Частота некоторых наследственно обусловленных типов белков

В.Ф.Соболева, ассистент кафедры генетики и разведения
сельскохозяйственных
животных
Витебская государственная академия ветеринарной
медицины
УДК.619:616.15:619:616-0.97.3:636.03
Частота некоторых наследственно
обусловленных типов белков крови, связь их
с показателями неспецифической иммунной
реактивности и продуктивностью животных
В результате проведенных исследований установлены раз­
личия по частотам генов некоторых белковых систем сыво­
ротки крови крупного рогатого скота, в частности, таких, как
трансферрин и церулоплазмин Изучены связи разных гено­
типов по полиморфным системам белков крови с показателя­
ми естественной резистентности и продуктивностью. Выяв­
лены генотипы животных, для которых характерны более
высокие показатели неспецифической резистентности. Обна­
ружена связь типов белков с молочной продуктивностью.
И
зучение наследственно обусловленного поли­
морфизма белков у крупного р о г а т о г о скота
и других видов ж и в о т н ы х п о м о г а е т выяснить генети­
ческую структуру популяции, установить м и к р о э в о люционные процессы, происходящие в популяции на
уровне частот генов, позволяет п р о г н о з и р о в а т ь их
племенные и продуктивные качества.
Полиморфизм белков и ферментов является
неотъемлемым биологическим свойством популяции.
Различие по генным ч а с т о т а м н а б л ю д а е т с я не т о л ь ­
ко между п о р о д а м и , но и между о т д е л ь н ы м и группа-
As a result of the research it has been established that there
are differences in the frequencies of the genes of some protein
systems in the cattle blood whey, in particular
such as
transferring
and ceruloplazmin.
The relations
between
different genotypes on polymorphic systems of the blood fibers
with parameters of natural resistance have been studied
The
genotypes of animals with higher parameters
of unspecific
resistance as well as the relations between the type of proteins
with the dairy efficiency have been revealed.
м и животных в пределах п о р о д ы . По к о н ц е н т р а ц и и
генов, обуславливающих синтез т о г о или и н о г о бел­
ка, можно х а р а к т е р и з о в а т ь п о р о д ы и отдельные л и ­
н и и скота.
Биохимический полиморфизм белков и ферментов,
а также иммуногенетический полиморфизм эритроцит а р н ы х антигенов контролируется сериями множе­
ственных аллелей. У к р у п н о г о р о г а т о г о скота извес­
тен полиморфизм 23 локусов, детерминирующих не­
которые белки и ферменты к р о в и , в частности, т а к и е ,
к а к трансферрин и церулоплазмин.
Известия Академии аграрных наук Республики Беларусь № 1, 2002
Ж и в о т н о в о д с т в о и в е т е р и н а р н а я модмц&она
7
Трансферрин выполняет в о р г а н и з м е
Таблица 1. Генетическая структура популяции
животных роль регулятора обмена желе­
по т и п а м изученных белковых систем
зом между т к а н я м и . К а ж д а я м о л е к у л а
трансферрина связана с двумя а т о м а м и же­
леза. Содержание белка т р а н с ф е р р и н а в
Типы белков
Пока­
сыворотке крови составляет о к о л о 3 % от
за­
Ср
общего количества б е ж а . Церулоплазмин
тели
п
АА
п
ВВ
АА ДД АД АЕ
АВ
ЕЕ
представляет собой медьсодержащую
([пракцию а ­ г л о б у л и н а с ы в о р о т к и крови,
Голов 1234 401 341 492 1068 352 425 274
9
7
1
служит регулятором медного б а л а н с а в
%
100.0 32.5 27.6 39.9 100.0 32,9 39.8 25.7 0.8 0.7 0,09
организме, способствуя выведению избыт­
ка меди [ 3].
Теоретическое о б о с н о в а н и е в о з м о ж н о с т и связей
Среди исследованных коров были подобраны груп­
т и п о в белков с х о з я й с т в е н н о ­ п о л е з н ы м и п р и з н а к а ­
пы аналогов по возрасту (3­й отел), физиологическому
ми вытекает из п р и р о д ы генетических ф а к т о р о в . Об­
состоянию (3­й месяц лактации), живой массе (520­
н а р у ж е н о , что б о л ь ш и н с т в о г е н о в влияет н е т о л ь к о
549 кг) для изучения морфологического сосгава крови и
на основной к о н т р о л и р у е м ы й и м и п р и з н а к , но и на
гуморальных факторов неспецифической иммуннойре­
р я д других. Гены п о л и м о р ф н ы х систем м о г у т н а х о ­
активности в весенне­летний период (март­июнь): 1 груп­
диться в о д н о й г р у п п е с ц е п л е н и я с генами, и м е ю ­
па — ТГ А Ср А; 2группа — ТГ Д Ср А; 3 группа — ТГ А
щ и м и отношение к хозяйственно­полезным п р и з н а ­
Ср В; 4 группа — ТГ Д Ср В; 5 группа — ТГ А Д Ср АВ.
кам и устойчивости к заболеваниям. В настоящее
В этих группах по общепринятым методикам были изу­
время установлена связь т и п о в т р а н с ф е р р и н а и це­
чены следующие факторы неспецифической иммунной
рулоплазмина с молочной продуктивностью круп­
реактивности: бактертгидность и лизоцимная актив­
ного р о г а т о г о с к о т а [ 1].
ность сыворотки крови, количество лейкоцитов, эрит­
роцитов и гемоглобина. Исследования были проведены
Некоторые исследователи [ 5] о б н а р у ж и л и связь
дважды в марте­июне 1997 г. Материалы исследований
типов церулоплазмина с содержанием жира в молоке.
обрабатывали с помощью методов вариационной ста­
Коровы с генотипом Ср АВ о б л а д а ю т п о в ы ш е н н о й
тистики с использованием П С " Биолстат" на ПЭВМ.
жирностью молока по сравнению с г о м о з и г о т а м и .
В . Н . К о м а р о в и А . А . Б а р ы ш е в [ 2] установили, ч т о
Изучение генетической структуры исследованно­
молочная продуктивность к о р о в с генотипами ТГ А Д
го поголовья п о к а з а л о , что в стаде имеются живот­
и
А Е достоверно в ы ш е , чем у ж и в о т н ы х других
ные р а з л и ч н ы х генотипов. Так, установлено наличие
генотипов. Одновременно с э т и м в ы з ы в а е т интерес
3 т и п о в церулоплазмина — А, В, АВ и 6 типов транс­
изучение неспецифической и м м у н н о й р е а к т и в н о с т и
феррина — А , Д, А Д , АЕ, Д Е , Е. Из указанных типов
животных р а з н ы х г е н о т и п о в .
наиболее часто встречается т и п Ср АВ, что составля­
В связи с этим целью н а ш е й р а б о т ы являлось изу­
ет 39,9% о т всего изученного поголовья (табл. 1). Рас­
чить распространение типов Т £ Ср в сыворотке крови
пределение по ТГ п о к а з а л о , что количество гомози­
черно­пестрого скота, охарактеризовать показатели ес­
г о т по ТГ А и ТГ Д составляет 32,9 и 39,8%. Очень ред­
тественной резистентности ж и в о т н ы х разных геноти­
ко встречаются животные с генотипом ТГ А Е (0,8%),
пов и их взаимосвязь с продуктивными качествами.
ТГ Д Е (0,7%) и ТГ Е (0,09%), доля гетерозигот по ТГ
Исследования проводились в племзаводе "Крынки"
А Д составила 25,7%.
Витебской области, учебном хозяйстве "Подберезье" и
Установлено, что в изученной популяции между те­
В1П^скомгосгшемпредприятиив течение 1994­1998 гг.
оретическим и фактическим распределением геноти­
Полиморфизм локуса ц е р у л о п л а з м и н а б ы л изучен
у 1234 голов к р у п н о г о р о г а т о г о скота, в том числе
Таблица 2. Характеристика состояния популяции
у 931 к о р о в ы , 80 б ы к о в ­ п р о и з в о д и т е л е й , 223 телят.
по распределению типов церулоплазмина
Т и п ы трансферрина были определены у 1068 г о л о в ,
и трансферрина
в том числе у 802 к о р о в , 80 бьгков­производителей
и 186 телят. У исследованных ж и в о т н ы х методом
электрофореза н а к р а х м а л ь н о м геле б ы л и изучены
Параметры
т и п ы т р а н с ф е р р и н а по м е т о д и к е Гане (1963), т и п ы
Геноти­
Теоретически
Фактическое
церулоплазмина по методике Эбертуса (1967).
Частота
пы
ожидаемое число число гено­
аллеля (Р)
Было установлено, что в сыворотке крови изучен­
генотипов
типов, голов
ных животных встречаются 5 т и п о в трансферрина и 3
АА
333.7
401
0.52+0.01
типа церулоплазмина. Идентификация изученных ти­
Ср ВВ
341
284.3
0.48+0.01
пов проводилась по указанным методикам. Н а основа­
_
АВ
616.0
492
нии частоты фенотипов изученных систем белков были
АА
228.04
352
0.46+0.1
рассчитаны следующие параметры популяции: часто­
299.4
т ы генов, уровень гомозиготности, уровень полимор­
425
0.52+0.1
ДД
_
фности, тест гетерозиготности, теоретически ожидае­
522.6
274
АД
_
мое число генотипов, оценка соответствия распределе­
АЕ
8.32
9
ния методом х и степень реализации возможной из­
_
9.53
7
ДЕ
менчивости в локусе.
ЕЕ
0.008
1
0.008+0.002
т
2
Известия Академ ии аграрных наук Республики Беларусь № I,
2002
Жмв@тн@водс1Г@€> м ^ е т е р и н о р н о ^
медицина
Таблица 3. Основные п а р а м е т р ы популяции
по локусам Ср и Tf
Параметры
Оценка соответствия распределения
методом
Уровень полиморфности лою/са. Na
Степень реализации возможной измен­
чивости в локусе. V
Тест гетерозиготности по локусу. Т.Г.
Коэффициент гомозиготности Ca
т
Ср
77
427,08
250,3
1.99
2.03
49,9
50,7
-0.33
0.50
-0.65
0.49
интенсификацией производства и высокой концент­
рацией животноводства б о л ь ш о е значение п р и о б р е ­
т а е т повышение устойчивости животных к воздей­
ствию н е б л а г о п р и я т н ы х ф а к т о р о в внешней среды.
Организм ж и в о т н ы х обладает значительным количе­
ством неспецифических защитных приспособлений,
однако активность их проявления зависит о т многих
факторов. Состояние реактивности оргашлзма живот­
ных оценивают по фагоцитарной, бактерицидной, лизоцимной а к т и в н о с т и . Физиологическое состояние,
здоровье, прод}л<тивность о к а з ы в а ю т влияние н а со­
стояние естественной резистентности и иммунобиоло­
гической р е а к т и в н о с т и организма [4].
У к а з а н н ы е различия п о т и п а м церулоплазмина и
т р а н с ф е р р и н а могут иметь связь с р а з н о й степенью
приспособленности организма к условиям внешней
среды, в основе которых могут лежать показатели ес­
тественной резистентности, изученные нами.
Анализируя связь ф а к т о р о в неспецифической им­
мунной р е а к т и в н о с т и с т и п а м и белков (табл.6), уста­
новлено, ч т о у ж и в о т н ы х с г е н о т и п о м Ср А В ТГ А Д
имеется более высокое количество лейкоцитов и са­
м а я высокая бактерипидность, р а з н и ц а была д о с т о ­
верной между г р у п п а м и ж и в о т н ы х гомозигот и гете­
р о з и г о т п о трансферрину и церулоплазмину п о б а к терицидности при Р > 0,999.
Л и з о ц и м н а я активность и количество гемоглоби­
н а выше у особей с генотипом С р А и ТГ Д (Р<0,95).
Ж и в о т н ы е с сочетанием Ср А и ТГ А имеют более в ы ­
сокое содержание эритроцитов по сравнению с живот­
н ы м и других сочетаний т р а н с ф е р р и н а и церулоплаз­
мина. Разница между грутшой животных с Ср А ТГ А
и гетерозиготами п о этим белкам недостоверна.
Интенсификация животноводства, внедрение н о ­
вых систем и способов содержания предусматривают
совершенствование существующих и выведение новых
пород, о б л а д а ю щ и х высокой устойчивостью к з а б о ­
леваниям и хорошей молочной гтродуктивн остью.
Н а м и проведен а н а л и з м о л о ч н о й п р о д у к т и в н о с ­
т и коров с р а з н ы м и г е н о т и п а м и (табл.7). Ж и в о т н ы е
с г е н о т и п о м ТГ А Д о б л а д а ю т более в ы с о к о й м о л о ч ­
ной продуктивностью по сравнению с гомозигота­
ми (Р<0,95).
Коровы стипом Ср А превосходятпо продуктивно­
сти животных с другими типами церулоплазшша. Од­
нако у гетерозигот по Ср АВ обнаружена более высокая
жирность молока, чем у гомозигот по этому белку.
пов существуют различия, п о к а з ы в а ю щ и е , что в п о ­
пуляции значительно больше г о м о з и г о т с генами А и
Д по трансферршгу и А и В по церулоплазмину, мень­
ше гетерозигот с типом Т1~ А Д и Ср А В (табл.2). Час­
тота аллеля Ср А превышает частот)' аллеля Ср В на
0,04 (Р>0,99), а частота аллеля ТТ Д п р е в ы ш а е т часто­
ту аллеля ТГ А на 0,06 (Р<0,95).
Согласно значению х в изученной популяции д о ­
стоверно нарушено генное равновесие, в ы р а ж е н н о е
формулой Гарди-Вайнберга. О т н о с и т е л ь н а я степень
гомозиготности в данной популяции р а в н а 0,49 по ло­
кусу ТГ и 0,50 по локусу С р . Увеличение степени г о ­
мозиготности сопровождается снижением генетичес­
кого и фенотипического р а з н о о б р а з и я , ч т о приводит
к повышению однородности популяции (табл.3).
Уровень полиморфности, т.е. число действующих эф­
фективных аллелей, составил 2,03 по локусу ТГ и 1,99 по
локусу Ср. Это свидетельствует о том, что число дей­
ствующих аллелей в популяции для данного локуса мень­
ше возможного. Степень реализации возможной измен­
чивости составила 50,7% по локусу ТГ и 49,9% по локусу
Ср. Тест гетерозиготности показал, что в данной попу­
ляции доля фактических гетерозигот меньше доли тео­
ретических, т.е. наблюдается недостаток гетерозигот.
Анализ изученной структуры субпопуляции по типам
церулоплазмина показал, что по всем половозрастным
группам наблюдается фактический избыток гомозигот по
сравнению с ожидаемым числом гетерозигот (табл. 4).
По всем группам разница достоверна при Р > 0,99.
Также по всем половозрастным группам идет рост
концентрации генов ТГ А и ТГ Д (табл.5), н а б л ю д а е т ­
ся недостаток гетерозигот, и з б ы т о к г о м о з и г о т , к а к и
в случаях с церулоплазмином. Различия достоверны
по группам быков-производите­
лей и телят при Р>0,99.
Таблица 4. Характеристика половозрастных групп по типам
Следует отметить, что харак­
церулоплазмина
тер наследования т и п о в т р а н с феррина и церулоплазмина, на­
блюдаемый нами у исследован­
Типы Ср
ных животных, подтверждаег усЧисло
Группы
ВВ
АА
п
танов ленную ранее для европей­
генотипов
животных
Ра
Ре
%
%
ских пород обусловленность т и ­
пов данных белков аллельными Быки30.0
Фактическое 27.5
0.49+0.04
0.51+0.04
80
аутосомными генами.
производители
Ожидаемое
23.8
26.3
26.6
По данным некоторых авто­
Фактическое 34.5
0,46±0,01
0,54+0,01
931
ров можно предположить, что ге- Коровы
Ожидаемое
21.2
29.1
терозиготы более устойчивы при Молодняк
30.9
Фактическое 26.0
0.52+0.02
0.48+0,02
223
естественном отборе. В связи с прошлых лет
22.6
27,5
Ожидаемое
2
79
AB
%
42.5
49.9
38.9
49.7
43.0
49.8
Известия Академии аграрных наук Республики Беларусь № I, 2002
Животноводство и аетерииорндя мад^цино
80
Таблица 5. Х а р а к т е р и с т и к а половозрастных групп скота п о п о л и м о р ф н о й системе трансферрина
Группы
животных
п
Быки
80
Коровы
802
Молодняк
186
Число
гено­
типов
%
Факт.
Ожид.
Факт.
Ожид.
Факт.
Ожид.
46.3
41.4
28.3
17.1
47.3
33.9
АА
ПП
Ра
Рд
%
11.3
9.8
44.8
33.3
30.6
17.4
0 66±0,04
;
0,41±0,01
0,58+0,03
Типы Tf
АЛ
%
0,31±0,04
0,58±0,01
0,42±0,03
ЕЕ
37.5
41.3
25,3
47.8
22.1
48.6
_
0.13
0.12
0.01
АЕ
%
Ре
%
0,04±0,02
0.008+0,02
_
2.5
4.9
0.8
0.7
%
2.5
2.4
0.6
1.0
_
_
-
-
-
-
ДЕ
Таблица 6. Морфологический состав крови и г у м о р а л ь н ы е ф а к т о р ы неспецифической
иммунной р е а к т и в н о с т и у животных с р а з н ы м и системами белков (п=35)
Факторы
клеточные
Генотипы
Лейкоциты.
Ср А Tf А
Ср A T f Д
Ср В Tf А
Ср В Tf Д
СрАВ 1ТАД
Ю'/л
Гемоглобин,
гуморальные
г/л
Эритроциты,
6..02±0,27
6,47+0,29
6,79+0,27
80,8+2,38
81,2+4,03
77,5+3,59
5,46+0,13
5,30+0,12
5,31+0,12
6,54+0,29
7,03+0,74
78,5+5,24
5,01+0,11
5,36+0,17
78,9+5,80
10 /л
12
ЛАСК, %
БАСК. %
15,78+0,48
16,29+0,47
52,7+1,09
53,3+1,18
53.3+0.99
15,64+0,53
16,15+0,58
54,9+1,08
61,6+1,31
14,48+0,88
Таблица 7. Связь типов изученных систем белков с молочной продуктивностью
Типы белков
Показатели
Удой, кг
Жир, %
Молочный жир, кг
Ср
Tf
АА
вв
AB
АА
ДД
АД
АЕ
3952+88,0
3908+127,0
3,53+0,03
3888+96,2
3875+86.7
4321+198
3,60+0,02
3,60+0,03
3132+82,5
3,60+0,05
137,9+3,45
139,9+3,20
3,52+0,02
136,4+2,79
3819+74,2
3,59+0,02
137,1+2,86
155,6+4,62
112,8+5,17
3,56+0,02
140.7+2.80
Выводы
1. У изученных ж и в о т н ы х установлено наличие 3
типов церулоплазмина и 6 типов трансферрина, в этой
популяции наблюдается фактический избыток гомо­
зигот по церулоплазмину и трансферрину по сравне­
нию с ожидаемым и недостаток гетерозигот.
2. У гетерозигот по Ср и ТЛ" выявлено более высо­
кое количество л е й к о ц и т о в и п о в ы ш е н н а я бактери­
цидная активность с ы в о р о т к и к р о в и п о сравнению с
гомозиготами. Количество л и з о ц и м а и гемоглобина
выше у особей с сочетанием Ср А ТТ Д .
3. Ж и в о т н ы е с т и п о м ТТ А Д о б л а д а ю т более высо­
кой молочной п р о д у к т и в н о с т ь ю .
Литература
1. Козлов С.Е., У л у б а е в И . Х . Корреляция поли­
морфных систем белков к р о в и с п о к а з а т е л я м и п р о ­
дуктивности и естественной резистентности м о л о ч ­
Известия Академии аграрных наук Республики Беларусь № 1, 2002
ного с к о т а // Бюл. В Н И И развед. и генет. с.-х. жи­
в о т н ы х . - 1989. - № 1 1 4 . - С . 26-29.
2. Комаров В.Н., Барышев A.A. Генетическое совер­
шенствование скота по молочной продуктивности //
Селекциош1о-генетические и физиологические основы
повышения ггоодуктивности крупного рогатого скота:
Труды / В С Х И З О . - Москва, 1982. - С. 51-54.
3. Меркурьева Е.К. Генетические основы селекции
в скотоводстве. - Москва: Колос, 1997. - 239 с.
4. Плященко С И . , Сидоров В.Т. Естественная ре­
зистентность организма животных. - Москва: Колос,
1 9 7 9 . - 184 с.
5. Черемисин В.К. Сопряженность маркерных ге­
н о т и п о в а м и л а з ы и церулоплазмина с п р и з н а к а м и
м о л о ч н о й продуктивности у крупного р о г а т о г о ско­
т а // Т е з . д о к л а д о в / 6 Съезд У к р . о-ва генетиков и
с е л е к ц и о н е р о в и м . В а в и л о в а , П о л т а в а , 1992. К и е в , 1 9 9 2 - Т . 1 . - С . 213-214.