Применение геномных и информационных технологий для идентификации генетических маркеров у сибирского осетра и его гибридов, используемых в товарной аквакультуре

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 24-76-10067

НазваниеПрименение геномных и информационных технологий для идентификации генетических маркеров у сибирского осетра и его гибридов, используемых в товарной аквакультуре

Руководитель Белоус Анна Александровна, Кандидат биологических наук

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

Конкурс №98 - Конкурс 2024 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-201 - Рыбный промысел

Ключевые слова Сибирский осетр, установка замкнутого водоснабжения, митохондриальный геном, тест-система, генотипы, гаплотипы, аэробная дыхательная цепь и синтез АТФ, программный инструмент, фенотипические измерения, адаптационные характеристики, продуктивные характеристики, поиск следов отбора

Код ГРНТИ69.00.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Сибирский осётр (Acipenser baerii) – один из наиболее востребованных видов рыб в современной аквакультуре. Популярность данного вида в рыбоводстве объясняется высоким качеством продукции и экономической эффективностью его выращивания на товарных предприятиях. Наибольшего распространения в аквакультуре достиг сибирский осётр Ленской популяции, который успешно прошёл процесс одомашнивания, что в дальнейшем позволило селекционерам создать две породы Ленского осетра, адаптированные под условия искусственного разведения. Сибирского осётра разводят как в качестве чистого вида, так и его гибридов, получение которых возможно благодаря уникальному свойству осетровых – возможностью получения жизнеспособного потомства путём межвидовой гибридизации, даже при условии существенных различий в наборах хромосом скрещиваемых видов. Несмотря на успехи в селекционной работе с этим видом, существуют и проблемы, одной из которых является нехватка эффективных молекулярно-генетических подходов для повышения качества племенной работы. Важной частью наследственности является её митохондриальная составляющая. Данный проект направлен именно на получение систематических знаний о полиморфизме митохондриальной ДНК сибирского осетра и его гибридов, используемых в аквакультуре. Методом NGS-секвенирования будут расшифрованы последовательности полных митохондриальных геномов сибирского осетра. Будет оценен уровень гаплотипического разнообразия у представителей данного вида, выращиваемых в условиях аквакультуры, а также уточнены филогенетические взаимоотношения. Полученные данные позволят выявить линии гаплотипов, преимущественно распространившиеся у сибирского осетра аквакультурного происхождения. Особое внимание будет уделено митохондриальным генам, отвечающим за протекание метаболического пути окислительного фосфорилирования. В них будут выявлены несинонемичные нуклеотидные замены, встречающиеся у представителей сибирского осетра, разводимого в условиях аквакультуры. Будут созданы экспресс тест-системы для определения наиболее интересных несинонимичных полиморфизмов в генах мтДНК и проверена их эффективность, а также возможность использования в целях селекции. Дополнительно будут получены данные о встречаемости гаплотипов, отличающихся несинонимичными заменами у межвидовых гибридов сибирского осетра. По результатам выполненных по проекту работ будет существенно пополнена база научных данных о полиморфизме полных митохондриальных геномов у хозяйственно-ценного вида рыб – сибирского осетра.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1. Выполненные работы: На основе референсной последовательности мтДНК сибирского осетра (NC_017603.1) разработаны шесть пар праймеров с длиной ампликонов от 2,5 до 3,5 тыс. пар оснований. Специфичность праймеров подтверждена с помощью BLAST. Оптимизация ПЦР включала подбор температуры отжига (63оC) с использованием градиентного термоблока и тестирование различных концентраций магния (1,5–2,5 мМ). Тест-система валидирована на 10 образцах ДНК, выделенных из плавников. • Результаты: Тест-система обеспечивает стабильную амплификацию полных митохондриальных геномов ленской популяции. Для гибридов с другими видами система пока не адаптирована, но методология применима к будущим исследованиям. 2. Получение не менее 24 полных митохондриальных геномов сибирского осетра байкальской, обской и енисейской популяций, анализ генетического разнообразия, гаплотипов, филогенетических связей и поиск следов положительного отбора • Выполненные работы: Собраны образцы плавников от 24 особей из двух хозяйств, ДНК выделена с использованием набора Qiagen DNeasy. Амплификация проведена с использованием разработанной тест-системы, а секвенирование — на SURFSeq5000 с генерацией около 1 млн прочтений на образец. Биоинформатический анализ выполнен с помощью программ BWA (выравнивание), SAMtools (обработка BAM-файлов), Picard (удаление дубликатов) и bcftools (выявление вариантов). • Результаты: Получены 24 полных генома мтДНК ленской популяции. Выявлены два гаплотипа (BaeH_03 и BaeH_07), а также SNP и гетероплазмии. Работы по другим популяциям и филогенетический анализ не проводились. 3. Депонирование полных митохондриальных геномов сибирского осетра ленской популяции в международный генбанк • Выполненные работы: Три генома аннотированы с указанием генов, некодирующих областей и полиморфизмов. Последовательности отформатированы в соответствии с требованиями NCBI и загружены через систему BankIt. • Результаты: Успешно депонированы последовательности PV453995.1, PV453996.1, PV453997.1, что делает данные 4. Сравнительные исследования адаптационных и продуктивных характеристик сибирского осетра по генотипам и гаплотипам с использованием данных бонитировок • Выполненные работы: Бонитировки проведены с использованием стандартных методик рыбоводства. Данные введены в базу в формате Excel для последующего статистического анализа. • Результаты: Собраны фенотипические данные по 213 особям по 19 морфометрическим показателям. Заключение и планы на будущее Достигнуты значимые результаты по секвенированию мтДНК и выявлению полиморфизмов, однако низкое генетическое разнообразие требует расширения исследований. В будущем году по данному проекту планируется: • Переход к полногеномному секвенированию (WGS) для поиска полиморфизмов в ядерной ДНК. • Исследование байкальской, обской и енисейской популяций, а также гибридов. • Анализ связи фенотипов с генетическими маркерами.

Публикации

1. Н.В. Бардуков, Н.Б. Писаренко, А.К. Никипелова, В.И. Никипелов, А.Н. Родионов, А.В. Доцев, М.Е. Ромазева, А.А. Белоус, П.И. Отраднов, Н.А. Зиновьева Исследование полиморфизма митохондриальных геномов аквакультурного сибирского осетра ленского происхождения журнал Генетика, ГЕНЕТИКА, 2025, том 61, No 12, с. 54–62 (год публикации - 2025)
10.7868/S3034510325120054