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 21-66-00007

НазваниеНаправленная модификация геномов сельскохозяйственных животных разных видов на основе исследований структурной и функциональной изменчивости геномов и разработки технологий геномной селекции и геномного редактирования.

РуководительДоцев Арсен Владимирович, 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. - 2024 г.

Конкурс№56 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (генетические исследования).

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

Ключевые словасельскохозяйственные животные, биоразнообразие, однонуклеотидный полиморфизм, SNP-маркеры, STR-маркеры, сохранение генетических ресурсов, полногеномные ассоциативные исследования, геномная селекция, биоинженерия

Код ГРНТИ68.39.13

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Решение проблемы дальнейшего повышения продуктивности животных, улучшения качества и расширения спектра производимой продукции требует лучшего понимания структуры и функции геномов сельскохозяйственных животных, механизмов их взаимодействия с негенетическими компонентами систем производства (например, условиями окружающей среды), как основы разработки эффективных геном-ориентированных технологий управления биоресурсами для повышения эффективности сельскохозяйственного производства. До недавнего времени большая часть исследований в области генетических технологий для использования в сельском хозяйстве была сосредоточена на секвенировании геномов, обнаружении и каталогизации вариантов последовательностей для различных видов и пород. Для всех основных видов и пород сельскохозяйственных животных, используемых в сельскохозяйственном производстве, актуальным является прогнозирование фенотипа индивидуума на основе его генотипа и окружающей среды. Стоит задача повышения точности прогнозирования фенотипа посредством разработки и внедрения технологий геномной селекции. В животноводстве, особую важность развитие технологий геномной селекции имеет для отраслей, в которых экономическая ценность отдельного животного низка по сравнению с затратами на генотипирование (например, овцеводство, птицеводство, аквакультура). Дальнейший прогресс в области генетического совершенствования видов и пород сельскохозяйственных животных связывают с развитием технологий геномного редактирования (GE). GE-технологии являются наиболее быстрым и эффективным способом интродукции в популяции заданных генетических изменений. Именно применение GE-технологий в рутинном режиме, в будущем станет определяющим фактором в обеспечении конкурентоспособности национальных систем производства сельскохозяйственной продукции. Для животноводства актуальным является создание технологических цепочек, начиная от выбора мишени и разработки стратегии ее направленного изменения, разработки методов эффективной интродукции заданных генетических изменений в эмбриональные линии до получения потомства и его эффективной интеграции в программах разведения. Создание таких технологических цепочек для каждого из видов домашних животных обеспечит возможность их воспроизведения практически для любых целей (мишеней) геномного редактирования и сделает рутинной процедурой решение одной из основных задач программы развития геномных исследований для использования в сельском хозяйстве – создание линий животных с заданными свойствами. Заявляемый проект направлен на разработку генетических технологий для использования в сельском хозяйстве, в частности в животноводстве и аквакультуре, что является одним из направлений реализации Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019-2027 гг. Целью проекта является получение новых знаний о структурной и функциональной изменчивости геномов сельскохозяйственных животных разных видов, птиц и рыб в аквакультуре, разработка и совершенствование технологий геномной селекции и геномного редактирования для направленного внесения заданных генетических изменений в популяции, создание и тиражирование на основе разработанных технологий линий сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакульутре, характеризующихся улучшенными хозяйственно-полезными качествами. Запланированные в рамках реализации проекта исследования будут направлены на решение следующих конкретных задач: (1) Изучить геномную архитектуру биоресурсов сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре с целью идентификации потенциальных мишеней для геномной селекции и геномного редактирования. (2) Осуществить поиск генов, ассоциированных с развитием хозяйственно-полезных признаков сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре на основании полногеномного генотипирования и точного фенотипирования модельных популяций для разработки программ геномной селекции в животноводстве. (3) Создать новые и улучшенные линии сельскохозяйственных животных и птиц на основе разработки и усовершенствования комплекса геномно-эмбриональных технологий и геномного редактирования. В результате проведенных полногеномных исследований ядерной и митохондриальной изменчивости сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре будут получены новые знания о геномной архитектуре отечественных генетических ресурсов крупного рогатого скота, коз, овец, кур и стерляди, будет уточнена демографическая история пород и определено действие естественного и искусственного отбора на изменчивость геномов изучаемых видов, будут идентифицированы позиционные гены-кандидаты, ассоциированные с адаптационными качествами и отражающие действие отбора в условиях применяемых селекционных стратегий, и выполнена их функциональная аннотация. Впервые на основании сравнительных исследований археологических и современных образцов крупного рогатого скота России будут идентифицированы «древние» компоненты, сохранившиеся в геномах современных представителей пород. Будут определены соответствующие позиционные гены-кандидаты и выполнен их функциональный анализ. Полученные данные будут рассмотрены в аспекте глобального генетического разнообразия видов сельскохозяйственных животных, а также в связи с природно-климатическими условиями зон разведения пород и направлений селекционно-племенной работы с ними. Результаты исследований геномной архитектуры отечественных пород внесут весомый вклад в оценку современного состояния мировых генетических ресурсов. Полученные результаты будут использованы при совершенствовании программ разведения и консервации отечественных пород и линий сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре, а также отборе животных – доноров ценных генотипов для использования в программах геномной селекции и геномного редактирования. На основании проведенных полногеномных ассоциативных исследований в созданных модельных популяциях будут идентифицированы гены-кандидаты, ответственные за проявление хозяйственно-полезных качеств коз, овец, кур и стерляди, включая показатели интенсивности роста, мясной продуктивности, качества мяса коз, овец и кур, показатели массонакопления и плодовитости стерляди. Будут отобраны животные – родоначальники новых улучшенных линий в козоводстве, а также заложена линия стерляди с повышенным накоплением массы. Будут разработаны рекомендации по использованию результатов исследований для организации программ маркерной и геномной селекции в козоводстве, овцеводстве, птицеводстве и осетроводстве, что позволит повысить степень повышения генетического прогресса в селекции вышеназванных видов. Будут разработаны эффективные технологии направленного изменения генома крупного рогатого скота, овец и кур с использованием геномного редактирования. С использованием разработанных технологий будут заложены линии овец и кур с улучшенными хозяйственно-полезными признаками. Разработанные технологии станут фундаментальной основой для внедрения технологий геномного редактирования в практическое животноводство, сделают возможным дальнейшее повышение степени генетического прогресса в селекции и в условиях наблюдаемого развития аналогичных технологий в мире обеспечат конкурентоспособность отечественного племенного материала на глобальном рынке.

Ожидаемые результаты
В результате проведенных полногеномных исследований ядерной и митохондриальной изменчивости сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре будут получены новые знания о геномной архитектуре отечественных генетических ресурсов крупного рогатого скота, коз, овец, кур и стерляди, будет уточнена демографическая история пород и определено действие естественного и искусственного отбора на изменчивость геномов изучаемых видов, будут идентифицированы позиционные гены-кандидаты, ассоциированные с адаптационными качествами и отражающие действие отбора в условиях применяемых селекционных стратегий, и выполнена их функциональная аннотация. Впервые на основании сравнительных исследований археологических и современных образцов крупного рогатого скота Центральной части России будут получены данные об изменчивости генома крупного рогатого скота за более чем 500-летний исторический период, будут идентифицированы «древние» компоненты, сохранившиеся в геномах современных представителей пород, и, напротив, участки генома, подвергшиеся наибольшим изменениям в процессе исторического развития пород. Будут определены соответствующие позиционные гены-кандидаты и выполнен их функциональный анализ. Полученные данные будут рассмотрены в аспекте глобального генетического разнообразия видов сельскохозяйственных животных, а также в связи с природно-климатическими условиями зон разведения пород и направлений селекционно-племенной работы с ними. Результаты исследований геномной архитектуры отечественных пород внесут весомый вклад в оценку современного состояния мировых генетических ресурсов. Полученные результаты будут использованы при совершенствовании программ разведения и консервации отечественных пород и линий сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре, а также отборе животных – доноров ценных генотипов для использования в программах геномной селекции и геномного редактирования. На основании проведенных полногеномных ассоциативных исследований в созданных модельных популяциях будут идентифицированы гены-кандидаты, ассоциированные с хозяйственно-полезными качествами коз, овец, кур и стерляди, включая показатели интенсивности роста, мясной продуктивности, качества мяса коз, овец и кур, показатели массонакопления и плодовитости стерляди. Будут отобраны животные – родоначальники новых улучшенных линий в козоводстве, а также заложена линия стерляди с повышенным массонакоплением. Будут разработаны рекомендации по использованию результатов исследований для организации программ маркерной и геномной селекции в козоводстве, овцеводстве, птицеводстве и осетроводстве, что позволит повысить степень повышения генетического прогресса в селекции вышеназванных видов. Будут разработаны эффективные технологии направленного изменения генома крупного рогатого скота, овец и кур с использованием геномного редактирования. С использованием разработанных технологий будут заложены линии овец и кур с нокаутом гена миостатина с повышенной мясной продуктивностью. Будет выполнена оценка продуктивных качеств животных и птиц новых линий. Разработанные технологии станут фундаментальной основой для внедрения технологий геномного редактирования в практическое животноводство, сделают возможным дальнейшее повышение степени генетического прогресса в селекции и в условиях наблюдаемого развития аналогичных технологий в мире обеспечат конкурентоспособность отечественного племенного материала на глобальном рынке. Результаты исследований по проекту будут способствовать достижению следующих эффектов в экономике и социальной сфере: технические эффекты: (1) организациям в области племенного животноводства (селекционно-генетические центры, селекционно-гибридные центры, племенные заводы, генофондные хозяйства) будут предложены новые и эффективные инструменты для оценки животных, позволяющие проводить более объективное моделирование целевых параметров отбора, разрабатывать эффективные научно-обоснованные программы генетического совершенствования пород, типов и линий животных по хозяйственно-полезным признакам; (2) малые инновационные предприятия на основе результатов исследований по проекту смогут приступить к созданию новых видов научно-технической продукции - а именно собственных тест-систем оценки генотипа животных по идентифицированным в ходе выполнения проекта позиционным и функциональным генам-кандидатам; (3) лицензированные Минсельхозом России лаборатории молекулярно-генетической экспертизы смогут расширить спектр оказываемых услуг в части спектра ДНК-маркеров хозяйственно-полезных признаков, рекомендованных для внедрения в селекционные программы. технологические эффекты: (1) организациям в области племенного животноводства будут предоставлены возможности разработки новых более эффективных технологий селекционно-племенной работы, основанных на более точной оценке племенной ценности животных, позволяющие проводить целенаправленный отбор животных в соответствии с целевыми индикаторами, установленными планами племенной работы организаций и уже на этапе подбора родительских пар прогнозировать изменчивость уровня продуктивных признаков потомства; (2) повышение точности оценки племенной ценности позволит организациям по племенному животноводству перейти на замкнутые программы разведения, существенно снизив риски распространения заболеваний вследствие завоза животных из вне, или снизить долю импорта ремонтного молодняка; (3) внедрение результатов работы в программы разведения животных в комбинации с современными репродуктивными технологиями позволит сократить интервал между поколениями, что будет способствовать увеличению интенсивности селекции и тренда роста племенной ценности в полтора-два раза. социальные эффекты: (1) результаты исследований по проекту будут использованы при разработке новых программ обучения в аспирантуре и докторантуре, а также программах послевузовского образования, что позволит повысить уровень подготовки научных кадров, а также специалистов, работающих в области племенного животноводства (2) внедрение результатов исследований в племенное животноводство будет способствовать снижению экологической нагрузки на окружающую среду, так как повышение объемов сельскохозяйственного производства будет достигаться не за счет увеличения численности животных, а за счет их более эффективного хозяйственного использования.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Объектами исследований являлись сельскохозяйственные животные разных видов, включая крупный рогатый скот, овец, козе, кур и рыбу, разводимую в аквакультуре. Исследования проводили в трех взаимосвязанных направлениях: (1) Изучение геномной архитектуры пород с целью уточнения демографической истории пород и селекции животных доноров генотипов для использования в программах криоконсервации и геномного редактирования; (2) Разработка научных основ геномной селекции с.-х. животных, птиц и рыб; (3) Развитие геномно-эмбриональных технологий и геномного редактирования сельскохозяйственных животных. В проведении исследований были использованы современные молекулярно-генетические, биоинформационные, цитологические, генно-инженерные и эмбриологические методы. Создан банк ДНК археологических образцов крупного рогатого скота, датированных семью различными историческими периодами с середины XIII до начала XX века. Разработана тест-система для анализа полиморфизма, ассоциированного с ростом крупного рогатого скота, для исследования археологических образцов. Установлено повышение частот встречаемости «высокорослого» аллеля в современной популяции крупного рогатого скота по сравнению с историческими популяциями коров ярославской и холмогорской пород, что может быть отражением позитивной селекции на повышение уровня молочной продуктивности. На основании полногеномного анализа SNP-маркеров и последовательностей полных митохондриальных геномов дана характеристика генетической структуры и демографической истории семи отечественных пород коз. Показан существенный вклад отечественного генофонда пород в глобальное генетическое разнообразие коз. Определены локусы, находящиеся под давлением отбора в локальных популяциях овец (романовская порода) и коз (карачаевская популяция). Установлено, что спектр выявленных позиционных генов-кандидатов является отражением адаптации исследованных популяций к условиям внешней среды и действия факторов искусственного отбора. Дана характеристика генетического разнообразия и филогенетических связей 13 отечественных пород кур в сравнении с зарубежными породами. Установлено, что исследованные породы проявляют собственную генетическую структуру, отличающую их от зарубежных пород, и друг от друга. Показан существенный вклад генофонда отечественных пород в глобальное генетическое разнообразие кур. Разработана тест-система для генетической характеристики стерляди, основанная на мультиплексном анализе 12 микросателлитных локусов. С использованием разработанной системы созданы генетические паспорта племенных самок и самцов стерляди, разводимой в аквакультуре. В целях разработки научных основ геномной селекции с.-х. животных, птиц и рыб, разводимых в аквакультуре, созданы и расширены экспериментальные популяции овец (получены от скрещивания пород овец романовская и катадин), коз (получены от скрещивания карачаевской породы овец и кавказского тура), кур (получены от скрещивания яичной породы кур русская белая и мясной породы кур белый корниш) и стерляди (получены от родительских пар с различной степенью гетерогенности подбора). Выполнено генотипирование полученных индивидуумов с использованием ДНК-чипов (овцы, козы, куры) или микросателлитов (стерлядь). Начат сбор фенотипических данных для проведения полногеномных ассоциативных исследований. В целях разработки геномно-эмбриональных технологий усовершенствована методика получения эмбрионов коров in vitro с использованием ооцитов, полученных от живых коров (OPU-ооцитов). Получены клеточные линии – доноры ядер для клонирования эмбрионов крупного рогатого скота (линии фетальных фибробластов симментальской породы с известной племенной ценностью по хозяйственно-полезным признакам) и овец (линии фетальных фибробластов, несущие 75% крови романовских овец и 25% крови архара). Получены линии примордиальных зародышевых клеток кур для геномного редактирования. Усовершенствована методика получения клонированных эмбрионов коров и овец с посредством переноса ядер соматических клеток (SCNT) как основной технологической платформы для проведения геномного редактирования сельскохозяйственных животных. Получены генные конструкции для нокаута гена миостатина в гибридной линии клеток домашних овец и архара и в линии примордиальных зародышевых клеток кур. Доказана их эффективность для трансформации клеток-мишеней в системе in vitro. По результатам исследований опубликовано 9 работ, в том числе 8 статей в журналах, индексированных в Q1.

Публикации

1. Абдельманова А.С., Доцев А.В., Романов М.Н., Станишевская О.И., Гладырь Е.А.. Родионов А.Н., Ветох А.Н., Волкова Н.А., Федорова Е.С., Гусев И.В., Гриифин Д., Брем Г., Зиновьева Н.А. Unveiling comparative genomic trajectories of selection in egg-type Russian White and meat-type White Cornish chickens Biology, 10(9), 876 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/biology10090876

2. Денискова Т.Е., Доцев А.В., Селионова М.И., Рейер Г., Солкнер Й., Форнара М., Айбазов А.-М.М., Виммерс К., Брем Г., Зиновьева Н.А. SNP-Based Genotyping Provides Insight Into the West Asian Origin of Russian Local Goats Frontiers in Genetics, 12, 1133 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3389/fgene.2021.708740

3. Доцев А.В., Родионов А.Н., Харзинова В.Р., Петров С.Н., Медведев Д.Г., Багиров В.А., Брем Г., Зиновьева Н.А. An Assessment of Applicability of SNP Chip Developed for Domestic Goats in Genetic Studies of Caucasian Tur (Capra caucasica) Diversity, 13.312 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/d13070312

4. Игошин А.В., Денискова Т.Е., Юрченко А.А., Юдин Н.С., Доцев А.В., Селионова М.И., Зиновьева Н.А., Ларкин Д.М. Copy number variants in genomes of local sheep breeds from Russia Animal Genetics, published online, 13 December 2021 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1111/age.13163

5. Родионов А.Н., Денискова Т.Е., Доцев А.В., Волкова В.В., Петров С.Н., Харзинова В.Р., Кошкина О.В., Абдельманова А.С., Соловьева А.Н., Шахин А.В., Бардуков Н.В., Зиновьева Н.А. Combination of multiple microsatellite analysis and genome-wide SNP genotyping helps to solve wildlife crime: a study case of poaching of a Caucasian tur (Capra caucasica) in Russian Mountain National Park Animals, 11(12), 3416 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/ani11123416

6. Сингина Г.Н., Шедова Е.Н., Лопухов А.В., Митяшова О.С., Лебедева И.Ю. Delaying Effects of Prolactin and Growth Hormone on Aging Processes in Bovine Oocytes Matured In Vitro. Pharmaceuticals, 14(7), 684 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/ph14070684

7. Упадхьяи М., Кунц Э., Сандовал Е., Хаузер А., Крубс С., Блум Х., Доцев А.В., Охлопклв И.М., Шахина А.В., Багиров В.А., Брем Г.. Фриз Р., Зиновьева Н.А., Медугорак И. Whole genome sequencing reveals a complex introgression history and the basis of adaptation to subarctic climate in wild sheep Molecular Ecology, 00:1–17. (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1111/mec.16184

8. Абдельманова А.С., Харзинова В.Р., Доцев А.В., Сермягин А.А., Боронецкая О.И., Чинаров Р.Ю., Брем Г., Зиновьева Н.А. Study of allelic pattern of PLAG1 gene in the historical and modern populations of two oldest Russian dairy cattle breeds Journal of Animal Science, 99 (Suppl. 3), 259-260 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1093/jas/skab235.474

9. Доцев А.В., Денискова Т.Е., Багиров В.А., Абилов А.И., Рейер Г., Виммерс К., Брем Г., Зиновьева Н.А. Genome-wide SNP analysis of three Azerbaijani sheep breeds Journal of Animal Science, 99 (Suppl. 3), 245 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1093/jas/skab235.447

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Объектами исследований были сельскохозяйственные животные разных видов, включая крупный рогатый скот, овец, коз, кур и рыбу, разводимую в аквакультуре. В 2022 г. исследования были продолжены в трех взаимосвязанных направлениях: (1) Изучение геномной архитектуры пород с целью уточнения демографической истории пород и селекции животных доноров генотипов для использования в программах криоконсервации и геномного редактирования; (2) Разработка научных основ геномной селекции с.-х. животных, птиц и рыб; (3) Развитие геномно-эмбриональных технологий и геномного редактирования сельскохозяйственных животных. В рамках реализации направления «Геномная архитектура пород» изучены частоты встречаемости аллелей SNP rs109815800, расположенного в гене PLAG1 и ассоциированного с размерами тела у крупного рогатого скота современных и археологических популяций. Проанализирована динамика изменения размеров тела крупного рогатого скота северных земель Древней Руси в результате селекции. Проведено тестовое полногеномное секвенирование пяти археологических образцов крупного рогатого скота, датированных XIII–XIV вв. после разорения Ярославля ордами хана Батыя. Проведен сравнительный геномный анализ представителей домашних и диких видов Capra. Показана обособленность домашних коз от диких видов и генетическая отдаленность козерогов от диких видов. Проведена оценка возможного обмена генами между домашними и дикими видами Capra. Выявлены умеренные миграции внутри диких видов и внутри пород домашних коз. Выполнена структурная и функциональная аннотация идентифицированных позиционных генов-кандидатов, находящихся под давлением отбора, в геноме овец романовской породы. Идентифицированы гены-кандидаты, ассоциированные с репродуктивными качествами. Выявлены следы интрогрессии диких видов Ovis (архаров) в геномах домашних грубошерстных овец, ареал распространения которых пересекается или пересекался с дикими сородичами. Идентифицированы «отпечатки селекции» в геноме отечественных пород кур с использованием методов на основе расчета FST для каждого SNP при парном сравнении пород, на идентификации островков гомозиготности (ROH), перекрывающихся в разных породах, и анализа гаплотипического разнообразия (hapFLK). Обнаружено 256 островков ROH на 22 аутосомах. При попарном сравнении пород на FST выявлено 15 регионов на 10 аутосомах. Выявлено 8 регионов на 6 хромосомах на основе на основе анализа гаплотипического разнообразия hapFLK. Разработана методика полногеномного секвенирования митохондриальных генов стерляди. Получены последовательности полных митохондриальных геномов 42 образцов стерляди. Выявлено 11 гаплотипов и 14 вариабельных сайтов у исследованных образцов стерляди. В рамках реализации направления по развитию технологий геномной селекции, выполнено пополнение созданных на этапе 2021 года модельных популяций: получены дополнительные возвратные кроссы (BC1) от скрещивания карачаевских коз и гибридов F1 (карачаевская коза х кавказский тур), дополнительные возвратные кроссы (BC1) от скрещивания романовских овец и баранов F1 (романовская овца х катадин), дополнительные F2 кроссы от скрещивания яичных и мясных пород кур. Выполнено полногеномное генотипирование животных модельных популяций и пополнена база фенотипов. Проведены тестовые полногеномные ассоциативные исследования (GWAS) и выполнен первичный анализ полученных результатов GWAS в ресурсных популяциях коз, овец и кур. Установлены общие закономерности в распределении высокозначимых SNP генотипированного потомства коз для каждого из возрастных периодов. В возрасте 10 дней наблюдались общие мутации для высотных промеров на хромосомах 1, 8, 14, 16, 21 и 24. По живой массе четко выделялись QTL на хромосомах 1, 12, 14 и 15. В возрасте 110 дней широтные промеры экстерьера показали значимые SNP на хромосомах 1, 8, 11, 14 и 22. В возрасте 190 дней наиболее рельефные ассоциации установлены для обхвата груди (на 16-й хромосоме), ширины груди в плечах (на 17-й хромосоме) и для живой массы (7-я и 16-я хромосомы). В возрасте старше 1 года отмечены общие и значимые SNP, входящие в QTL, на хромосомах 1, 2, 5, 9, 12, 13, 15, 16, 21, 24 и 26. Выявлены достоверные ассоциации с высотой холке при рождении и в 6 мес. (42 SNP на 1, 3 и 13-й хромосомах) и с высотой в крестце при рождении (87 SNP на 2 и 9 SNP на 12-й хромосомах) у возвратных кроссов овец. Выявлены достоверные ассоциации с шириной груди за лопатками у гибридных овец при рождении (3 SNP на 2 и 5 SNP на 4 –й хромосомах) и в 6 мес. (19 SNP на 1 и 9 SNP на 13 –й хромосомах). Выявлены SNP, ассоциированные с показателем живой массы кур в возрасте от 1 сут до 9 недель. При этом установлено 13 SNP с высокой достоверностью (p < 0,00001) ассоциированных с живой массой кур во всех исследованных возрастах. Данные SNP были идентифицированы на 2 (5 SNP), 4 (2 SNP), 6, 9, 11, 12, 17 и 20 хромосомах. Пополнена база данных фенотипов племенных самок стерляди. Выполнено генотипирование молодняка экспериментальной популяции стерляди и проведен первичный анализ полученных данных. На основе генетических профилей созданы генетические паспорта для каждого индивидуума стерляди. В результате выполнения работ по направлению «Геномно-эмбриональные технологии и геномное редактирование» проведено конструирование SCNT-эмбрионов с использованием GE-колоний (генетически-редактированных) c подтвержденным нокаутом гена беталактоглобулина. Показана полноценность полученных бластоцист для использования для трасплантации животным-реципиентам, с целью получения GE-потомства. Созданы клонированные эмбрионы овец с нокаутом гена миостатина. Подтверждена жизнеспособность клонированных эмбрионов in vitro и in vivo. С использованием усовершенствованной методика получения клонированных эмбрионов овец посредством переноса ядер соматических клеток (SCNT) впервые в мире и России получено жизнеспособное клонированное потомство гибрида овцы и архара. Оптимизированы условия введения конструкции для нокаута гена миостатина кур in vivo с использованием различных методических подходов. Показана эффективность использования лентивирусных векторов для направленного переноса систем редактирования генома на основе CRISPR/Cas9 в эмбриональные и генеративные клетки кур in vivo. По результатам исследований опубликовано 5 работ, в том числе 2 статьи в журналах, индексированных в Q1.

Публикации

1. Абдельманова А.С., Сермягин А.А., Доцев А.В., Бардуков Н.В., Форнара М.С., Брем Г., Зиновьева Н.А. Genome-Wide Screening for SNPs Associated with Stature in Diverse Cattle Breeds Diversity, 14(8):692. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/d14080692

2. Абдельманова А.С., Форнара М.С., Бардуков Н.В., Сермягин А.А., Доцев А.В., Зиновьева Н.А. WHOLE GENOME STUDY OF SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISMS’ ASSOCIATIONS WITH WITHERS HEIGHT IN LOCAL AND TRANSBOUNDARY BREEDS IN RUSSIA SEL’SKOKHOZYAISTVENNAYA BIOLOGIA [Agricultural Biology], V. 56, Iss. 6, pp. 1111-1122 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.15389/agrobiology.2021.6.1099eng

3. Кошкина О.А., Денискова Т.Е., Доцев А.В., Кунц Э., Упадхяй М., Кребс С., Соловьева А.Д., Медугорак И., Зиновьева Н.А. A STUDY OF MATERNAL VARIABILITY OF RUSSIAN LOCAL SHEEP BREEDS BASED ON ANALYSIS OF CYTOCHROME b GENE POLYMORPHISM SEL’SKOKHOZYAISTVENNAYA BIOLOGIA [Agricultural Biology], V. 56, Iss. 6, pp. 1134-1147 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.15389/agrobiology.2021.6.1134eng

4. Романов М.Н, Абдельманова А.С., Фисинин В.И., Гладырь Е.А., Волкова Н.А., Кошкина О.А., Родионов А.Н., Ветох А.Н., Гусев И.В., Аншаков Д.В., Станишевская О.И., Доцев А.В., Гриффин Д.К.К., Зиновьева Н.А. Selective footprints and genes relevant to cold adaptation and other phenotypic traits are unscrambled in the genomes of divergently selected chicken breeds Journal of Animal Science and Biotechnology, - (год публикации - 2022)

5. Сингина Г.Н., Шедова Е.Н., Чинаров Р.Ю., Луканина В.А., Позябин С.В., Шумаков Н.И., Черкасова О.В., Багиров В.А., Гуцев И.В., Брем Г.С., Зиновьева Н.А. 18 Hybrid lamb of domestic sheep and argali produced by somatic cell nuclear transfer Reproduction, Fertility and Development, 35(2) 134-135 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1071/RDv35n2Ab18

6. - Российские генетики клонировали ягненка Телеканал "Россия 1", - (год публикации - )

7. - России впервые получили клонированного ягненка Журнал "Сфера", - (год публикации - )

8. - Генетики клонировали ягненка с примесями дикой крови Источник: https://discover24.ru/2022/06/genetiki-klonirovali-yagnenka-s-primesyami-dikoy-krovi Discover 24, - (год публикации - )

9. - В Подольске учеными впервые получен гибридный клонированный ягненок Кварц, - (год публикации - )

10. - Впервые в мире клонирован ягненок с примесью дикой крови Московский комсомолец, - (год публикации - )

11. - В Федеральном институте животноводства Подольска клонировали ягненка‑гибрида РИАМО, - (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В рамках реализации направления «Геномная архитектура пород» получены данные об изменчивости митохондриального генома современных и археологических образцов пород крупного рогатого скота. Полученные данные рассмотрены в аспекте происхождения и демографической истории пород крупного рогатого скота. На основании комплексных исследований, включающих определение протяженных гомозиготных районов, идентификацию SNP с наиболее высокими значениями Fst при попарном сравнении пород и выявление регионов hapFLK, идентифицированы «отпечатки селекции» в геноме кур различных пород, включая старорусские аборигенные, улучшенные российские и специализированные зарубежные породы. На основании анализа полученных геномных данных у кур различного происхождения мы сформировали набор из около 4000 генов, локализованных в регионах, находящихся под давлением селекции, и выбрали из них 540 потенциальных генов-кандидатов. При формировании перечня генов-кандидатов приоритет отдавали признакам, ассоциированным с показателями мясной и яичной продуктивности, а также адаптации к факторам внешней среды. Получены и проанализированы данные о генетической архитектуре стерляди, разводимой в аквакультуре, на основании анализа полных митохондриальных геномов и 12 локусов микросателлитов (Aru13, Spl_163, An20, LS_68, AoxD161, AfuG_41, Afu68b, AfuG_51, LS_39, AfuG_63, AfuG_112, Aru18). Создана база генотипов ДНК-маркеров для проведения ассоциативных исследований. Идентифицирован новый полиморфизм в гене инсулиноподобного фактора роста-I (IGF1) – потенциальном ДНК-маркере показателей роста и развития стерляди и разработана тест-система для проведения детекции генотипов. В рамках реализации направления по развитию технологий геномной селекции получены дополнительные возвратные кроссы (BC2) от скрещивания карачаевских коз и калахарских производителей красной масти, дополнительные возвратные кроссы (BC1) от скрещивания романовских овец и гибридных баранов F1 (романовская овца х катадин). Выполнено полногеномное генотипирование животных ресурсных популяций, в том числе гибридного молодняка овец из группы возвратных кроссов от скрещивания романовских овец и баранов F1 (романовская овца х катадин) и коз из группы возвратных кроссов от скрещивания карачаевских коз и калахарских производителей. Пополнена база фенотипов экспериментальных коз, овец и кур ресурсных популяций, полученных при скрещивании контрастных исходных форм (линий, пород). По результатам полногеномных ассоциативных исследований идентифицированы позиционные гены-кандидаты, ассоциированные с показателями роста и развития коз, овец и кур, и выполнена функциональная аннотация идентифицированных генов. В результате проведения функциональной аннотации среди идентифицированных генов-кандидатов у коз выявлены гены, сопряженные с развитием организма животных и формированием фенотипических особенностей, в том числе с остеогенезом и миогенезом, эмбриональным развитием, регуляцией пролиферации и роста клеток, метаболическими процессами, фосфорилированием белков, морфогенезом задних конечностей, мясной продуктивностью. У овец были найдены кандидаты, оказывающие влияние на процессы роста и развития, в том числе регулирующие рост мышечной и хрящевой тканей и участвующие в критических для роста ягнят метаболических процессах. Выполнен анализ совпадений SNP, идентифицированных в ходе проведения полногеномных ассоциативных исследований в популяции экспериментальных овец, с известными QTL, информация о которых содержится в международной базе данных Sheep Quantitative Trait Locus Database. Выявлены SNP, располагающиеся внутри ряда QTL, в том числе: QTL «Stature QTL/экстерьер (#14180)». У кур идентифицированы 5 генов (SAMD12, RNF152, FAM105A, CCSER2, USP4), ассоциированных с живой массой кур в возрасте 1-9 недель, 8 генов (RNF152, FAM105A, CCSER2, MGAT5, MAP3K19, ZRANB3, WDR72, USP4), связанных с показателями мясной продуктивности в возрасте 9 недель, в том числе 4 гена (RNF152, FAM105A, CCSER2, USP4), общих для всех изученных 16 показателей. Пополнена база данных фенотипов племенных самок и экспериментальной популяции молодняка стерляди (n=450). Проведено массовое тестирование двух популяций стерляди, разводимых в условиях УЗВ, по новому полиморфизму в гене IGF1, создана база генотипов гена IGF1. Проведены тестовые ассоциативные исследования, по результатам которых установлено наличие достоверного влияния фактора генотипа, что подтверждает связь выявленного полиморфизма в гене IGF1 с показателями роста и развития стерляди и свидетельствует о перспективности использования данного гена-кандидата в маркерной селекции стерляди, разводимой в условиях аквакультуры. В результате выполнения работ по направлению «Геномно-эмбриональные технологии и геномное редактирование» получены данные о жизнеспособности клонированных эмбрионов с нокаутом бета-лактоглобулина после их трансплантации телкам-реципиентам (16 трансплантаций). Оценка жизнеспособности клонированных эмбрионов in vivo подтвердила их компетенцию развиваться в плод после трансплантации животным-реципиентам, а, следовательно, и возможность получения с их использованием GE-потомства. Получены данные о жизнеспособности эмбрионов, редактированных в направлении нокаута гена миостатина после их трансплантации овцам-реципиентам. Получены данные об эффективности получения потомства с нокаутом гена миостатина кур. На основе теоретических и экспериментально-полученных данных была смоделирована технология получения кур на основе геномного редактирования. https://www.vij.ru/goszadanie-i-proekty/proekty/proekty-rnf/proekt-21-66-00007-rnf-rukovoditel-dotsev-a-v https://www.vij.ru/meropriyatiya/s-uchastiem-sotrudnikov-vizha/medals-rosbiotech-2023 https://www.vij.ru/meropriyatiya/s-uchastiem-sotrudnikov-vizha/conf-peru-23

Публикации

1. Кейм Дж., Лю Ю., Регуски М., Стотт Р., Сингина Г.Н., Уайт К.Л., Полежаева И.А. Cytokine supplemented maturation medium improved development to term following somatic cell nuclear transfer (SCNT) in cattle Reproduction, Fertility and Development, 35(11):575-588 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1071/RD23011

2. Никипелов В. И., Бардуков Н.В., Харзинова В. Р., Грозеску Ю. Н., Зиновьева Н. А. Характеристика микросателлитных локусов и их полиморфизма у аквакультурной стерляди (Acipencer ruthenus) Генетика и разведение животных, (2):5-13 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.31043/2410-2733-2023-2-5-13

3. Погоревц Н., Доцев А., Упадьяй М., Сандовал-Кастелланос Э., Ханнеманн Э., Симчич М., Антониу А., Папахристу Д., Куцули П., Рахматалла С., Брокманн Г., Зёлкнер Дж., Бургер П., Лимберакис П., Пулакакис Н., Бизелис И., Зиновьева Н., Хорват С., Медугорац И. Whole-genome SNP genotyping unveils ancestral and recent introgression in wild and domestic goats. Molecular Ecology, 00:1–15 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1111/mec.17190

4. Романов М.Н., Абдельманова А.С., Фисинин В.И., Гладырь Е.А., Волкова Н.А., Аншаков Д.В., Станишевская О.И., Вахрамеев А.Б., Доцев А.В., Гриффин Д.К., Зиновьева Н.А. Whole Genome Screening Procures a Holistic Hold of the Russian Chicken Gene Pool Heritage and Demographic History Biology, 12(7):979 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/biology12070979

5. Чеккобелли С., Ланди В., Сенчук Г., Мастранжело С., Сардина М.Т., Бен Джемаа С., Персичилли К., Карсли Т., Балтяну В.А., Рашиа М.А., Поли М.А., Чаппесони Г., Мучадейи Ф.К., Дзомба Э.Ф., Кунене Н.В., Люкен Г., Денискова Т.Е., Доцев А.В., Зиновьева Н.А. A comprehensive analysis of the genetic diversity and environmental adaptability in worldwide Merino and Merino-derived sheep breeds Genetics Selection Evolution, 55(1):24 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1186/s12711-023-00797-z

6. Чинаров Р.Ю., Луканина В.А. Производство эмбрионов крупного рогатого скота с использованием прижизненно получаемых ооцитов: мировые тренды и перспективы (обзор) Достижения науки и техники АПК, 37,9:31-38 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.53859/02352451_2023_37_9_31