasnoi produktivnosti ovets (Ovis Aries L.). Soobshchenie I. Miostatin, kal'pain, kal'pastatin [Genetic markers of sheep meat productivity (Ovis Aries L.). Message I. Myostatin, Calpain, Calpastatin]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural biology], 2018, vol. 53. no. 6, pp. 1107–1119. (In Russian). DOI: 10.15389/agrobiology.2018.6.1107rus.Zhou H., Hickford J.G.H., Gong H. Polymorphism of the ovine calpastatin gene // Molecular and Cellular Probes. 2007. Vol. 21. N 3. P. 242–244. DOI: 10.1016/j.mcp.2006.10.004.Zhou H., Hickford J.G.H., Gong H. Polymorphism of the ovine calpastatin gene. Molecular and Cellular Probes, 2007, vol. 21, no. 3, pp. 242–244. DOI: 10.1016/j.mcp.2006.10.004.Gorlov I.F., Kolosov Y.A., Shirokova N.V., Getmantseva L.V., Slozhenkina M.I., Mosolova N.I., Bakoev N.F., Leonova M.A., Kolosov A. Yu., Zlobina E.Yu. Association of the growth hormone gene polymorphism with growth traits in Salsk sheep breed // Small Ruminant Research. 2017. Vol. 150. P. 11–14. DOI: 10.1016/j.smallrumres.2017.02.019.Gorlov I.F., Kolosov Y.A., Shirokova N.V., Getmantseva L.V., Slozhenkina M.I., Mosolova N.I., Bakoev N.F., Leonova M.A., Kolosov A.Yu., Zlobina E.Yu. Association of the growth hormone gene polymorphism with growth traits in Salsk sheep breed. Small Ruminant Research, 2017, no. 150, pp. 11–14. DOI: 10.1016/j.smallrumres.2017.02.019.Palmer B.R,, Morton J.D., Roberts N., Ilian M.A., Bickerstaffe R. Marker-assisted selection for meat quality and the ovine calpastatin gene // New Zealand Society of Animal Production. 1999. Vol. 59. P. 266–268.Palmer B.R., Morton J.D., Roberts N., Ilian M.A., Bickerstaffe R. Marker-assisted selection for meat quality and the ovine calpastatin gene. New Zealand Society of Animal Production, 1999, no. 59, pp. 266–268.Pomponio L., Ertbjerg P. The effect of temperature on the activity of μ and m-calpain and calpastatin during post-mortem storage of porcine longissimus muscle // Meat Science. 2012. Vol. 91. N 1. P. 50–55. DOI: 10.1016/j.meatsci.2011.12.005.Pomponio L., Ertbjerg P. The effect of temperature on the activity of μ and m-calpain and calpastatin during post-mortem storage of porcine longissimus muscle. Meat Science, 2012, vol. 91, no 1, pp. 50–55. DOI: 10.1016/j.meatsci.2011.12.005.Malewa A.D., Hakim L., Maylinda S., Husain M.H. Growth hormone gene polymorphisms of Indonesia fat tailed sheep using PCR-RFLP and their relationship with growth traits // Livestock Research for Rural Development. 2014. Vol. 26. № 6. Р. 324–331.Malewa A.D., Hakim L., Maylinda S., Husain M.H. Growth hormone gene polymorphisms of Indonesia fat tailed sheep using PCR-RFLP and their relationship with growth traits. Livestock Research for Rural Development., 2014, vol. 26, no. 6, pp. 324–331.Othman L.A., Althwani A.N., Jabbar A. Growth hormone gene in Iraqi and Turkish Awassi sheep using PCR-RFLP // World Journal of Pharmaceutical Research. 2016. Vol. 5. N 1. P. 87–93.Othman L.A., Althwani A.N., Jabbar A. Growth hormone gene in Iraqi and Turkish Awassi sheep using PCR-RFLP. World Journal of Pharmaceutical Research, 2016, vol. 5, no. 1, pp. 87–93.Hanrahan J.P., Gregan S.M., Mulsant P., Mullen M., Davis G.H., Powell R., Galloway S. Mutations in the genes for oocyte derived growth factors GDF9 and BMP15 are associated with both increased ovulation rate and sterility in Cambridge and Belclare sheep (Ovis aries). Biology of Reproduction. 2004. Vol. 70. P. 900–909. DOI: 10.1095/biolreprod.103.023093.Hanrahan J.P., Gregan S.M., Mulsant P., Mullen M., Davis G.H., Powell R., Galloway S. Mutations in the genes for oocyte derived growth factors GDF9 and BMP15 are associated with both increased ovulation rate and sterility in Cambridge and Belclare sheep (Ovis aries). Biology of Reproduction, 2004, no. 70, pp. 900–909. DOI: 10.1095/biolreprod.103.023093.Getmantseva L., Bakoev N., Bakoev S., Shirokova N., Kolosova M., Kolosov A., Kolosov Y., Usatov A., Shevtsova V. Effect of the GDF9 gene on the weight of lambs at birth // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2019. Vol. 25. N 1. P. 153–157.Getmantseva L., Bakoev N., Bakoev S., Shirokova N., Kolosova M., Kolosov A., Kolosov Y., Usatov A., Shevtsova V. Effect of the GDF9 gene on the weight of lambs at birth. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 2019, vol. 25, no. 1, pp. 153–157.Подкорытов А.Т., Селионова М.И., Подкорытов Н.А., Подкорытов А.А. Овцеводство и козоводство Республики Алтай: состояние, проблемы, решение // Зоотехния. 2018. № 10. С. 8–11.Podkorytov A.T., Selionova M.I., Podkorytov N.A., Podkorytov A.A. Ovtsevodstvo i kozovodstvo Respubliki Altai: sostoyanie, problemy, reshenie [Sheep and goat breeding of the Altai Republic: state, problems, solution]. Zootekhniya [Zootechniya], 2018, no. 10, pp. 8–11. (In Russian).Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research – an update // Bioinformatics. 2012. Vol. 28. P. 2537–2539. DOI: 10.1093/bioinformatics/bts46.Peakall R., Smouse P.E. GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and rese arch – an update. Bioinformatics. 2012, vol. 28, pp. 2537–2539. DOI: 10.1093/bioinformatics/bts46.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.