КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 21-16-00071

НазваниеСравнительное исследование генетической архитектуры домашней и дикой форм северного оленя (Rangifer tarandus) на основе анализа ядерного и митохондриального геномов.

РуководительХарзинова Вероника Руслановна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста", Московская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2021 г. - 2023 г. 

Конкурс№55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки, 06-204 - Животноводство

Ключевые словасеверный олень, породы оленей, дикая популяция, секвенирование, генотипирование, филогения, генетическая архитектура, генетическое разнообразие, полный митохондриальный геном, STR, SNP

Код ГРНТИ68.39.57


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Исследование архитектуры генома домашней и дикой форм северного оленя – представляет особый интерес. Одной из особенностей вида Rangifer tarandus L., 1758, является совместное существование домашней и дикой популяции, которые обитают на перекрывающейся территории практически в одинаковых условиях, и на протяжении десятков тысяч лет среда их обитания менялась незначительно. Несмотря на некоторые изменения в биологии одомашненных оленей, связанные с контролем человека (перемещение, размножение, половая и возрастная структура стад), приобретенное в процессе доместикации поведение не закреплено генетически: домашние олени, завезенные на острова, быстро приобретают повадки диких. Таким образом, исследование полных последовательностей митохондриального и ядерного геномов популяций северного оленя и изучение их различий и сходства является актуальным. Данные исследования откроют новые возможности для использования геномной информации, начиная от простого анализа происхождения до исследований ассоциаций всего генома и геномного прогнозирования. Настоящий проект предусматривает масштабное полногеномное секвенирование митохондриального генома и полногеноное генотипирование всех пород домашнего северного оленя, а также дикого северного оленя, обитающего на территории Таймырского Автономного округа, Красноярского края, Якутии и Амурской области. В результате проведенных исследований, впервые будет получена информация не только о геномных регионах дифференциации популяций северного оленя, но также будут выявлены геномные отпечатки инбридинга, локализация отдельных генов, древние эволюционные события и демографическая история домашней и дикой форм единственного представителя рода Rangifer. Полученные результаты позволят повысить эффективность селекционно-племенной работы в отрасли оленеводства, а также разработать рекомендации по обеспечению охраны и использования запасов дикого северного оленя, как важнейшего промыслового ресурса в системе традиционного природопользования коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока Российской Федерации.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения настоящего проекта будут получены следующие результаты: 1. Будут изучены филогенетические связи, древние эволюционные события и демографическая история домашней и дикой популяции северного оленя с помощью масштабного секвенирования полных последовательностей митохондриального генома всех пород домашнего северного оленя, а также дикого северного оленя, обитающего на территории Таймырского Автономного округа, Красноярского края, Якутии и Амурской области. 2. На основе результатов генотипирования посредством секвенирования или с использованием ДНК-чипа северного оленя (в настоящее время данный ДНК-чип находится в разработке и уже доступен для предзаказа) будут выявлены геномные регионы дифференциации популяций домашнего и дикого северного оленя. 3. Будет выполнена идентификация SNP в геноме северного оленя, ассоциированного с формированием осевого скелета и мышечной ткани, с целью изучения генетической гетерогенности домашней и дикой популяций северного оленя. 4. Будет получена информации о состоянии уровня генетического разнообразия и степени генетической дифференциации популяции диких лесных оленей Красноярского края с использованием анализа полиморфизма микросателлитов, с целью получения доказательной базы отличия данной популяции от тундровой формы для разработки рекомендаций по внесению изменений в единую систему использования ресурсов таежной популяции дикого северного оленя. 5. Будет дана оценка взаимоотношений и возможной гибридизации тундрового дикого северного оленя с домашними северными оленями в Северо-Западной Якутии, посредством оснащения спутниковыми радиоошейниками особей домашних оленей эвенкийской породы в Оленекском национальном эвенкийском районе Республики Саха (Якутия) и мигрирующих диких северных оленей лено-оленекской популяции. Таким образом, информация, полученная в ходе выполнения работ по проекту, будет служить руководством для разработки стратегий управления и разведения пород домашнего северного оленя, а также для разработки научно-обоснованных программ сохранения и рационального использования генетических ресурсов дикого северного оленя.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В ходе проведения экспедиционных исследований в Анадырский район Чукотского автономного округа, проведена бонитировка северных оленей чукотской породы и было выявлено, что максимальные 13 баллов по комплексу признаков (класс Элита) были присвоены большей части исследованных быков, в частности 35 быков из 60 исследованных; из 60 телят, класс Элита был присвоен 5 телятам-самцам и 8 телятам-самкам. В результате проведенных экспедиционных исследований в Чукотский автономный округ, в южную и северо-западную части Туруханского района Красноярского края, в арктические и таежные районы Якутии, было отобрано 213 образцов домашнего и дикого северного оленя, в том числе 120 образцов домашних оленей чукотской породы, 29 образцов тундровой и 63 образца таежной (лесной) популяций дикого северного оленя Красноярского края и Якутии. На основе отобранных образцов, создан банк ДНК 213 образцов и биоматериала чукотской породы домашнего северного оленя, тундровой и таежной (лесной) популяций дикого северного оленя. Впервые, получены нуклеотидные последовательности полного митохондриального генома 145 оленей домашней и дикой популяций, в том числе 70 представителей пород домашнего северного оленя, включая чукотскую Чукотского автономного округа, эвенcкую, эвенкийскую и чукотскую-харгин Республики Саха, ненецкую основных регионов разведения: Таймырского автономного округа, Ямало-Ненецкого автономного округа, Ненецкого автономного округа, Республики Коми и Мурманской области, а также 49 индивидуумов диких северных оленей, в том числе популяции Таймырского и Якутского регионов (лено-оленекская, островная, сундрунская и таежная). Выполнена идентификация в базе данных GenBank и выравнивание в геноме близкого вида северного оленя – белохвостого оленя, идентифицированной последовательности SNP ассоциированного с формированием осевого скелета и мышечной ткани и произведено теоретическое моделирование тест-системы.

 

Публикации

1. Харзинова В.Р., Доцев А.В., Бардуков Н.В., Денискова Т.Е., Упадхяй М., Кребс С., Кунц Э., Медугорак И., Зиновьева Н.А. Mitochondrial DNA diversity within domestic reindeer in Russia Journal of Animal Science, Volume 99, Issue Supplement_3, 2021, Page 253 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1093/jas/skab235.462


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1. Были оснащены радиоошейниками «Квазар»23 стада домашних оленей Республики Саха (Якутия), в частности три стада домашних оленей МУП «Оленекский» в Оленекском районе и, в последующем, такими же 17 экспериментальными радиоошейниками были оснащены и другие хозяйства в разных районах республики с учетом специфики домашнего оленеводства как тундровое и горно-таежное. Таким образом, благодаря работе спутниковых ошейников были предотвращены потери домашних оленей после того, как они отбились от стада. Спутниковые ошейники необходимы оленеводческим хозяйствам для отслеживания отдалившихся от оленеводов стад. С точными координатами оленеводы быстро находят оленей и экономят время поисков. 2. Исполнителями проекта, было отловлено и помечено 10 особей диких северных оленей лено-оленекской популяции. Судя по полученным трекам, миграция диких северных оленей лено-оленекской популяции текущего года отклонилась восточнее, и олени в большей массе перешли ближе к левобережью реки Лена, практически покинув границы Оленекского района. 3. Анализ микросателлитов популяций дикого северного оленя, выявил отличную генетическую структуру таежной популяции дикого северного оленя Красноярского края в сравнении с дикими сородичами тундрового макроэкотипа. 4. Разработана тест-система идентификации двух SNP гена миостатина, ассоциированного с формированием осевого скелета и мышечной ткани, а также выявлены различия в частотах встречаемости генотипов домашних и диких северных оленей. 5. Впервые проведен полногеномный анализ генетического разнообразия и популяционной структуры всех официально утвержденных пород, тувино-тофаларской и монгольской популяций домашнего северного оленя, а также тундровой и таежной популяций дикого северного оленя. Полученные результаты могут быть рекомендованы для формирования рациональной основы для решения проблем, связанных с сохранением домашних и диких северных оленей, что, в свою очередь, обеспечит устойчивое функционирование экосистем Крайнего Севера.

 

Публикации

1. Полногеномный анализ SNP выявил генетическое разнообразие и популяционную структуру популяции домашнего северного оленя (Rangifer tarandus), обитающей на землях коренных тофаларов Южной Сибири Genome-Wide SNP Analysis Reveals the Genetic Diversity and Population Structure of the Domestic Reindeer Population (Rangifer tarandus) Inhabiting the Indigenous Tofalar Lands of Southern Siberia Diversity, 14(11), 900 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/d14110900


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
1.Дана оценка генетического разнообразия и структуры чукотской породы домашнего северного оленя, разводимой в оленеводческих сельскохозяйственных предприятиях Чукотского автономного округа и Республики Саха (Якутия) на основе полногеномного SNP генотипирования. 2.Проведен анализ генетической структуры и степени дифференциации таежной популяции дикого северного оленя, обитающего на территории Красноярского края в сравнительном аспекте с дикими сородичами тундрового макроэкотипа на основе полногеномного SNP генотипирования. 3.Впервые применен комплексный подход анализа ядерного и митохондриального геномов домашних и диких северных оленей, разводимых и обитающих на территории Российской Федерации. 4.Впервые проведено полногеномное секвенирование с использованием технологии WGS домашних и диких северных оленей. 5.Проведена организация экспедиционных исследований в Оленекский и Нижнеколымский район Республики Саха (Якутия) с целью оснащения спутниковыми радиоошейниками особей домашних оленей эвенской и чукотской породы. 6.Проведена организация экспедиционных исследований в районы Республики Саха (Якутия), с целью оснащения спутниковыми радио-ошейниками мигрирующих диких северных оленей сундрунской и лено-оленекской популяций. 7.Дана оценка взаимоотношений тундрового дикого северного оленя с домашними северными оленями в арктической зоне Восточной Якутии в аспекте конкуренции за ресурсы пастбищ и возможной гибридизации. 8. В результате проведенных экспедиционных исследований по оснащению спутниковыми радиоошейниками домашней и дикой популяции северного оленя в Оленекском районе, установлено, что в Северо-Западной Якутии есть конкуренция за ресурсы пастбищ у домашних оленей с оленями таймырской популяции.

 

Публикации

1. В. Р. Харзинова, А. В. Кудрявцев, М. Н. Семерикова, Н. А. Зиновьева Изучение популяционной структуры и генетического разнообразия чукотской породы северного оленя на основе анализа микросателлитов Достижения науки и техники АПК, Т. 37. № 9. С. 72-78 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.53859/02352451_2023_37_9_0

2. О. А. Кошкина, В. Р. Харзинова, Н. А. Зиновьева Исследования филогенетических связей популяций ненецкой породы северного оленя, основанные на системе анализа полиморфизма полных митохондриальных геномов Достижения науки и техники АПК, Т. 37. № 9. С.79-88 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.53859/02352451_2023_37_9_0

3. О.А. Кошкина, А.Д. Соловьева, Т.Е. Денискова, В.Р. Харзинова, Н.А. Зиновьева Изучение генетического разнообразия домашних и диких популяций северного оленя (Rangifer tarandus L., 1758) с использованием маркеров ядерного и митохондриального геномов Сельскохозяйственная биология, том 57, ¹ 6, с. 1101-1116 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.15389/agrobiology.2022.6.1101rus

4. О.А. Кошкина, А.Д. Соловьева, Т.Е. Денискова, В.Р. Харзинова, Н.А. Зиновьева Study of the genetic diversity of domestic and wild reindeer (Rangifer tarandus L., 1758) populations using nuclear and mitochondrial genomic markers Sel'skokhozyaistvennaya Biologiya [Agricultural Biology], Vol. 57, № 6, p. 1101-1116 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.15389/agrobiology.2022.6.1101eng

5. Харзинова В. Р., Кошкина О. А., Доцев А. В.,Зиновьева Н. А. Генетическое разнообразие региональных популяций северного оленя на основе анализа гена Cytb митохондриальной ДНК Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее образование, выпуск №4 (год публикации - 2023)

6. Харзинова В.Р., Доцев А.В., Шимит Л.Д., Кочкарев А.П., Зиновьева Н.А Оценка генетического разнообразия малочисленных популяций домашнего и дикого северного оленя на основе полногеномного анализа материалы Второй конференции, г. Санкт-Петербург, 13–15 марта 2023 г. : научное текстовое электронное издание, стр. 31-32 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.30901/978-5-907145-94-8


Возможность практического использования результатов
Северный олень (Rangifer tarandus) – важный биологический вид, играющий ключевую роль в жизни народов Крайнего Севера России. Из-за изменения климата и антропологических воздействий этот вид может оказаться под угрозой исчезновения, поэтому в современном мире изучение и сохранение генетического разнообразия северного оленя актуально. В результате проведения сравнительных исследований генетической архитектуры домашней и дикой форм северного оленя (Rangifer tarandus) на основе анализа ядерного и митохондриального геномов, были обнародованы новые знания о генетическом разнообразии и популяционной структуры всех официально утвержденных пород и тувино-тофаларской популяции домашнего северного оленя, а также тундровой и таежной популяций дикого северного оленя. Полученные результаты могут быть использованы для формирования рациональной основы для решения задач, связанных с сохранением домашних и диких северных оленей, с целью увеличения численности этого значимого вида животных, что будет способствовать устойчивому функционированию экосистем, а также жизни и культуры коренных народов, населяющих регионы Крайнего Севера нашей страны. Кроме того, раскрытие генетических характеристик домашних и диких популяций северного оленя, может также быть использовано для реализации баз данных о генетическом разнообразии отдельных пород и популяций северного оленя для реализации двух целей: сохранения и устойчивого рационального использование генетических ресурсов вида Rangifer tarandus во всем мире.