A CLPG gén polimorfizmusa három juhfajtában, amelyeket az Orosz Föderáció sztyeppei övezetében növesztettek

Ivan Fiodorovich Gorlov

1 Volga régió hús- és tejtermelés-előállító és -feldolgozó kutatóintézete, Volgograd 400131, Oroszország

4 Volgogradi Állami Műszaki Egyetem, Volgograd 400005, Orosz Föderáció

Nadezhda Vasilievna Shirokova

1 Volga régió hús- és tejtermelés-előállító és -feldolgozó kutatóintézete, Volgograd 400131, Oroszország

Jurij Anatoljevics Koloszov

2 Don Állami Agráregyetem, Rosztov, Don tartomány 346493, Orosz Föderáció

Anatoli Yurievich Kolosov

2 Don Állami Agráregyetem, Rosztov, Don tartomány 346493, Orosz Föderáció

Lyubov Vladimirovna Getmantseva

3 L.K. akadémiai tagról elnevezett Szövetségi Állattenyésztési Tudományos Központ, Moszkvai régió, 142132, Oroszország

Marina Ivanovna Slozhenkina

1 Volga régió hús- és tejtermelés-előállító és -feldolgozó kutatóintézete, Volgograd 400131, Oroszország

4 Volgogradi Állami Műszaki Egyetem, Volgograd 400005, Orosz Föderáció

Natalia Ivanovna Mosolova

1 Volga régió hús- és tejtermelés-előállító és -feldolgozó kutatóintézete, Volgograd 400131, Oroszország

4 Volgogradi Állami Műszaki Egyetem, Volgograd 400005, Orosz Föderáció

Elena Jurievna Anisimova

1 Volga régió hús- és tejtermelés-előállító és -feldolgozó kutatóintézete, Volgograd 400131, Oroszország

5 Volgogradi Állami Egyetem, Volgograd 400062, Orosz Föderáció

Viktor Vladimirovich Ponomariov

1 Volga régió hús- és tejtermelés-előállító és -feldolgozó kutatóintézete, Volgograd 400131, Oroszország

Absztrakt

Célkitűzés:

A tanulmány célja a kallipírgén (CLPG) polimorfizmusának vizsgálata Edilbay, Volgograd és Kalmyk fajtájú juhoknál.

Anyagok és metódusok:

Az elemzést a polimeráz láncreakció-restrikciós fragmens hossza polimorfizmus módszerével végeztük. A vizsgálat tárgyai Edilbay zsírfarkú juhok (n = 500) voltak a Volgograd-Edilbay tenyésznövényben (Volgograd régió), Volgograd finom gyapjú juhok (n = 500) a Romashkovskiy tenyészüzemben (Volgograd régió) és Kalmyk voltak. zsírfarkú juhok (n = 500) a Kirovsky tenyészüzemben (Kalmykiai Köztársaság, Yaskul rayon). A kutatás elvégzéséhez 1 cm²-es szövetmintákat vettünk Kalmyk és Edilbay fajtájú juhokból az aurikulumból.

Eredmények:

Meghatároztuk az allélos CLPG génvariánsokat, és az Oroszország sztyeppei övezetében tenyésztett három állatfajtából származó reprezentatív mintavétel genotípusait. A CLPG gén polimorfizmusának bemutatott eredményeit ezekben az Oroszországban termesztett juhfajtákban kaptuk először. A kutatási tanulmány feltárta, hogy a CLPG gént tekintve az Edilbay, Volgograd és Kalmyk juhfajtáknak csak homozigóta formája van.

Következtetés:

A kapott eredmények kibővítik a juhok húsminőségét jellemző molekuláris markerek jelenlegi megértését.

Bevezetés

A haszonállatok kiválasztásában új és hagyományos értékelési és szelekciós módszereket alkalmaznak [1,2]. Az állatok értékelésének új módszerei a DNS-technológia modern technikáihoz tartoznak, amelyek lehetővé teszik az üzletileg fontos tulajdonságokkal közvetlenül vagy közvetetten összefüggő gének azonosítását [3,4]. Az állatok hagyományos szelekciója mellett a szelekció szempontjából előnyben részesített génvariánsok azonosítása lehetővé teszi a közvetlen DNS-szintű szaporodást és az úgynevezett genomi szelekció lebonyolítását [5].

Oroszországban a gyapjúval kapcsolatos kormányzati szerződések hiánya miatt a juhtermékek iránti kereslet a közelmúltban jelentősen megváltozott. A hústermelés gazdaságilag jövedelmezőbbé vált, ezért az ipar szerkezete drámai módon megváltozott. A húsjuh-tenyésztés viszont az alkalmazott genetika révén jelentős sikereket ért el. A tenyésztési programokban általában olyan ménes kosokat használtak, amelyeket utódaik, rokonaik vagy őseik minősége alapján választottak ki. Ugyanakkor a molekuláris genetika eredményeinek felhasználása új módszertani szintre emelheti ezt a munkát [6].

A gyártási karakterek és a genetikai markerek közötti megbízható kapcsolat kialakításának problémája mind a mai napig megoldatlan [7–9]. A genetikai termelési markereken alapuló tenyésztés az élő tömeggyarapodás és a hús minősége szempontjából nagy genetikai potenciállal rendelkező állatokkal való munkára irányul [10,11].

Az egyik legígéretesebb jelölt gén a kallipírgén (CLPG). Fenotípusosan juhoknál a kallipyge-single-nucleotide polymorphism (SNP) CLPG mutáció (kallipyge izom hypertrophygen - CLPG) izom hipertrófiában nyilvánul meg, elsősorban a medence és a hátsó végtagok régióiban. Az ilyen bárányok izmai különböző mértékben megnagyobbodtak, és nem minden izom volt hipertrófiás. A betétes bárányokban a hús minőségének néhány kívánatos, kereskedelmileg fontos vonása és tulajdonsága megnyilvánult, vagyis a húshozam nagyobb százaléka, a nagyobb karaj és a soványabb hús, a végtagok nagyobbak voltak. Ezekben a bárányokban a hasított test legjobb tulajdonságait az egész végtagok, a hátszín, a karaj a csonton és a vállnál jobb hozammal fejezték ki (a szokásos izmú bárányokhoz képest) 11,8% -kal, 4,7% -kal, 2,5% -kal és 2,3% -kal. [12]. E tekintetben a munka célja a Callipigia gén polimorfizmusának tanulmányozása volt, amely befolyásolja az izmos hipertrófia megnyilvánulását a medence és a hátsó területeken Edilbay, Volgograd és Kalmyk fajtájú juhoknál. A Callipigia gén polimorfizmusának tanulmányozására a mai napig nagyon kevés tanulmányt szenteltek. Oroszországban az ilyen polimorfizmust nem vizsgálták az Edilbay, Volgograd és Kalmyk juhokban.

Anyagok és metódusok

Etikai jóváhagyás

A kísérleteket a laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó útmutató [13] szerint hajtották végre, és a kísérleti állatok használata teljes mértékben betartotta a helyi állatjóléti törvényeket és irányelveket. A jelenlegi tanulmány megfelel az etikai normáknak.

Minta kollekció

A vizsgálat tárgyai Edilbay zsírfarkú juhok (n = 500) voltak a Volgograd régióbeli Volgograd-Edilbay tenyészüzemben, a Volgograd finom gyapjú juhok (n = 500) a Volgograd régióbeli Romashkovskiy tenyészüzemben és Kalmyk voltak. zsírfarkú juhok (n = 500) a Kirovsky tenyészüzemben (Kalmykiai Köztársaság, Yaskul rayon). A molekuláris és genetikai vizsgálatokat, valamint a kapott eredmények feldolgozását a haszonállatok molekuláris diagnosztikájának és biotechnológiájának laboratóriumában hajtották végre a Don Állami Agráregyetemen, Persianovsky (Rosztov-on-Don város).

Genomikus DNS izolálás

A kutatás elvégzéséhez 1 cm²-es szövetmintákat vettünk Kalmyk és Edilbay fajtájú juhokból az aurikulumból. A DNS-t a DIAtom DNS Prep 100 reagenskészlet (Genlab LLC, Oroszország) segítségével izoláltuk. Az elemzést a polimeráz láncreakció – restrikciós fragmens hossza polimorfizmus módszerével végeztük [14].

Polimeráz láncreakció (PCR) elemzés és SNP genotipizálás

A CLPG génfragmens amplifikálásához primereket használtunk: 5'-TGA AAA CGT GAA CCC AGA AGC-3 ', 5'-GTC CTA AAT AGG TCC TCT CG-3'. A PCR-körülményeket 95 ° C-on 4 percig elő denaturálásnak, majd 35 ciklusnak vetettük alá: 94 ° C 20 másodpercig, 58 ° C 30 másodpercig, 72 ° C 1 percig és a végső szintézis 72 ° C-on 10 percig. . Az amplifikált fragmens restrikcióját BsmF1 endonukleázzal végeztük. A kapott restrikciós fragmensek méretét 2% -os agarózgél-elektroforézissel határoztuk meg etidium-bromid jelenlétében.

Eredmények és vita

Az Edilbay juhfajtára a kiemelkedő hústermelés jellemző. A fajtát Kazahsztánban a helyi lakosok választották ki; az 1930-as évek óta szelektív tenyésztési munkát végeztek a Kazah SSR-ben; a Birlik és a Suyunduk keresztezett típusokat azonosították [2]. Mindkét fajta juhát 1992-ben hozták Kazahsztánból az Orosz Föderáció Volgograd régiójába. Ezek az állatok szívósak és szerények, jól alkalmazkodnak minden éghajlathoz, és elviselik mind a hőséget, mind a súlyos fagyokat.

A volgográdi juhokat 1931–78 között tenyésztették a zsíros szőrű juh juhok komplex szaporodásával Soissons, kaukázusi és Groznian fajtájú kosokkal, majd a kiválasztandó kívánt típusú állatok követték és a Szovjetunió déli régióiban rögzítendő ménes vonalak főbb gazdasági vonásai. A Volgograd fajta törzsi állományait a gyapjú keresztezett állatok tenyésztésének módszerével fejlesztették ki a „Romashkovsky” állami gazdaságban található Volgograd kosokkal. Az új volgográdi tenyészállományok létrehozására nagyszabású szelekciót a Pallasovsky és a Bykovsky tenyésztő vállalkozások végeztek. A Volga-vidéki kőműves ágak révén évente több mint 400 ezer anyajuhot termékenyítettek kosokkal, amelyeket a „Romaškovszkij” állami gazdaság állományában termesztettek és szelektáltak [15].

A kalmyki zsírfarkú juhokat magas termet, erős masszív csontok, magas lábak és pimasz gyapjú jellemzi, összehasonlítva az észak-kaukázusi, ukrajnai, kazahsztáni, burjátusi és mongóliában nevelt zsírfarkú juhokkal [2].

A kallipos bárányok a hús minőségének kívánatos, kereskedelmileg fontos jellemzőit és tulajdonságait mutatják, vagyis a húshozam nagyobb százaléka, nagyobb derékrész, a hús soványabb, és végtagjaikat magasabbnak értékelték [16,17]. Ezeknek a bárányoknak az egész végtagok, a hátszín rész, a karajcsontok és a váll 11,5% -kal, 4,7% -kal, 2,5% -kal és 2,3% -kal voltak jobban kifejezve (az átlagos izmú bárányokhoz képest) a hús formája [12]. Ezenkívül a kallipszis bárány termelékenyebb volt a húsban, kevesebb napi takarmány bevitel mellett [17], ami alacsonyabb termelési költségeket eredményezett. Következésképpen a leírt bárány széles körű használata csökkentheti a bárány költségeit a fogyasztók számára, és növelheti a juhtenyésztés jövedelmezőségét. Sajnos negatív tulajdonság, még a kallipszis bárányok hibája is, a hús nagy merevsége [16,18,19].

A CLPG állatok megnövekedett húsosodása elsősorban az izomrostok hipertrófiájának köszönhető. A normál izomrostokkal rendelkező kallipszis állatok izomrostjainak [20,21] szövettani összehasonlítása azt mutatta, hogy az előbbi átlagosan nagyobb átmérőjű „gyors” rostokat mutatott mind a IIb, mind a IIx típusoknál, és kisebb átmérőt a „lassú” ”Izomrostok. Ezenkívül a CLPG-t expresszáló juhokban nagyobb volt a glikolízist használó „gyors” típusú izomrostok aránya, mint a „lassú” és az oxidatív-glikolitikus anyagcserével rendelkező „gyors” rostokban.

Így a CLPG állatok izomszövetében bekövetkezett változások szorosan kapcsolódtak a glikolitikus anyagcserét alkalmazó „gyors” rostokhoz, és ezek voltak azok a rostok, amelyek átmérője és százalékos aránya megnövekedett más típusú izomrostok esetében. A leírt hipertrófia 8 hetes korától jelentkezett a bárányban, de 2 hetes bárányban nem mutatkozott meg [22], ezért a kallipszis juhok postnatalis fejlődésének átfogó kutatására van szükség.

A CLPG gén polimorfizmusát Edilbay, Volgograd és Kalmyk juhoknál még mindig nem vizsgálták. Ezeknek a fajtáknak az eredményeit először kaptuk meg. Molekuláris genetikai vizsgálatok Edilbay, Volgograd és Kalmyk fajtájú juhoknál a CLPG gén allélváltozatainak azonosítását és a genotípusok meghatározását eredményezték. Vizsgálatunk csak homozigóta AA genotípust mutatott ki e fajták juhállományában (1. ábra A – C). Az AG és a GG genotípusokat nem sikerült azonosítani. A CLPG lokusz monomorfnak tűnt ezekben a populációkban.

Nanekarani és mtsai. [14] tanulmányaikban is csak az AA genotípust figyelték meg a Lori fajtájú iráni juhokban, ami arra utalt, hogy a juhok is monomorfak voltak a CLPG lokuszban. Alakilli és mtsai. [28] arról is beszámolt, hogy a CLPG-lokusz monomorf a szaúdi tenyészállatokban. Ezt tükrözte Dimitrova és Bozhilova [29] is, akik azonosították a CLPG genetikai polimorfizmusát a karakachani fajtájú juhoknál. Csak a homozigóta AA genotípust, ill. A CLPG lokuszt ebben a populációban is monomorfnak találták.

Jackson és mtsai tanulmányai a CLPG-ről. [17] azonban kiderült, hogy mutáns G allél van jelen Dorset, Ramboulee és Hampshire juhfajtákban. Hasonló eredményeket közöltek Shah és mtsai. [30], ahol megalapozták, hogy a Thalli fajtának mutáns homozigóta (GG, 0,02), heterozigóta (AG, 0,10) és normális homozigóta (AA, 0,88) formája van a CLPG-nek. A Kajli és Lohi fajtákat azonban normálisnak találták a CLPG ezen genetikai variációja szempontjából. Az egyiptomi kiskérődzők fajtáiban nem volt polimorfizmus vagy variáció a CLPG gén amplifikált fragmenseiben [31]. Hasonló eredményeket figyeltek meg Meena és mtsai. [32] indiai juhokban. Pomitun és mtsai. [33] arról számoltak be, hogy ennek a génnek a mutációja csak a külföldi fajtákkal való keresztezéssel épülhet be a házi juhfajták genomjába, amelyekben ez a tulajdonság megmutatkozik. Ebben a vizsgálatban (Prydniprovska húsjuhoknál) a CLPG lokusz is monomorf volt, csak az A allélt határozták meg (278, 117 és 31 bp). Az izom hipertrófia fenotípusában megnyilvánuló mutációt mutató G allélt nem sikerült kimutatni, az összes vizsgált állat AA genotípusú volt.

Jackson és mtsai. [17] megmutatta a gén kilátásait a juhhústermelés markerjeként. Az egyik jelölt gén, amely befolyásolja a hústermelést, a CLPG gén. Sok tudós szerint a CLPG-gén hozzájárul az izomszövet intenzív fejlődéséhez, és a magasabb húshozamot befolyásoló DNS-markerként ajánlott [12]. A mutáció miatt a CLPG juhokat a comb egyes izomcsoportjainak hipertrófiája és minimális zsírmennyiség jellemzi [34]. A hétköznapi izmú bárányokhoz képest ezeknek a bárányoknak volt a legjobb a hasított tulajdonságuk az egész végtagok, a hátszín, a derékcsontok és a vállak legjobb hozama tekintetében, 11,8% -kal, 4,7% -kal, 2,5% -kal és 2,3% -kal [12]. Jawasreh és mtsai. [35] beszámolt arról, hogy a kallipyge mutáció 25% Rambouillet génnel hatékony javulást eredményezhet a növekedésben és a hús jellemzőiben, kivéve az avassi juhok érzékenységét. Freking és mtsai. [36] szinergikus interakciót mutatott a Myostatin gén és a CLPG között.

Következtetés

A juhpopuláció genetikai elemzése a CLPG gén tekintetében az Edilbay, Volgograd és Kalmyk juhok AA AA genotípusát találta. A G típusú allél esetében nem észleltek homozigótákat; az AG genotípust nem találták. Valamennyi vizsgált juhfajtára jellemző volt az A allél. A juhtenyésztési tenyésztési folyamatok optimalizálása és nyomon követése érdekében döntést kell hozni az Edilbay, Volgograd és Kalmyk juhfajták megőrzéséről és javításáról, valamint meg kell határozni a fajta genetikai állapotát és tenyésztési erőforrásait. a CLPG genotípusok gyakoriságáról a fajtában. Mindez ismét megerősíti, hogy a tenyésztés hatékonyságának növelése és a juhipar jövedelmezőségének növelése érdekében a juhok produktív tulajdonságaihoz kapcsolódó DNS-markerek felkutatására és tanulmányozására van szükség [37].

Elismerés

A szerzők hálásak az Orosz Tudományos Alapítványnak a kutatás megvalósításának pénzügyi támogatásáért a NIIMMP # 15-16-10000 számú tudományos projekt szerint.

Összeférhetetlenség

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek összeférhetetlenségük.

A szerzők hozzájárulása

Konceptualizálás, IFG, YuAK, NVSh; Adatkezelés, AYuK, LVG; Formális elemzés, MIS; Finanszírozás megszerzése, NIM, EYuA, VVP; Vizsgálat, NVSh, AYuK, LVG, VVP; Módszertan, IFG, YuAK; Források, MIS, YuAK; Felügyelet, IFG, YuAK; Írás-eredeti vázlat, EYuA.