ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ В ПОПУЛЯЦИЯХ СВИНЕЙ, РАЗВОДИМЫХ В УКРАИНЕ, ПО ЛОКУСАМ МИКРОСАТЕЛЛИТОВ ДНК

В. С. ТОПИХА, С. С. КРАМАРЕНКО, С. И. ЛУГОВОЙ Николаевский государственный аграрный университет

В. Р. ХАРЗИНОВА, Н. А. ЗИНОВЬЕВА, Е. А. ГЛАДЫРЬ ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства РАСХН»

Введение. Во многих странах мира для оценки генетической струк — туры, а также изучения динамики популяционно-генетических процес — сов в популяциях домашних животных, широко используются пре — имущества методов молекулярно-генетического анализа. В частности, в странах ЕС действует программа PiGMa, координирующая оценку генетического разнообразия европейских пород и линий свиней. Основ — ным инструментом в работах европейских исследователей выступают высокополиморфные генетические маркеры – микросателлиты [1].

Цель работы – изучить особенности генетической изменчивости в популяциях свиней, разводимых в различных регионах Украины, от — личающихся разной степенью антропогенного влияния, в частности, последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Материал и методика исследований. Данные исследования вы- полнены при поддержке Государственного фонда фундаментальных исследований Украины (проект Ф43/011; номер государственной реги — страции 0111U006972).

В качестве материала для исследований использовали ткань (ушной выщип) свиней пород крупная белая (КБ), дюрок (Д), ландрас (Л), ук- раинская мясная (УМ), красная белопоясая (КБП), а также помесей

Cовременные тенденции и технологические инновации в свиноводстве

4–6 октября 2012 г.

крупная белая×ландрас (КБ×Л). Исследуемые животные принадлежали

ООО «Таврийские свиньи» Херсонской области (Х), ПАО «Племзавод

«Степной» Запорожской области (З), СХЧП «Техмет Юг» Николаев — ской области (Н), ФХ «Лео и партнеры» и ООО «Агрикор Холдинг» Черниговской области (Чг).

Лабораторные исследования проводили в условиях лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики животных Центра биотехноло — гии и молекулярной диагностики Всероссийского научно-исследова — тельского института животноводства Россельхозакадемии.

Выделение ДНК проводили с помощью колонок фирмы Nexttec и с использованием набора реагентов DIAtomTM DNA Prep100.

Анализ ДНК и постановку ПЦР осуществляли согласно методикам ВИЖ [2]. Мультиплексный анализ 12 локусов микросателлитов прово — дили на генетическом анализаторе АВI Prism 3130×1. Обработку дан — ных капиллярного электрофореза осуществляли путем перевода длин фрагментов в числовое выражение на основании сравнения их под — вижности со стандартом ДНК.

Особенности внутри — и межпопуляционной генетической изменчи- вости 11 исследованных популяций свиней на основе микросателлитов ДНК были проанализированы с использованием трех различных спо — собов. Вначале нами были рассчитаны индексы Фишера (Fis, Fit и Fst) для различных используемых локусов микросателлитов ДНК. Досто — верность отклонения от нуля выборочных оценок Fis и Fst была про — верена с помощью критерия Хи-квадрат Пирсона [3, 4].

Также была проверена гипотеза о гомогенности оценок межпопу-ляционной генетической дифференциации (Fst) для 12 использован — ных локусов микросателлитов ДНК. Для этой цели был применен тест

Левонтина – Кракауера (L-K тест) [5].

Кроме того, нами был использован аssignment-тест, с помощью ко — торого рассмотрено генетическое разнообразие каждой особи и попу — ляции, из которой она происходила, и оценена вероятность отнесения данной особи или к своей собственной популяции, или к иной [6, 7].

Используя алгоритм анализа молекулярной изменчивости (AMOVA), мы также рассчитали оценки показателя генетической дифференциа — ции (Rst). Его особенностью является то, что он учитывает природу микросателлитов ДНК и рассматривает каждую аллель с учетом числа тандемных нуклеотидных повторов в ней [8]. Была получена как общая оценка показателя генетической дифференциации между всеми

11 исследованными популяциями, так и парные оценки генетической дифференциации между каждой парой исследованных популяций.

XIX Международная научно-практическая конференция

Жодино – Горки

Матрица последних была использована для визуализации результатов анализа путем ординации популяций в пространстве первых двух главных координат (PCoA). Все расчеты были проведены с помощью программы GenAIEx v.6.0 [9].

Результаты исследований. Свиньи из разных популяций характе- ризуются высоким уровнем межпопуляционной изменчивости, на ко — торый указывают оценки показателя генетической дифференциации (Fst), рассчитанные для различных использованных локусов микроса — теллитов ДНК (табл. 1).

Т а б л и ц а 1. Оценки индексов Р. Фишера и результаты теста Левонтина – Кракауера (L-K тест) для локусов микросателлитов ДНК в исследованных популяциях свиней

Локус

Fis

Fit

Fst

L-K тест

sw24

0,030

0,428

0,410*

14,60*

s0155

0,034

0,222

0,195*

9,92*

sw72

0,043

0,107

0,067*

3,42

sw951

0,050

0,154

0,110*

5,58*

s0386

0,189*

0,358

0,208*

10,58*

s0355

0,242*

0,387

0,191*

9,70*

sw240

0,182*

0,248

0,081*

4,10*

sw857

−0,016

0,094

0,109*

5,52*

sw0101

0,010

0,135

0,126*

6,42*

sw936

0,141

0,260

0,138*

7,01*

sw911

0,218*

0,653

0,556*

19,79*

s0228

0,276*

0,399

0,170*

8,63*

В среднем

0,117

0,287

0,197*

*Р<0,05.

Однако при этом результаты теста Левонтина – Кракауера свиде — тельствуют о том, что сила межпопуляционной генетической диффе- ренциации отличается для различных использованных локусов микро — сателлитов ДНК свиней.

В наибольшей степени межпопуляционная дифференциация прояв- лялась исходя из полиморфизма локусов sw911, sw24, s0386 и s0155.

Уровень инбридинга достоверно превышал ноль для локусов s0386, s0355, s911 и s0228. Причем во всех этих локусах отмечался достовер — ный дефицит гетерозигот.

Уровень генетического полиморфизма как внутри, так и между различными популяциями свиней был оценен с помощью assignment — теста, результаты которого приведены в табл. 2.

Cовременные тенденции и технологические инновации в свиноводстве

4–6 октября 2012 г.

Т а б л и ц а 2. Результаты аssignment-теста для различных популяций свиней на основании полиморфизма локусов микросателлитов ДНК

Порода

(популяция)

Число случаев отнесения

Точность

отнесения, %

к своей популяции

к другой популяции

Д (Н)

17

1

94,4

КБ (Н)

44

12

78,6

КБП (Н)

42

3

93,3

Д (З)

71

2

97,3

Л (З)

65

4

94,2

КБ (З)

37

13

74,0

КБ (Х)

49

3

94,2

УМ (Х)

74

2

97,4

КБ (Чг)

23

6

79,3

Л (Чг)

10

3

76,9

КБ×Л (Чг)

36

9

80,0

В целом

468

58

89,0

В целом точность отнесения любой особи к своей собственной по — пуляции составляет 89 %. Однако при этом различные исследованные популяции свиней существенно варьировали в отношении данного по — казателя.

Наиболее высокой точностью отнесения (и соответственно наи- большей генетической уникальностью и консолидированностью) от — личались свиньи пород дюрок (Запорожская и Николаевская области) и украинская мясная (Херсонская область).

В целом свиньи крупной белой породы отличались очень низкой генетической уникальностью и значительной внутрипопуляционной изменчивостью, в результате чего они часто были отнесены к не своим популяциям (исключение составляют только свиньи данной породы из Херсонской области).

Очевидно, это обусловлено тем, что в последние годы в Украине наблюдается тенденция обогащения генофонда этой породы за счет генетического материала зарубежного происхождения – английского, датского, французского, венгерского и др.

Кроме того, свиньи из популяций северных областей Украины так — же характеризовались очень высоким внутрипопуляционным разнооб-разием в отношении исследованных локусов микросателлитов ДНК, что не позволяло точно отнести их к собственным популяциям.

В табл. 3 приведены результаты анализа молекулярной изменчиво — сти (AMOVA) между локусами микросателлитов ДНК в различных популяциях свиней.

XIX Международная научно-практическая конференция

Жодино – Горки

Т а б л и ц а 3. Результаты анализа молекулярной изменчивости (AMOVA)

между локусами микросателлитов ДНК в различных популяциях свиней

Источник

изменчивости

SS

df

MS

E(MS)

Rst

p

Между

популяциями

6926773,75

10

692677,38

7177,82

0,281

0,001

Внутри

популяций

19079532,22

1041

18328,08

18328,08

Суммарная

26006305,97

1051

711005,46

0,001

Внутри

популяций

19079532,22

1041

18328,08

18328,08

Суммарная

26006305,97

1051

711005,46

ЛИТЕРАТУРА

1. N i d u p, К. Genetic diversity of domestic pigs as revealed by microsatellites: a mini- review / K. Nidup, C. Moran // Genomics and Quantitative Genetics. – 2011. – Vol. 2. – P. 5–18.

2. Методические рекомендации по использованию метода полимеразной цепной ре — акции в животноводстве / Н. А. Зиновьева [и др.]. – Дубровицы: ВИЖ, 1998. – 47 с.

3. L i, C. C. Some methods of estimating the inbreeding coefficient / C. C. Li, D. G. Ho — rovitz // Am. J. Hum. Gen. – 1953. – Vol. 5. – P. 107–117.

4. W o r k m a n, P. L. Population studies on southwestern Indian tribes. Local differentiation in

Papago / P. L. Workman, J. D. Niswander // Am. J. Hum. Gen. – 1970. – Vol. 22. – P. 24–49.

5. L e w o n t i n, R. C. Distribution of gene frequency as a test of the theory of the selec — tive neutrality of polymorphisms / R. C. Lewontin, J. Krakauer // Genetics. – 1973. – Vol. 74. – P. 175–195.

6. Microsatellite analysis of population structure in Canadian polar bears / D. Paetkau

[et al.] // Molecular Ecology. – 1995. – Vol. 4. – P. 347–354.

7. Genetic assignment methods for the direct, real-time estimation of migration rate: a si — mulation-based exploration of accuracy and power / D. Paetkau [et al.] // Molecular Ecology. –

2004. – Vol. 13. – P. 55–65.

8. S l a t k i n, M. A measure of population subdivision based on microsatellite allele fre- quencies / M. Slatkin // Genetics. – 1995. – Vol. 139. – P. 457–462.

XIX Международная научно-практическая конференция

Жодино – Горки

9. P e a k a l l, R. GenAIEx 6: Genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research / R. Peakall, P. E. Smouse // Molecular Ecology Notes. – 2006. – Vol. 6. – P. 288–295.

Материал взят из: Современные тенденции и технологические инновации в свиноводстве: матер. XIX Международной науч.-практ. конф Горки, 4–6 октября 2012 г.