Автореферат - всероссийский научно

На правах рукописи
Блохина Нина Васильевна
ОСОБЕННОСТИ ВНУТРИПОРОДНОГО
ПОЛИМОРФИЗМА СИСТЕМ КРОВИ У ЛОШАДЕЙ
РУССКОЙ ТЯЖЕЛОВОЗНОЙ ПОРОДЫ И ИХ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СЕЛЕКЦИИ
06.02.07 – разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных
животных
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Дивово - 2010
Работа выполнена в Государственном научном учреждении
Всероссийском научно-исследовательском институте коневодства
Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук
Зайцев Александр Михайлович
Официальные оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Труфанов Виктор Григорьевич
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Николаева Анна Александровна
Ведущая организация: Российский Государственный аграрный
университет – МСХА им. К.А.Тимирязева
Защита состоится 20 апреля 2010 года в 9 часов на заседании
диссертационного совета Д 006.018.01 при ГНУ Всероссийском
научно-исследовательском институте коневодства.
Адрес ВНИИ коневодства: 391105 Рязанская обл., Рыбновский район,
пос. Дивово, п/о Институт коневодства
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ
Всероссийского научно-исследовательского института коневодства
Автореферат разослан 10 марта 2010 года
Ученый секретарь
диссертационного совета
Готлиб М.М.
2
1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В настоящее время важнейшей задачей,
стоящей перед отечественным коневодством, является повышение его
эффективности и конкурентоспособности. Решение этой задачи
должно осуществляться за счет селекционно-племенной работы,
опирающейся на достижения современной генетики. Развитие
животноводства на современном этапе невозможно без внедрения
новых биотехнологических методов оценки признаков продуктивности
сельскохозяйственных животных, базирующихся непосредственно на
анализе наследственной информации. В этой связи разработка и
внедрение в практическое животноводство генетических методов
является актуальной задачей зоотехнической науки.
В настоящее время под влиянием ряда факторов наблюдается
процесс вытеснения с животноводческого рынка отечественных
универсальных пород, что зачастую сопровождается трансформацией
их генетической структуры и снижением биоразнообразия. В
коневодстве идет процесс сокращения племенного поголовья целого
ряда лошадей заводских пород, что сопровождается снижением
генетического
разнообразия
и
принципиально
ограничивает
возможности селекционной работы в будущем.
Учитывая уникальность и оригинальность лошадей русской
тяжеловозной породы, нами были проведены исследования
генетической структуры популяции данной породы по полиморфным
системам белков и групп крови. Тестирование лошадей данной породы
было начато в 1973 году с целью подтверждения достоверности
происхождения лошадей. За истекший период накоплен огромный
материал по результатам тестирования поголовья этой породы в
нескольких поколениях, что позволит провести
генетический
мониторинг аллелофонда основных конных заводов и породы в целом.
Цель и задачи исследований. Целью проводимых исследований
было изучение особенностей внутрипородного полиморфизма
лошадей русской тяжеловозной породы и возможности использования
генетических маркеров в практической селекции.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Изучить особенности аллелофонда русской тяжеловозной
породы по 4 полиморфным системам крови, включая, Tf, Al, Es и Dсистему групп крови.
2. Провести мониторинг генофонда русской тяжеловозной породы
лошадей за период с 1960 по 2009 годы.
3. Проанализировать внутрипородную дифференциацию лошадей
изучаемой породы.
4. Дать оценку уровня генетической дифференциации линейной
структуры русской тяжеловозной породы.
3
5.
Изучить
влияние
степени
гетерозиготности
на
воспроизводительные качества и продолжительность использования
кобыл.
6. Определить эффективность контроля происхождения лошадей
русской тяжеловозной породы по генетическим маркерам
Научная новизна работы. Впервые проведен генетикопопуляционный анализ современного аллелофонда лошадей русской
тяжеловозной породы по полиморфным системам крови и изучены
особенности генетической структуры 5 заводских субпопуляций.
Проведен генетический мониторинг генофонда породы с 1960 по 2009
годы. Определена степень генетической дифференциации основных
генеалогических линий. Изучена связь степени гетерозиготности
полиморфных локусов с воспроизводительными качествами кобыл и
продолжительностью их заводского использования.
Теоретическая и практическая значимость работы. Изучены
особенности генетической структуры русской тяжеловозной породы
лошадей и определены коэффициенты генетического сходства с
другими тяжелоупряжными породами. Проведена оценка уровня
внутрипородной
дифференциации
заводских
субпопуляций,
подтверждающая существование определенных заводских типов.
Проведен генетический мониторинг аллелофонда породы за четыре
последних
десятилетия,
выявивший
тенденцию
снижения
генетического разнообразия. Дана оценка степени генетической
дифференциации сложившейся линейной структуры. Выявлено
влияние степени гетерозиготности на воспроизводительные качества и
продуктивное долголетие маток. Установлена высокая корреляционная
зависимость (r=0,95) между показателями уровня полиморфности и
эффективности контроля происхождения.
Апробация работы. Материалы исследований были доложены на
Международной
–
научно
практической
конференции
«Зоотехнические и ветеринарные аспекты развития животноводства в
современных условиях аграрного производства», Мичуринск, 2009 г. и
на
Международной
–
научно
практической
конференции
«Современные технологии в животноводстве и их адаптация к
международным требованиям», Харьков, 2009 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6
научных работ, в том числе 2 в рекомендуемых ВАК РФ журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа
изложена на 129 страницах компьютерного текста и включает
следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы
исследований, результаты исследований, обсуждение результатов,
выводы и предложения производству. Работа содержит 27 таблиц, 24
рисунка, 7 приложений. Список литературы включает 157 источников,
в том числе 26 на иностранных языках.
4
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Материалом для исследований послужило все поголовье лошадей
русской тяжеловозной породы (n=2235) 1960 - 2009 года рождения,
протестированное в лаборатории генетики ВНИИ коневодства по
трансферрину, альбумину, эстеразе и системам D групп крови. В
обработку включены данные по 1436 кобылам и 799 жеребцам,
принадлежащим 6 хозяйствам: СПК «Вологодский ПКЗ»,
Мстиславскому,
Красноармейскому,
Куединскому,
Новоалександровскому конным заводам и КФХ «Надежда».
Для проведения мониторинга все поголовье распределено на
шесть периодов: I период – до 1972 года рождения; II период – с 1973
до 1979 года рождения; III период – с 1980 до 1986 года рождения; IV
период – с 1987 до 1993 года рождения; V период – с 1994 до 2000 года
рождения; VI период – с 2001 года рождения. Внутрипопуляционную
дифференциацию изучали на 9 линиях.
Для сравнения был проведен генетико-популяционный анализ
четырех тяжелоупряжных пород, включая лошадей владимирской
породы – 410 гол., советской – 574 гол., русской тяжеловозной – 2235
гол., и также для сравнения были использованы данные по арденской
породе (Benctsson S., Gahne B., Rendel J., 1968)– 61 гол.
Определение систем белков и групп крови проводили в
лаборатории генетики ВНИИ коневодства.
Варианты
белков
выявляли
методом
горизонтального
электрофореза на крахмальном геле согласно традиционным
методикам по Smithies (1955), модифицированных применительно
крови лошадей: для определения типов альбумина и трансферрина - в
модификации Gahne (1966), эстеразы - Томашевской-Гужкевич (1968).
Для определения антигенов группы крови D пользовались
планшетным методом (реакция гемагглютинации) с использованием
моноспецифических сывороток (Da, Db, Dc, Dd, De, Dg, Dh, Dk, Dm),
идентифицированных с международными эталонами.
Аллелофонд лошадей оценивали по частотам аллелей и генотипов
соответствующих локусов, гомозиготности по аллелям изученных
локусов. Помимо этого определяли генное равновесие в популяции,
число эффективно действующих аллелей, рассчитывали генетическое
сходство и генетическое расстояние между субпопуляциями (поголовье
регионов, различных генеалогических линий) и эффективность контроля
происхождения. Расчеты этих показателей проводили по общепринятым
методам (Е.К.Меркурьева, 1977, Дубровская Р.М., Стародумов И.М.,
1995). Статистический анализ полученных данных проводили по
компьютерной программе Statistica for Windows, Version 6.0 2001 г.
5
СХЕМА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Взятие проб крови
Эритроциты
Сыворотка крови
Электрофорез
белков и ферментов
Типирование
эритроцитарных антигенов
Определение генотипа лошадей
Генетико-популяционный анализ
Частоты встречаемости типов и аллелей исследованных локусов
Уровень гомозиготности и
полиморфности локусов
Проверка генного
равновесия
Оценка внутри- и межпородной
дифференциации
Генетический
мониторинг
Генетическая характеристика
линий
Оценка эффективности
локусов при контроле
происхождения
Хозяйственно полезные признаки
Воспроизводительные качества
Рис. 1. Схема проведения исследований
6
3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Особенности аллелофонда лошадей русской тяжеловозной
породы
Методом горизонтального электрофореза в крахмальном геле у
лошадей русской тяжеловозной породы было идентифицировано 15
типов трансферрина - DD, FF, HH, OO, RR, DF, DH, DO, DR, FH, FO,
FR, HR, HO и OR, детерминируемых пятью аллельными генами Tf D,
Tf F, Tf H, Tf O Tf R (Табл. 1). У лошадей этой породы выявлена
сравнительно высокая частота встречаемости аллеля Tf D (0, 304) и
низкая часта аллеля Tf O (0,010). В локусе альбумина было выявлено
три типа белка (AlAA, AlAB, AlBB), детерминируемых двумя
аллелями. При этом концентрация аллеля AlB (0,736) в этой породе
явно доминирует по сравнению с аллелем AlA (табл. 2).
Система эстеразы в популяциях лошадей русской тяжеловозной
породы представлена шестью аллотипами фермента (EsFF, EsFG, EsFI,
EsGG, EsGI, EsII), контролируемых тремя кодоминантными аллелями
EsF, EsG и EsI. Результаты тестирования русской тяжеловозной породы
показали, что в геноме большинства лошадей есть аллель EsI (0,410),
Более редко встречаются аллели EsF (0,284) и EsG (0,306).
В системе D групп крови у русских тяжеловозов было
протипировано 9 эритроцитарных антигенов (a, b, c, d, e, k, g, m, h),
контролируемых 7 аллельными генами: Dad, Dbcm, Dcegm, Dcgm, Dde,
Ddhgm, Ddk. Для лошадей этой породы наиболее типичными являются
аллели Ddhgm, Dad и Dde (рис. 2). Значительно реже встречаются аллели
Ddk > Dcegm > Dbcm., концентрация которых располагается в убывающем
порядке.
Проведенный анализ интегральной характеристики лошадей
русской тяжеловозной породы по показателям полиморфности и
гомозиготности показал, что порода обладает достаточно высоким
ресурсом генетического разнообразия. Фактическая степень
гомозиготности (Но) по четырем вместе взятым локусам лошадей
русской тяжеловозной породы составляет 40,15%, что на 4,3% больше
теоретически рассчитанной величины. Наибольшей степенью
гомозиготности характеризуется локус альбумина (59,92%),
наименьшей - D-система групп крови (25,44). Наиболее
полиморфными оказались локусы трансферрина (3,77) и D - системы
групп крови (4,62).
Сравнительный анализ генетической структуры и трех других
тяжелоупряжных пород, включая владимирскую, советскую и
арденскую показал, что лошади этих пород имеются определенные
различия во всех изученных локусах (Табл. 1).
7
Таблица 1 - Частота аллелей (в долях ед.) локуса трансферрина
у тяжеловозных пород лошадей
Аллель
Порода
n
D
F
H
O
R
Владимирская
410
0,213
0,701
0,032
0,030
0,023
Советская
574
0,051
0,478
0,329
0,031
0,098
тяжеловозная
Русская
2235
0,304
0,292
0,128
0,010
0,266
тяжеловозная
Арден
61
0,066
0,393
0,213
0,107
0,221
Следует отметить, что наиболее распространенным в исследуемых
популяциях является аллель TfF, доминирующий у владимирской
тяжеловозной
породы
(0,701).
У
лошадей
отечественных
тяжелоупряжных пород сравнительно редко встречается аллель TfO и
только у арденов его частота достигает 0,107. Лошади русской
тяжеловозной породы характеризуются сравнительно высокой
частотой встречаемости аллелей TfD и TfR.
Таблица 2 - Частота аллелей (в долях ед.) локуса альбумина у
тяжеловозных пород лошадей
Альбумин
Порода
n
A
B
Владимирская
410
0,626
0,374
Советская тяжеловозная
574
0,530
0,470
Русская тяжеловозная
2233
0,264
0,736
Арден
61
0,328
0,672
В локусе альбумина у русских тяжеловозов и арденов частота
аллеля AlB доминирует над частотой аллеля AlA, тогда как у лошадей
владимирской и советской пород выше концентрация аллеля AlA.
(Табл. 2).
Лошади изученных тяжеловозных пород имеют похожий спектр
аллелей системы D групп крови, но различаются по частоте
встречаемости отдельных аллелей. Генетические профили четырех
пород, представленные на рис. 2, наглядно демонстрируют, что у всех
пород наиболее распространены аллели Dad, Dcgm и Ddghm, а также Dde и
в меньшей степени - аллели Dbcm, Dcegm, Dd и Ddk. Русская тяжеловозная
порода выделяется среди других сравнительно низкой частотой
встречаемости аллеля Dcgm , отсутствием аллеля Dd и наибольшей
встречаемостью аллеля Dde .
8
Владимирская
Советская
Русская
0,4
0,3
0,2
0,1
0
ad
bcm
cegm
cgm
d
de
dghm
dk
Рис. 2. Генетический профиль аллелей локуса системы D групп крови
у тяжеловозных пород лошадей
У всех сравниваемых пород наиболее полиморфным локусом
является система D групп крови (4,04 - 5,22). Наименьшее число
эффективных аллелей имеется в локусе альбумина (Табл. 3). Лошади
русской тяжеловозной породы имеют самый
высокий уровень
генетического разнообразия по сравнению с другими тяжеловозными
породами. При этом высокий уровень гетерогенности русского
тяжеловоза сочетается с его хорошей плодовитостью и прекрасными
адаптивными качествами.
Таблица 3 - Уровень полиморфности по 4 локусам у тяжеловозных
пород лошадей
Порода
Tf
Al
Es
D
в среднем
Владимирская
1,85 1,88
2,11
4,04
2,47
Советская тяжеловозная
2,86 1,99
2,44
5,22
3,13
Русская тяжеловозная
3,77 1,64
2,92
4,63
3,24
Арден
3,78 1,79
2,45
2,67
Проведенный кластерный анализ наглядно демонстрирует
генетические дистанции между породами и свидетельствует о близком
генетическом сходстве русской тяжеловозной и арденской пород,
которые образуют общий кластер (рис.3). Это хорошо согласуется с
историей создания
русского тяжеловоза, которая подтверждает
широкое использование арденских жеребцов при ее выведении.
Коэффициент генетического сходства между этими двумя породами
был максимальным и составил 0,949.
9
Рис. 3. Дендрограмма генетических дистанций тяжеловозных пород
лошадей
Две другие отечественные породы - владимирский и советский
тяжеловоз вошли в другой кластер, генетически заметно
отличающейся от русской тяжеловозной породы.
3.2. Мониторинг генофонда лошадей русской тяжеловозной
породы за период с 1960 по 2009 годы
Проведенный мониторинг свидетельствуют, что селекция на
протяжении последних десятилетий сопровождалась определенными
изменениями генетической структуры породы. Это наглядно
прослеживается в локусах системы D групп крови, трансферрина, а также
эстеразы (рис. 4).
В
локусе
трансферрина
прослеживается
тенденция
периодического колебания частот встречаемости практически всех
аллелей (рис. 4). Наибольший размах колебаний частот
зарегистрирован у аллелей TfD и TfН. Частоты встречаемости аллеля
TfН достоверно увеличиваются в 90-х годах, затем несколько
снижаются до среднего уровня. Похожую динамику изменения частот
имеют аллели TfF, TfR. Интересно отметить стабильную динамику
малораспространенного в породе аллеля TfO. Несмотря на такую
крайне низкую концентрацию аллель не элиминировался, что может
служить наглядной иллюстрацией действия частотно-зависимого
отбора.
10
частота
D
F
H
O
R
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
I
II
III
IV
V
VI
В
среднем
Рис. 4. Динамика генетической структуры по локусу трансферрина у
лошадей русской тяжеловозной породы по периодам
Интересно отметить, что характер распределения аллелей
альбумина в течении изучаемых периодов менялся незначительно и
оставался на одном уровне.
В локусе эстеразы в течение четырех последних десятилетий
наблюдается явный тренд аллеля EsG, и возможно, направленный
отбор особей, несущих этот аллель. Частота аллеля EsF несколько
колебалась, но в VI периоде фактически вернулось к исходному
показателю I периода (рис. 5). Частота встречаемости всех аллелей
эстеразы у современного поголовья (VI период) достоверно отличается
от средних значений этих показателей по породе в целом.
F
G
I
0,6
частота
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
I
II
III
IV
периоды
V
VI
В
среднем
Рис. 5. Динамика генетической структуры локуса эстеразы у
лошадей русской тяжеловозной породы
11
Наибольшие существенные изменения генетической структуры
выявлены при мониторинге D системы групп крови, практически по
всем аллелям. По данным таблицы 4 видно, что в течение всех
изучаемых периодов шло заметное изменение частот аллелей Dcgm, Dde
и Ddhgm (P≥0,99). При этом распространение аллеля Dcgm с V периода
резко возросло до 0,3577 в VI периоде, а Ddhgm – снизилось до 0,1346 в
VI периоде. Аналогично наблюдается в VI периоде достоверное
снижение частоты аллеля Dad (0,1731) и увеличение Ddk (0,1154).
Изменение распространения аллеля Dbcm шло волнообразно, а частота
аллеля Dcegm незначительно изменялась в течение почти всех шести
периодов.
Таблица 4 - Динамика генетической структуры по группам крови
лошадей русской тяжеловозной породы разных периодов
Аллель
ad
bcm
cegm
cgm
de
dhgm
dk
0,2661 0,1048* 0,0565 0,2016** 0,0887*** 0,1936** 0,0887
I
62
±0,0397 ±0,0275 ±0,0207 ±0,0360 ±0,0255 ±0,0355 ±0,0255
0,2233 0,0377 0,0189* 0,0975
0,2421
0,3396
0,0409
II
159
±0,0234 ±0,0107 ±0,0076 ±0,0166 ±0,0240 ±0,0266 ±0,0111
0,2799 0,0569 0,0359 0,0749** 0,1587*** 0,3413* 0,0524
III
334
±0,0174 ±0,0090 ±0,0072 ±0,0102 ±0,0141 ±0,0183 ±0,0086
0,2622 0,0297* 0,0424 0,0614*** 0,2315
0,3265* 0,0463
IV
1026
±0,0097 ±0,0037 ±0,0044 ±0,0053 ±0,0093 ±0,0104 ±0,0046
0,2120 0,0570 0,0285 0,2342*** 0,2690* 0,1487*** 0,0506
V
158
±0,0230 ±0,0130 ±0,0094 ±0,0238 ±0,0249 ±0,0200 ±0,0123
0,1731** 0,0192* 0,0385 0,3577*** 0,1615* 0,1346*** 0,1154**
VI
130
±0,0235 ±0,0085 ±0,0119 ±0,0297 ±0,0228 ±0,0212 ±0,0198
0,2517 0,0393 0,0383
0,1067
0,2129
0,2976
0,0535
В
1869
среднем
±0,0071 ±0,0032 ±0,0031 ±0,0051 ±0,0067 ±0,0075 ±0,0037
Примечание: * - достоверно при уровне вероятности - 0,95; ** - 0,99; *** - 0,999
Периоды
n
Таблица 5 – Наблюдаемая (Но), ожидаемая (Са) гомозиготность (в %)
и уровень полиморфности (Na) (в ед.) по четырем локусам
Периоды
Но
Са
Na
I
38,75
34,50
3,44
II
42,26
38,05
3,01
III
37,42
36,36
3,15
IV
39,48
36,69
3,11
V
43,28
33,83
3,45
VI
39,42
35,19
3,27
В среднем
39,97
35,72
3,25
Контроль за уровнем генетического разнообразия в течение шести
периодов показывает, что уровень полиморфности, характеризующий
число эффективно действующих аллелей, несколько менялся, имея
12
минимальное значение во II периоде (в 70-х годах) и достигал
максимума в V периоде (90-е годы) (таблица 5). Средний уровень
гомозиготности оказался достаточно стабильным показателем и
колебался в пределах 37,42 - 43,28%. Максимальное значение этого
показателя было также зарегистрировано в 90-х годах, когда выборка
включала лошадей всех основных конных заводов. Важно отметить,
что во все периоды уровень наблюдаемой гомозиготности был
несколько выше теоретических показателей.
3.3. Внутрипородная дифференциация лошадей русской
тяжеловозной породы
Сравнительный
анализ
аллелофонда
лошадей
русской
тяжеловозной породы разных заводских популяций показал, что
между ними имеются достоверные различия по частотам
встречаемости отдельных аллелей (Табл. 6-7).
Таблица 6 - Частота аллелей трансферрина у лошадей русской
тяжеловозной породы разных хозяйств
Аллель
Хозяйства
n
D
F
H
O
R
СПК
«Вологодский ПКЗ»
0,3830 0,0745*** 0,3936***
0,0
0,1489**
±0,0501 ±0,0271 ±0,0504
±0,0
±0,0367
0,2698
0,3175
0,1667*
0,0053
0,2407
Мстиславский к/з
189 ±0,0228 ±0,0239 ±0,0192 ±0,0037 ±0,0220
0,2733 0,4422*** 0,0911*
0,0112 0,1822***
Красноармейский к/з
225 ±0,0210 ±0,0234 ±0,0136 ±0,0049 ±0,0182
0,3998*** 0,2072*** 0,1625**
0,0165 0,2140***
Куединский к/з
514 ±0,0153 ±0,0126 ±0,0115 ±0,0040 ±0,0128
0,3696 0,1449*** 0,2101*
0,0362
0,2392
КФХ «Надежда»
69
±0,0411 ±0,0300 ±0,0347 ±0,0159 ±0,0363
0,2730**
0,3062 0,0824*** 0,0021*** 0,3363***
Новоалександровский
934 ±0,0103 ±0,0107 ±0,0064 ±0,0011 ±0,0109
к/з
0,3117
0,2859
0,1241
0,0083
0,2700
В среднем по хоз-вам
1978 ±0,0074 ±0,0072 ±0,0052 ±0,0014 ±0,0071
Примечание: * - достоверно при уровне вероятности 0,95; ** - 0,99; *** - 0,999
47
Так, например, тяжеловозы Вологодского к.з. достоверно
отличаются от лошадей других субпопуляций высокой частотой
встречаемости аллелей TfH, TfD и AlB, при этом у них отсутствует
редкий для породы аллель TfO. В свою очередь популяция тяжеловозов
Красноармейского к.з. выделяется высокой частотой аллеля TfF
(0,4422), а Новоалександровского к.з. - аллелем TfR (0,3363). Во всех
хозяйствах распространены аллели Ddghm, Dad, Dde, а отдельно по
заводам наблюдаются значительные колебания частот этих аллелей:
Ddghm от 0,1163 (Вологодский) до 0,4091 (Куединский); D ad от 0,0683
(КФХ «Надежда») до 0,3256 (Вологодский); D de от 0,0397
(Мстиславский) до 0,2676 (Новоалександровский). Немногочисленное
13
поголовье КФХ «Надежда» выделяется высокой частотой аллеля D cgm
(0,4015), когда как в среднем частота этого аллеля 0,0832. Необходимо
отметить, что фактически каждое из обследованных хозяйств
характеризуется
максимальной концентрацией по крайней мере
одного, а иногда и большего числа аллелей (Табл. 7).
Таблица 7 - Частота аллелей локуса системы D групп крови у лошадей
русской тяжеловозной породы разных хозяйств
Хозяйства
n
СПК
«Вологодский ПКЗ»
43
Мстиславский к/з
189
Красноармейский к/з
211
Куединский к/з
506
КФХ «Надежда»
66
Новоалександровский
824
к/з
В среднем по хоз-вам 1839
ad
0,3256
±0,0505
0,2937
±0,0234
0,1919***
±0,0192
0,2312
±0,0133
0,0683***
±0,0219
0,2979**
±0,0113
0,2594
±0,0072
bcm
cegm
0,0465 0,0581
±0,0227 ±0,0252
0,0476 0,0291
±0,0110 ±0,0086
0,0498 0,0379
±0,0106 ±0,0093
0,0158*** 0,0820***
±0,0039 ±0,0086
0,0530 0,0379
±0,0195 ±0,0166
0,0485 0,0237***
±0,0053 ±0,0037
0,0397 0,0432
±0,0032 ±0,0034
Аллель
cgm
de
0,2442***
±0,0463
0,1852***
±0,0200
0,0427***
±0,0098
0,0435***
±0,0064
0,4015***
±0,0427
0,0607**
±0,0059
0,0832
±0,0046
0,1977
±0,0429
0,0397***
±0,0100
0,2607**
±0,0214
0,1413***
±0,0109
0,1439
±0,0306
0,2676***
±0,0109
0,2026
±0,0066
dhgm
dk
0,1163*** 0,0116**
±0,0346 ±0,0116
0,3148 0,0899**
±0,0239 ±0,0147
0,4052** 0,0118***
±0,0239 ±0,0053
0,4091*** 0,0771***
±0,0155 ±0,0084
0,2348* 0,0606
±0,0369 ±0,0208
0,2785*** 0,0231***
±0,0110 ±0,0037
0,3274 0,0445
±0,0077 ±0,0034
Примечание: * - достоверно при уровне вероятности 0,95; ** - 0,99; *** - 0,999
О существовании различий в генофондах заводских субпопуляций
свидетельствуют показатели уровня полиморфности и степени
гомозиготности. Среди всех обследуемых хозяйств наибольшим
генетическим
разнообразием
выделяется
Мстиславский
к.з.
(Ho=37,69%, Na=3,16). Сравнительно высоким уровнем генетической
консолидации выделялась субпопуляция Вологодского к.з. (Ho=
48,50%; Na= 2,64). Генетические различия лошадей разных хозяйств
наглядно демонстрирует дендограмма, представленная на рисунке 6.
Проведенный кластерный анализ показывает, что конные заводы
Мстиславский, Куединский, Красноармейский и Новоалександровский
имеют сравнительно небольшие генетические различия и формируют
один общий кластер. От этих субпопуляций несколько отличается
поголовье лошадей КФХ «Надежда» и более существенно – поголовье
лошадей Вологодского к.з., который был сформирован на базе маток
Куединского
к.з.
Анализ
показал,
что
тяжеловозы
Новоалександровского к.з. находящегося на Украине, и получившие в
настоящее время название «новоалександровской тяжеловозной»
породы, а также лошади Мстиславского к.з. (Республика Беларусь)
имеют типичный для этой породы генофонд.
14
Вологодский
Мстиславский
Куединский
Красноармейский
Новоалександровский
КФХ "Надежда"
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Linkage Dis tance
Рис. 6. Дендрограмма генетических дистанций субпопуляций
русской тяжеловозной породы
Таким образом, проведенный анализ аллелофонда заводских
субпопуляций показал значительные внутрипородные различия между
лошадьми Вологодского к.з. и остальными хозяйствами, что создает
ресурс для использования внутрипородного гетерозиса.
3.4. Генетическая дифференциация линейной структуры русской
тяжеловозной породы
Генетический анализ генеалогической структуры русской
тяжеловозной породы по исследуемым локусам показал, что
представители всех исследованных нами генеалогических линий
имеют свои характерные особенности.
Аллель TfD часто встречается у представителей линии Рубикона, а
также Поденщика и Капитэна, значительно реже – у лошадей линий
Коварного и Газона. У лошадей разных линий также заметно
варьируют частоты встречаемости аллелей TfF, TfH и TfR. Так,
например, аллель TfF преобладает у потомков Газона и сравнительно
редко встречается в линии Рубикона (рис. 7). Аллель TfH широко
распространен в линиях Рубикона, Рубина и Капитэна, но редко
встречается у потомков Газона и Караула. Аллель TfR характерен для
лошадей в линии Караула, тогда как у потомков Рубикона встречается
редко. Редкий для породы аллель TfО отсутствует в линиях Капитэна и
Караула. Линия Рубикона заметно выделяется высокой концентрацией
аллеля AlA, в то время как в других линиях наблюдается обратное
распределение аллелей: AlB > AlA. У лошадей разных линий также
заметно варьирует концентрация аллелей эстеразы. При этом в линиях
Капитэна и Поденщика, как и в целом по породе прослеживается
15
тенденция уменьшения частоты встречаемости аллелей в следующем
порядке: EsI>EsG>EsF.
F
H
O
R
Ру
би
на
С
ви
ст
а
В
ср
ед
не
м
Ка
ра
ул
а
Ко
ва
рн
ог
о
Гр
ад
ус
П
а
од
ен
щ
ик
а
Ру
би
ко
на
ит
эн
а
Ка
п
Га
зо
на
частота
D
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
линии
Рис. 7 - Частота аллелей локуса трансферрина у лошадей русской
тяжеловозной породы
Максимального значения аллель EsI достигает у потомков
Поденщика. В линии Караула аллель EsF встречается чаще, чем в
других, а аллель EsI реже всего. Линия Градуса отличается от
остальных линий тем, что частота EsG превышает частоты других
аллелей.
Частота аллелей системы D групп крови у представителей разных
линий заметно варьирует, при этом межлинейные различия достигают
статистически значимых значений. В линиях Коварного, Градуса,
Поденщика, Рубикона и Рубина, и в среднем по породе преобладает
аллель Ddhgm. У представителей линии Газона чаще других встречается
Dde, а линии Капитэна –Dcgm, линии Караула и линии Свиста – Dad. У
лошадей линий Капитэна и Рубикона отсутствует аллель Dbcm, а у
потомков Капитэна - аллель Ddk. Выявленные межлинейные различия
по частотам встречаемости аллелей всех четырех локусов
свидетельствуют о достаточно высокой степени генетической
дифференциации линейной структуры породы.
Интегральная оценка генетического разнообразия линий
свидетельствует, что линии различаются по уровню полиморфности,
но имеют достаточно близкие показатели степени гомозиготности
(рис. 8). Самым высоким уровнем полиморфности выделяются новые
прогрессирующие линии Градуса и Свиста, малочисленные старые
линии Поденщика, Караула и Газона имеют сравнительно невысокий
уровень генетического разнообразия. Интересно отметить, что
16
лидирующие линии Свиста и Градуса при достаточно высокой степени
гомозиготности имеют максимальное число эффективных аллелей.
Но
Са
Na
3,3
3,2
3,1
3
2,9
2,8
2,7
2,6
2,5
40
30
единицы
процент
50
20
10
м
не
а
ср
ед
В
линии
Св
ис
т
ау
ла
Ко
ва
рн
ог
о
Гр
ад
ус
П
а
од
ен
щ
ик
а
Ру
би
ко
на
Ру
би
на
эн
а
Ка
р
ит
Ка
п
Га
з
он
а
0
Рис. 8. Наблюдаемая (Но), ожидаемая (Са) гомозиготность и уровень
полиморфности (Na) по четырем локусам
Кластерный
анализа
выявил
четкую
генетическую
дифференциацию линий (рис. 9). Самый большой кластер
сформирован шестью линиями: Градуса, Коварного, Свиста, Караула,
Газона, Поденщика. В центре этого кластера находятся две молодые
линии Градуса и Свиста. Вторая, более дифференцированная ветвь
сформирована тремя старыми линиями: Капитэна, Рубикона и Рубина.
Газона
Караула
Коварного
Линии
Градуса
Свиста
Поденщика
Капитэна
Рубикона
Рубина
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Генетическое расстояние
Рис. 9. Дендрограмма генетических дистанций линий в русской
тяжеловозной породе лошадей
17
0,7
Дендрограмма наглядно показывает, что линия Градуса,
вышедшая из старой линии Лазутчика-Караула, имеет заметные
генетические различия. Значительная генетическая дифференциация
существует и между лошадьми линии Свиста и его деда Капитэна.
Проведенный кластерный анализ показывает наличие достаточно
существенных межлинейных различий на уровне полиморфных генов,
что свидетельствует о высоком уровне генетической дифференциации
линий и эффективной селекционной работе по формированию
генеалогической структуры породы.
3.5. Влияние степени гетерозиготности на воспроизводительные
качества и продолжительность племенного использования кобыл
Изучение влияния степени гетерозиготности кобыл на основные
показатели воспроизводства показало, что самые высокие показатели
зажеребляемости и делового выхода жеребят имели матки с уровнем
гетерозиготности 75%, а максимальный показатель благополучной
выжеребки зарегистрирован у полностью гетерозиготных маток (Табл.
8). Самые низкие показатели делового выхода жеребят были отмечены
у полностью гомозиготных кобыл. Самые низкие показатели
благополучной выжеребки были зарегистрированы у кобыл с низкой
гетерозиготностью (0-25%). Проведенный дисперсионный анализ
влияния фактора гетерозиготности на воспроизводительные качества
кобыл показал, что его влияние невелико (1-4%) и статистически
недостоверно, что может быть обусловлено небольшим числом
животных в анализируемой выборке.
Таблица 8 - Показатели воспроизводства кобыл разной степени
гетерозиготности
Степень
гетерозиготности, %
Кол-во
голов
0
25
50
75
100
В среднем
ŋ2x
Fx
Fst (ν1=4; ν2=205)
td (0%-75%)
tst
4
24
94
78
10
210
Показатели воспроизводства
зажеребляемость, благополучная
деловой выход
%
выжеребка, %
жеребят, %
65,18±15,78
83,33±11,79
58,04±20,83
80,52±4,33
79,90±6,04
68,33±5,60
76,07±2,39
90,26±1,94
69,73±2,39
81,44±2,25
88,41±1,81
71,50±2,38
69,47±9,28
96,67±2,36
66,13±8,14
78,05±1,52
88,56±1,32
69,83±1,58
0,03
0,04
0,01
1,42
1,94
0,44
2,4-3,4-4,8
1,02
1,11
0,64
1,96-2,58-3,29
В целом можно отметить, что гетерозиготность на уровне 75 %
для кобыл является оптимальной, так как определяет лучший вариант
18
сочетания всех трех высоких показателей воспроизводства, а самое
главное - делового выхода жеребят.
В дополнение к оценке показателей воспроизводства кобыл был
проведен анализ продолжительности заводского использования маток
(табл. 9). Было установлено, что кобылы с разной степенью
гетерозиготности несколько различаются по продолжительности
заводской карьеры, при этом самые лучшие показатели – 12,7
плодовых лет имели кобылы с уровнем гетерозиготности опять же
75%.
Таблица 9 – Влияние степени гетерозиготности на
продолжительность заводского использования кобыл
Кол-во плодовых лет
Степень гетерозиготности,
Кол-во
%
голов
M
±m
25
6
11,7
1,43
50
14
10,3
0,87
75
30
12,7
0,55
100
4
11,5
0,35
В среднем
54
11,9
0,41
ŋ2x
0,11
Fx
1,99
Fst (ν1=3; ν2=50)
2,8-4,2-6,4
td (50%-75%)
2,32*
tst
2,01-2,66-3,50
ŋ2x – доля влияния фактора;*- достоверно при уровне вероятности 0,95
Дисперсионный анализ показал, что сила влияния этого фактора
достаточно существенна и составляет 11% , при уровне достоверности
75% в связи с малочисленностью выборки. Так как продолжительность
заводского использования кобыл является важным показателем
репродуктивных качеств маток, гетерозиготность лошадей можно
рассматривать как дополнительный критерий отбора.
3.6. Эффективность контроля происхождения по полиморфным
системам крови
В настоящее время генетический метод контроля происхождения
лошадей нашел широкое применение при разведении практически всех
заводских пород. На эффективность генетической сертификации
влияет ряд факторов, которые были изучены в нашей работе. При
контроле происхождения лошадей русской тяжеловозной породы
наиболее эффективной является D - система групп крови,
позволяющая выявить от 54,57% до 64,60% ошибок. Этот показатель
несколько меняется по временным периодам и находится в
зависимости от гетерогенности популяции (Табл. 10).
19
Таблица 10 - Эффективность контроля происхождения по четырем
локусам у лошадей русской рысистой породы в период с 1960 по 2009гг.
По 4
Периоды
Tf
Al
Es
D
локусам
I
47,07
17,01
35,18
64,60
89,92
II
45,84
14,98
34,54
54,73
86,36
III
48,78
15,62
36,20
56,00
87,87
IV
47,53
15,42
36,57
54,57
87,21
V
52,21
16,81
36,78
64,07
90,05
VI
53,60
16,45
35,74
58,72
89,00
В среднем
48,56
15,77
36,43
58,35
88,53
Несколько менее эффективной при контроле записей о
происхождении является система трансферрина, с помощью которой
можно установить от 45,84% (II период) до 53,60% (VI период)
ошибок. Эффективность контроля происхождения при использовании
двухаллельного локуса альбумина по периодам составила всего
14,98% - 17,01%. Суммарно по четырем локусам можно определить от
86,36% (II период) до 90,05 % (V период) ошибок.
Проведенный анализ выявил тесную корреляционную связь
(r=0,95) между уровнем полиморфности (Na) и эффективностью
контроля происхождения, что позволяет использовать Na для оценки
эффективности генетической сертификации.
Выводы
1. Русская тяжеловозная порода характеризуется высокой
степенью полиморфности всех исследуемых локусов. В локусе
трансферрина идентифицировано 15 типов белка, контролируемых
пятью аллелями Tf D, Tf F, Tf R, Tf H, Tf O, с преимущественным
распространением TfD (0, 304) и TfR (0,266). В локусе альбумина
определено 2 аллеля (AlA и AlB) с выраженным преобладанием аллеля
AlB , а в локусе эстеразы три аллеля - EsF, EsG и EsI с высокой
частотой аллеля EsI. В системе D групп крови было типировано 9
эритроцитарных антигенов: a, b, c, d, e, k, g, m, h, при высокой
концентрации аллелей Ddhgm, Dad и Dde.
2. Сравнительный анализ отечественных тяжеловозных пород
показал, что русские тяжеловозы характеризуются высокой частотой
полиморфности
исследуемых
локусов
при
максимальной
встречаемости аллелей TfD (0,304), TR (0,266), AlB (0,736) и EsF
(0,284). При этом лошади этой породы имеют типичную для
тяжелоупряжных пород структуру аллелей D – системы групп крови с
высокой концентрацией аллелей Ddhgm, Dad, Dde и Dcgm.
20
3. Проведение мониторинга генофонда лошадей русской
тяжеловозной породы показало, что в течение последних десятилетий
происходили определенные изменения генетической структуры
породы, обусловленные как влиянием селекции, так и сокращением
поголовья племенных лошадей. При анализе генетической структуры
были отмечены колебания частот аллелей трансферрина и D- системы
групп крови, при сравнительно стабильных частотах аллелей
альбумина. Выявлен тренд аллеля EsG, частота встречаемости
которого постепенно увеличивалась с 0,276 до 0,415.
4. На протяжении ряда поколений русская тяжеловозная порода
характеризуется достаточно стабильным уровнем гомозиготности, при
этом фактическое число лошадей с гомозиготными генотипами, как
правило, превышает теоретически рассчитанную величину.
5. Сравнение аллелофонда заводских субпопуляций показало, что
между ними имеются существенные различия по частотам
встречаемости изученных локусов, при этом кластерный анализ
выявил
значительную генетическую обособленность лошадей
Вологодского конного завода.
6.
Генетико-популяционный
анализ
выявил
наличие
существенных межлинейных различий на уровне полиморфных генов,
что свидетельствует о высоком уровне генетической дифференциации
линий и эффективной селекционной работе по формированию
генеалогической структуры породы. Ведущие линии Градуса и Свиста
характеризовались наиболее высокими показателями уровня
полиморфности.
7. Оценка репродуктивных качеств маток с разной степенью
гетерозиготности показала, что 75 % уровень является оптимальным и
определяет
лучший
вариант
сочетания
всех
показателей
воспроизводства. Самые низкие показатели воспроизводства отмечены
у наиболее гомозиготных кобыл.
8. Установлено, что степень гетерозиготности кобыл по
полиморфным системам крови влияет на продолжительность их
заводской карьеры (ŋ2x – 0,11, Fx- 1,99). При этом самые лучшие
показатели – 12,7 плодовых лет имели кобылы с уровнем
гетерозиготности 75%.
9. Эффективность контроля происхождения лошадей русской
тяжеловозной породы зависит от числа используемых локусов и их
уровня полиморфности, и при использовании четырех изученных
локусов достигает 88,5-90,1%. Этот показатель имеет тесную
положительную связь (r=0,95) с уровнем полиморфности популяции.
21
Практические предложения
1. При селекционной работе с русской тяжеловозной породой
лошадей целесообразно проводить систематически генетический
мониторинг аллелофонда субпопуляций и оценку дифференциации
генеалогической структуры.
2. Необходимо шире внедрять генетическую экспертизу
происхождения лошадей этой породы, что повысит эффективность
генетической сертификации и позволит использовать возможности
маркер – вспомогательной селекции.
3. При комплектовании маточного состава хозяйств учитывать,
что лучшие показатели воспроизводства и продолжительность
заводского использования имеют кобылы с уровнем гетерозиготности
75%.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ
ДИССЕРТАЦИИ
1.
Блохина, Н.В. Особенности аллелофонда популяции лошадей
тяжеловозных пород // Проблемы коневодства Сибири:
материалы науч. конференции.
– Иркутск, 2009. – С. 106-114.
2.
Блохина, Н.В. Особенности внутрипородной дифференциации
лошадей русской тяжеловозной породы // Зоотехнические и
ветеринарные аспекты развития животноводства в современных
условиях аграрного производства. – Мичуринск, 2009. – С. 81-83.
3.
Блохина, Н.В. Генетические особенности заводских популяций
русской тяжеловозной породы // Современные технологии в
животноводстве и их адаптация к международным требованиям:
материалы науч. конференции / Ин-т жив-ва УААН. – Харьков,
2009. – С. 134-138.
4.
Блохина, Н.В. Генетические особенности аллелофонда
популяции лошадей тяжеловозных пород // Коневодство и
конный спорт. – 2009.-№ 5. – С. 14-16.
5.
Блохина, Н.В. Внутрипопуляционная дифференциация лошадей
русской тяжеловозной породы по полиморфным белкам и
эритроцитарным антигенам / Н.В. Блохина, А.М. Зайцев, Л.А.
Храброва // Вестник РГАТУ
6.
– 2009. - №3. – С. 14-19.
Блохина, Н.В. Межпопуляционная дифференциация лошадей
русской тяжеловозной породы // Коневодство и конный спорт. –
2010.-№ 1. – С. 21-23.
22
Издательская лицензия ИД № 05806 от 10.09.2001 г.
Подписано в печать 03.03.10. Формат 60х84 1/16
Печатных листов 1,0. Тираж 70 экз. Заказ № 60
Участок печати ГНУ ВНИИ коневодства
Рыбновский район, Рязанская область
Тел./факс 8 (4912) 24-02-65; 24-05-39
E-mail: vniik08@mail.ru
23