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 23-46-10002

НазваниеПоиск молекулярных маркеров, детерминирующих генетические и фенотипические характеристики аборигенных красных пород крупного рогатого скота России и Беларуси

РуководительСермягин Александр Александрович, Кандидат сельскохозяйственных 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 2023 г. - 2025 г. 

Конкурс№73 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (БРФФИ).

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

Ключевые словакрасный горбатовский скот, красный белорусский скот, анализ генома, полногеномные ассоциативные исследования, гены-кандидаты, ДНК-маркеры, селекция и разведение, состав молока

Код ГРНТИ68.39.13

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Локальные породы животных, сформированные в течение многовековой истории, являются носителями уникальных аллелей и аллельных сочетаний, обеспечивающих их способность хорошо адаптироваться к природно-климатическим условиям зон разведения и эффективно использовать локальные кормовые ресурсы. На территории России и Беларуси в течение многовековой истории были сформированы массивы молочного красного скота (красный горбатовский скот России и красный белорусский скот Беларуси), характеризующиеся высоким качеством получаемой от них продукции, обеспечивающей нутриентное разнообразие, наиболее полно отвечающее потребностям человека в качественной, здоровой и безопасной пище. Однако, в настоящее время численность этих пород сократилась до критической. Так, поголовье красного горбатовского скота насчитывает сегодня около 1100 голов, при этом на долю чистопородных животных приходится не более 10%. Размер популяции красного белорусского скота составляет всего 260 голов, включая 106 коров. Проведенные ранее полногеномные исследования показали, что обе вышеназванные породы скота являются носителями уникального аллелофонда, отличающего их от всех других красных пород скота Bos Taurus, однако молекулярные механизмы, детерминирующие уникальные фенотипические особенности красного горбатовского и красного белорусского скота, включая повышенную устойчивость к заболеваниям (маститам и лейкозу) и сыродельные свойства молока, остаются до сих пор не изученными. Исходя из вышеизложенной актуальности, целью настоящего проекта является поиск молекулярных детерминант, определяющих биологические особенности и хозяйственно-ценные фенотипы красного горбатовского и красного белорусского скота. В ходе выполнения проекта будет уточнено материнское происхождение красного горбатовского и красного белорусского скота на основе определения и анализа полной последовательности митохондриальной ДНК. На основании анализа полученных полногеномных данных будут определены геномные регионы, находящиеся под давлением отбора, выполнена структурная и функциональная аннотация генов, локализованных внутри идентифицированных регионов, а также анализ обогащения идентифицированного списка генов генами с определенными молекулярными функциями. Будут проведены сравнительные исследования расширенного компонентного состава и свойств молока коров. Изучены полногеномные ассоциативные исследования, по результатам которых будут идентифицированы полиморфизмы, достоверно ассоциированные с качественными и количественными характеристиками молока коров изучаемых пород. Будет определен спектр генов-кандидатов, детерминирующих состав молока коров красной горбатовской и красной белорусской пород в сравнительном аспекте; выполнен анализ молекулярных функций идентифицированных генов-кандидатов в аспекте детерминирования состава и свойств молока коров. На основании анализа объединенной выборки генотипических и фенотипических данных будет определен спектр потенциальных ДНК-маркеров для использования в программах селекции красного скота России и Беларуси. Результаты проекта послужат научной основой для разработки программ селекции красной горбатовской и красной белорусской пород, направленных на генетическое совершенствование их хозяйственно-полезных качеств, а также сохранение их аллелофонда и уникальных биологических особенностей.

Ожидаемые результаты
Будет уточнено материнское происхождение красного горбатовского и красного белорусского скота на основе определения и анализа полной последовательности митохондриальной ДНК. Будут определены геномные регионы, находящиеся под давлением отбора для изучаемых пород крупного рогатого скота, выполнена структурная и функциональная аннотация генов, локализованных внутри идентифицированных регионов; выполнен анализ обогащения идентифицированного списка генов генами с определенными молекулярными функциями. Будет изучен генофонд пород и генетическая структура заводских популяций, а также дано обоснование уровня накопления геномного инбридинга в стадах и его влияние на вовлечение молекулярно-генетических механизмов в формирование хозяйственно-биологических качеств животных. Дано обоснование на основе молекулярной информации для величины неравновесия по сцеплению между генетическими маркерами на хромосомах крупного рогатого скота, а также будет проведен расчет размера эффективной численности популяций красного скота России и Беларуси. Будет выполнено исследование расширенного компонентного состава и технологических свойств молока коров красной горбатовской и красной белорусской пород. Будет выполнено полногеномное генотипирование коров изучаемых пород и проведено GWAS-исследование идентифицированных полиморфизмов с качественными и количественными характеристиками молока коров. Определен спектр генов-кандидатов, детерминирующих состав молока коров красной горбатовской и красной белорусской пород в сравнительном аспекте; будет выполнен анализ молекулярных функций идентифицированных генов-кандидатов в аспекте детерминирования состава и свойств молока коров. Будет разработана панель ДНК-маркеров для использования в программах селекции красного горбатовского и красного белорусского скота, направленных на сохранение их аллелофонда, биологических особенностей и хозяйственно-полезных качеств. Ожидается, что полученные результаты будут использованы для разработки научно-обоснованной программы разведения красных пород скота как в национальном аспектах, так и в формате Союзного государства. Это позволит наиболее полно использовать племенные ресурсы пород для повышения эффективности селекции и сохранения ценного генофонда животных. Предполагается, что могут быть созданы оригинальные региональные бренды продукции переработки молока (масло, творог, сыр), полученного от красного горбатовского и красного белорусского скота.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Сформирована экспериментальная группа коров в количестве не менее 160 голов и 57 голов нетелей красной горбатовской породы. Проведено тестовое сравнительное изучение происхождения выборки особей из экспериментальной группы животных красной горбатовской породы в сравнении с мировыми породами скота красного корня. Изучена структура наиболее ценных компонентов жирнокислотного состава молока коров красной горбатовской породы, где преобладали насыщенные жирные кислоты (ЖК) — до 62%, среди которых наибольший удельный вес занимает пальмитиновая С16:0 — 0,794 г/100г молока, менее подверженная влиянию паратипических факторов. В молоке также были обнаружены следы ацетона и бета-гидроксибутирата, что указывает на некоторое смещение функционального состояния здоровья коров в части риска возникновения кетоза. Было показано, что динамика доли пригодного для переработки молока (1 и 2 класс) коров варьировала по сезонам года и была наибольшей зимне-весенний и осенний периоды, тогда как летом могла незначительно снижаться. Все изученные параметры крови входили в референтную норму для молочных коров, однако для альбумина, глобулина, мочевины, щелочной фосфатазы, холестерина, глюкозы, магния и кальция, билирубина, эритроцитов и отношения гематокрита они были на нижней границе пороговых значений. Обнаружены следующие наиболее значимые положительные зависимости между: билирубином, ацетоном и БГБ; мочевиной в крови и молоке; АСТ и ацетоном; общим белком, глобулинами и массовой долей белка в молоке, а также транс-изомерами и количеством соматических клеток; эритроцитами, гемоглобином и гематокритом с практическим всеми изученными показателями молока; триглицеридами и жирными кислотами. Получены результаты сканирования поиска локусов, находящихся под давлением отбора. Установлено, что наибольшая частота кластеров гаплотипов была локализована на хромосоме 6 крупного рогатого скота для сравниваемых пород красного корня, а также на хромосоме 7 крупного рогатого скота. Наибольшая величина ROH при разной длине паттернов (от 0-2 до >16 Mb) была показана для бестужевской, далее красной горбатовской и суксунской пород. Для красного белорусского скота отмечены наименьшие значения величины гомозиготности, Было проведено тестовое полногеномное ассоциативное исследование на примере жирных кислот молока коров красной горбатовской породы. Проведена аннотация выявленных полиморфизмов в генах с показателями жирнокислотного состава молока коров. Для миристиновой ЖК установлены гены, образующие QTL на хромосомах BTA 1, 3, 17, 22, 25 и 29: ERG, LRRC8D, RAPGEF2, TEX264, AUTS2, LIMK1, STT3A, ACRV1; для короткоцепочечных ЖК — на хромосомах BTA 1 и 13: PCOLCE2, ATRN; для среднецепочечных ЖК — на BTA 25: HS3ST2; для транс-изомеров ЖК — на хромосомах BTA 11, 20, 24: POLE4, C1QTNF3, CTNND2, DSG2. Для всех типов жирных кислот и транс-изомеров определен участок QTL на хромосоме BTA 25 — LIMK1 и AUTS2. Представляют интерес ранее не описанные и не встречающиеся в международной базе данных локусов количественных признаков животных гены AUTS2 и LIMK1, расположенные на BTA25, ассоциированные со всеми типами изученных ЖК.

 

Публикации

1. Нарышкина Е.Н., Сермягин А.А.,Недашковский И.С.,Лашнева И.А., Михайлова М.Е., Тодуа Д.В., Зиновьева Н.А. ПОЛНОГЕНОМНЫЙ АНАЛИЗ АССОЦИАЦИЙ С ЖИРНО-КИСЛОТНЫМ СОСТАВОМ МОЛОКА КОРОВ КРАСНОЙ ГОРБАТОВСКОЙ ПОРОДЫ Молочное и мясное скотоводство, №6, С.3-9 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.33943/MMS.2023.44.94.001