Исследование эволюционных событий и поиск общих геномных компонентов у домашних и диких представителей вида Sus scrofa азиатского и европейского происхождения с использованием полногеномного анализа

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 проекта 23-46-00014

НазваниеИсследование эволюционных событий и поиск общих геномных компонентов у домашних и диких представителей вида Sus scrofa азиатского и европейского происхождения с использованием полногеномного анализа

Руководитель Харзинова 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

Конкурс №74 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (NSFC)

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

Ключевые слова домашняя свинья, геномика, гены-кандидаты, SNP-маркеры, кабан, локальные породы, митогеном, древняя ДНК, отпечатки селекции

Код ГРНТИ68.39.57

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Генетические ресурсы локальных пород свиней представляют собой важнейший источник генетического разнообразия, которое необходимо для устойчивого развития систем производства свинины в будущем в непредсказуемо меняющихся условиях (экономических, экологических и геополитических). Однако ориентация современного свиноводства на разведение нескольких узкоспециализированных пород свиней может привести к значительному снижению биоразнообразия вида Sus scrofa. По этой причине поиск вариантов, которые были утрачены в коммерческих трансграничных породах из-за интенсивного искусственного отбора и которые все еще присутствуют в геномах локальных пород свиней, является важным шагом для того, чтобы в полной мере обеспечить будущие поколения людей необходимой генетической основой свиноводческих ресурсов для поддержания их жизнедеятельности. Интенсивное развитие методов молекулярной генетики в последние два десятилетия позволило секвенировать полный геном свиней, включая митохондриальный геном, и разработать ДНК-чипы, содержащие от нескольких десятков тысяч до нескольких сотен тысяч маркеров - однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). Кроме того, внедрение современных эффективных протоколов выделения ДНК из останков млекопитающих (зубов и костей) позволяет применять высокопроизводительные технологии для изучения древних и музейных образцов. Сравнительный анализ современных и музейных образцов локальных и трансграничных пород позволит более точно выявить изменения, вызванные селекционным давлением. Вовлечение в анализ образцов диких кабанов станет мощным инструментом для выявления следов интрогрессии в генофонде локальных российских и китайских пород свиней и, следовательно, будет способствовать лучшему пониманию закономерностей генетической истории свиней в Евразии, которое будет дополнено анализом полных последовательностей митохондриального генома. Кроме того, исследования могут выявить новые гены, которые присутствуют у диких кабанов и отсутствуют у пород домашних свиней, связанные с признаками, способствующими повышению адаптационных качеств и выживаемости. Таким образом, вклад в фундаментальные и прикладные исследования будет сделан в следующих областях: 1) Свиноводство (актуальная информация для сохранения и выбора стратегий селекции локальных пород свиней, геномной селекции, разведения и улучшения существующих пород свиней) 2) Генетика (выявление геномных регионов и генов, лежащих в основе позитивного давления отбора и связанных с постдоместикационными трансформациями свиней, изучение интрогрессии на геномном уровне) 3) Молекулярно-эволюционные исследования (изучение истории локальных пород свиней, поиск предковых геномных элементов от дикого кабана в геномах свиней, извлеченных из музейных образцов) 4) Экология (сохранение приоритетов). Для достижения поставленных целей за счет взаимодополняющего использования методологий и материалов обе исследовательские группы ученых проведут отбор и анализ проб локальных пород свиней, а также диких кабанов. Наши выводы могут привлечь внимание к уязвимости глобальных генетических ресурсов и к необходимости своевременных действий по их изучению и анализу их генетического потенциала, что повысит способность человечества адаптироваться к изменению климата. Мы считаем, что наши результаты будут полезны как в определении текущей политики разведения трансграничных пород, так и для разработки научно-обоснованных продуманных программ по сохранению генетических ресурсов локальных пород свиней.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Бакоев Н.Ф., Кошкина О.А., Харзинова В.Р., Сермягин А.А., Зиновьева Н.А. Разработка и валидация тест-системы анализа полиморфизма полного митохондриального генома свиней Международный научно-исследовательский журнал, № 12(138) (год публикации - 2023)

2. Динамика аллелофонда ливенской породы свиней на основе микросателлитного анализа Динамика аллелофонда ливенской породы свиней на основе микросателлитного анализа Свиноводство, № 5. С. 21-25. (год публикации - 2024)
DOI 10.37925/0039-713X-2024-5-21-25

3. Генетическая изоляция и идентичность свиней Российской и зарубежной популяций Генетическая изоляция и идентичность свиней Российской и зарубежной популяций СВИНОВОДСТВО, №8 (год публикации - 2024)

4. Отслеживание динамических изменений генетического разнообразия российских ливнских свиней за последние 50 лет с использованием музейных, старых и современных образцов Tracing the Dynamical Genetic Diversity Changes of Russian Livni Pigs during the Last 50 Years with the Museum, Old, and Modern Samples Animals, Animals 2024, 14, 1629. (год публикации - 2024)
doi.org/10.3390/ani14111629

5. Идентификация участков гомозиготности у отечественных и зарубежных пород свиней Идентификация участков гомозиготности у отечественных и зарубежных пород свиней ЗООТЕХНИЯ, №7, Страницы: 2-9 (год публикации - 2024)
DOI: 10.25708/ZT.2024.80.51.001

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Впервые проведен анализ динамики генетического разнообразия и структуры популяции локальной ливенской породы свиней, произошедшие за последние 50 лет на основе полногеномного анализа. Пять поколений назад свиньи ливенской породы имели большую эффективную численность популяции, чем коммерческие породы свиней Сравнительный геномный анализ музейных и современных образцов локальной ливенской породы показал, что в настоящее время ливенская порода свиней еще является уникальной и обособленной от коммерческих пород, несмотря на использование их в качестве улучшающих. Впервые проведено полногеномное секвенирование с помощью технологии WGS, музейных образцов свиней пород кемеровская (локальная) и ландрас (трансграничная), а также образцов дикого кабана, найденного в ходе археологических раскопок и датированного III-IV тыс. до н.э. Статистическая обработка и анализ данных полногеномного секвенирования (WGS) - 4 673 151 SNP, показали, что группы современных образцов отличались большей консолидацией по сравнению с музейными образцами. Кабаны европейского и азиатского происхождения демонстрируют значительную генетическую дифференциацию, образуя две независимые группы. По результатам исследования геномных регионов, испытывающих давление отбора в результате постдоместикационных процессов у пород европейского и азиатского происхождения, детектированы значимые гены с возможностью дальнейшего их использования в практической прикладной работе. Функциональная аннотация и изучение онтологии идентифицированных генов показало, что селекционная и эволюционная направленность связана в наибольшей степени с формированием двигательной системы организма, иммунитетом, гомеостазом ионов железа и цинка и биохимическим метаболизмом. Идентифицированы таргетные регионы, находящиеся под давлением отбора, общие для групп домашних (ливенская и крупная белая породы) и диких представителей видов Sus scrofa азиатского и европейского происхождения. Функциональная аннотация всех представленных групп выявила наличие 67 генов. Идентифицированы участки в геноме, дифференцирующие разные группы свиней друг от друга.

Публикации