ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ ESR И PRLR И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА РЕПРОДУКТИВНЫЕ КАЧЕСТВА СВИНОМАТОК УКРАИНСКОЙ МЯСНОЙ И УЭЛЬСКОЙ ПОРОД

М. В. ДРАГУЛЯН, С. О. КОСТЕНКО Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины

Е. В. СИДОРЕНКО

Институт разведения и генетики животных НААН Украины

Введение. Одной из основных задач племенной работы в свино- водстве является улучшение репродуктивных качеств животных. Про — ведение селекционной работы только по фенотипу не дает полной кар — тины генетического потенциала животных. Селекция с помощью мар — керов (MAS – Marker Assisted Selection), в основе которой лежит опре — деление генотипов животных по генам, ассоциированным с хозяйст — венно полезными признаками, позволяет прогнозировать продуктив — ность животных и значительно ускорить их отбор по продуктивным качествам.

Cовременные тенденции и технологические инновации в свиноводстве

4–6 октября 2012 г.

Среди генов, полиморфизм которых ассоциирован с показателями воспроизводительных функций свиней, наиболее изученными являют — ся гены рецепторов эстрогена (ESR) и пролактина (PRLR), которые ло — кализованы на хромосомах 1 (p2.5 – p2.4) и 16 (q1.4, или q2.1 – q2.2) соответственно [1, 2].

К сожалению, сегодня большинство исследований направлены на изучение дифференцированного влияния генотипов генов ESR и PRLR на репродуктивные качества свиней, но недостаточно внимания уделя — ется изучению ассоциаций комплексных генотипов этих генов.

Цель работы – выявление и анализ полиморфизма генов ESR и PRLR у свиноматок украинской мясной и уэльской пород, а также ана — лиз комплексных генотипов и их связь с воспроизводительными свой — ствами свиноматок.

Материал и методика исследований. Отбор генетического мате- риала (волосяные фолликулы) проводили у свиноматок пород уэльская (n = 120) и украинская мясная (n = 73), которые содержатся в ДП ДГ

«Гонтаровка» Харьковской области Украины.

Генетический анализ осуществляли в лаборатории генетики Инсти — тута разведения и генетики животных НААН Украины. Геномную ДНК выделяли с помощью комплекта реактивов «ДНК-сорб В» (Ам — плиСенс, Россия). Анализ полиморфизма исследованных генов прово — дили методом ПЦР-ПДРФ (полимеразная цепная реакция, полимор — физм длин рестрикционных фрагментов) по методикам Т. H. Short et al. (1997) и C. Drogemuller et al. (2001) [3, 4].

Анализ воспроизводительной способности свиноматок по первому

опоросу осуществляли по общему количеству рожденных поросят, в том числе живых (многоплодие) и при отъеме.

Статистическую обработку результатов осуществляли путем ан а-лиза распределения частот аллелей и генотипов, отклонения от ра с — пределения согласно закону Харди – Вайнберга [5]. Статистическую достоверность полученных экспериментальных результатов вычис — ляли в программе «МS Exсel 2007», согласно соответствующим м е — тодикам [6].

Результаты исследований. Частота желательного [4, 7] аллеля В гена ESR у свиноматок украинской мясной и уэльской пород составила соответственно 0,48 и 0,38, а частота генотипа ВВ для обеих пород оказалась одинаковой – 0,09 (табл. 1).

XIX Международная научно-практическая конференция

Жодино – Горки

Т а б л и ц а 1. Частоты аллелей и генотипов гена ESR у свиноматок уэльской и украинской мясной пород

Генотип

Статистическую обработку результатов осуществляли путем ан а-лиза распределения частот аллелей и генотипов, отклонения от ра с — пределения согласно закону Харди – Вайнберга [5]. Статистическую достоверность полученных экспериментальных результатов вычис — ляли в программе «МS Exсel 2007», согласно соответствующим м е — тодикам [6].

Результаты исследований. Частота желательного [4, 7] аллеля В гена ESR у свиноматок украинской мясной и уэльской пород составила соответственно 0,48 и 0,38, а частота генотипа ВВ для обеих пород оказалась одинаковой – 0,09 (табл. 1).

XIX Международная научно-практическая конференция

Жодино – Горки

Т а б л и ц а 1. Частоты аллелей и генотипов гена ESR у свиноматок уэльской и украинской мясной пород

Генотип В А

 

n χ2

120

Уэльская

Ф 0,09±0,026 0,56±0,045 0,35±0,044

О 0,15±0,032 0,47±0,046 0,38±0,044

0,38±0,017 0,62±0,014 4,84*

Украинская мясная

Ф 0,09±0,023 0,79±0,027 0,12±0,049

73 0,48±0,021 0,52±0,020 24,72***

О 0,23±0,034 0,50±0,038 0,27±0,048

В табл. 1 и 3 *Р<0,05, ***Р<0,001 разница между фактическим (Ф) и ожидаемым (О) распределением генотипов в соответствии с законом Харди – Вайнберга; жирным выде — лен желательный аллель.

Сравнение фактического распределения частот генотипов с теоре — тически ожидаемым по закону Харди-Вайнберга выявило статистиче — ски достоверные различия. Это может свидетельствовать о разной се — лекционной ценности исследуемых генотипов и их вовлеченности в селекционный процесс. Возможно, в данном случае преимущества имеют гетерозиготы, поскольку на крупной белой породе было показа — но, что аллель А гена ESR имеет также селекционную ценность, влияя на мясные качества животных [8]. Так что оба аллеля являются хозяй — ственно полезными и селекционно ценными, фактически конкури — рующими.

Сравнивая полученные нами данные с результатами исследований других популяций свиней пород мясного направления продуктивно-сти, следует отметить относительно высокую частоту желательного для репродуктивных качеств аллеля В. Так, у пород ландрас [9, 10, 11] и у украинской мясной центрального типа [12] гомозиготный генотип

ВВ вообще не обнаружен.

Изучение влияния генотипов гена ESR на многоплодие свиноматок украинской мясной и уэльской пород показало стойкое положительное влияние аллеля B гена ESR на количество поросят при рождении. Раз — ница по многоплодию между носителями генотипов АА и АВ гена ESR у свиноматок уэльской породы составила 2,06 гол., между гомозигот — ными генотипами АА и ВВ – 3,78 гол. У свиноматок украинской мяс-ной породы разница по многоплодию между носителями генотипов АА

и АВ оказалась 1,56, а между носителями гомозиготных генотипов АА

и ВВ – 2,33 гол. (табл. 2).

Cовременные тенденции и технологические инновации в свиноводстве

4–6 октября 2012 г.

Т а б л и ц а 2. Сравнительный анализ многоплодия свиноматок украинской мясной и уэльской пород в зависимости от генотипа гена ESR

Генотип

n

Многоплодие

Разница к генотипу АА

Уэльская порода

АА

41

9,97±0,25

АВ

67

11,03±0,15

+2,06

ВВ

12

13,75±0,50

+3,78

Украинская мясная порода

АА

9

9,0±0,37

АВ

57

10,56±0,17

+1,56

ВВ

6

11,33±0,66

+2,33

По гену PRLR частота желательного [2] аллеля А у свиноматок ук — раинской мясной и уэльской пород составила 0,48 и 0,52 соответст — венно а генотипа АА – 0,50 и 0,26 соответственно (табл. 3).

Т а б л и ц а 3. Частоты аллелей и генотипов гена PRLR у свиноматок украинской мясной и уэльской пород.

n Генотип (р±sp) Аллель (q±sq) χ2

AA AB BB A B

Уэльская

120 Ф 0,26±0,040 0,44±0,045 0,29±0,041 0,52±0,016 0,48±0,016 2,74

О 0,27±0,040 0,50±0,046 0,23±0,038

Украинская мясная

Ф

0,50±0,059

0,13±0,040

0,37±0,057

О

0,32±0,055

0,49±0,059

0,18±0,047

 

73 0,57±0,019 0,43±0,022 39,74***

У животных украинской мясной породы анализ соответствия фактического распределения частот генотипов к теоретически ожи — даемому согласно закону Харди – Вайнберга выявил отклонения. Ин — тересным является статистически достоверное уменьшение частоты гетерозигот по сравнению с ожидаемым и увеличение носителей гомо — зиготных генотипов как желательного, так и нежелательных. Однако частота желательного гомозиготного генотипа была достаточно высо — кой (0,50±0,059) и превысила, например, аналогичный показатель у свиней белорусской мясной породы 0,22 [13].

Изучение влияния генотипов гена PRLR на многоплодие свинома- ток украинской мясной и уэльской пород показало положительное влияние аллеля A гена PRLR на количество поросят при рождении.

Разница по многоплодию между генотипами ВВ и АВ по гену PRLR у свиноматок уэльской породы составила 1,72 гол., между генотипами

XIX Международная научно-практическая конференция

Жодино – Горки

ВВ и АА – 1,87 в пользу носителей аллеля А. А у свиноматок украин — ской мясной породы разница по этому показателю между генотипами

ВВ и АВ составила 0,52 гол. в пользу гетерозиготных носителей, а ме — жду генотипами ВВ и АА – 0,22 в пользу генотипа ВВ (табл. 4).

Т а б л и ц а 4. Сравнительный анализ многоплодия свиноматок в зависимости от генотипа гена PRLR (гол.)

Генотип

n

Многоплодие

Разница к генотипу ВВ

Уэльская

BB

35

9,34±0,34

АВ

53

11,06±0,21

+1,72

AA

32

11,21±0,36

+1,87

Украинская мясная

BB

27

10,48±0,33

АВ

9

11,00±0,28

+0,52

AA

36

10,26±0,21

−0,22

Таким образом, если для уэльской породы мы обнаружили положи — тельное влияние генотипа АА, то для украинской мясной оно оказалось отрицательным. Полученные данные могут быть связаны с влиянием других генов, полиморфизм которых связан с репродуктивными каче — ствами, в том числе с геном ESR, а также с геном гормона эстрогена. Поэтому с целью выявления комплексного действия двух генов мы провели анализ свиноматок по количеству поросят при рождении (табл. 5 и 6, рис. 1 и 2).

Среди исследованных свиноматок украинской мясной породы мы не обнаружили животных с генотипом ESRААPRLRАВ (табл. 5). Анали — зируя комплексные генотипы генов ESR и PRLR, следует отметить, что многоплодие свиноматок украинской мясной породы с желательным генотипом ESRBBPRLRAA выше на 3,0 гол., а количество поросят при отъеме на 2,4 поросенка больше по сравнению с животными с нежела — тельным генотипом ESRААPRLRВВ.

Т а б л и ц а 5. Производительность свиноматок украинской мясной породы комплексных генотипов по генам ESR и PRLR

Генотип

n

Количество поросят

ESR

PRLR

при рождении

при отъеме

всего

в. т. живых

1

2

3

4

5

6

ВВ

АА

2

12,0±2,0

12,0±2,0

10,0±0,0

3

4

5

6

ВВ

АА

2

12,0±2,0

12,0±2,0

10,0±0,0

ВВ

ВВ

2

11,0±1,0

10,0±0,0

9,5±0,5

АВ

АА

30

10,3±0,19

9,7±0,30

9,1±0,30

АВ

АВ

7

11,0±0,30

10,8±0,47

10,4±0,4

АВ

ВВ

20

10,8±0,38

10,4±0,35

9,7±0,39

АА

АА

4

9,0±0,57

9,0±0,57

8,5±0,28

АА

ВВ

5

9,0±0,54

8,2±0,73

7,6±0,97

Между отдельными генотипами и продуктивными показателями выявлена положительная достоверная связь между многоплодием сви — номаток с генотипами ESRВВPRLRАА, ESRВВPRLRАВ, ESRВВPRLRВВ и ESRАВPRLRВВ r = +0,612±0,09 (р <0,001).

Многоплодие свиноматок уэльской породы генотипа ESRВВPRLRАА

выше на 5,31 гол. и количество поросят при отъеме – на 4,64 поросен — ка по сравнению с животными генотипа ESRААPRLRВВ (табл. 6).

Т а б л и ц а 6. Продуктивность свиноматок комплексных генотипов уэльской породы по генам ESR и PRLR

Генотип

n

Количество поросят (гол.)

ESR

PRLR

при рождении

при отъеме

всего

в. т. живых

ВВ

АА

6

13,8±0,83

13,0±0,77

12,2±0,94

ВВ

АВ

5

13,2±0,58

12,0±0,54

11,4±0,6

АВ

АА

20

11,3±0,23

10,7±0,30

10,0±0,31

АВ

АВ

32

11,4±0,19

10,9±0,21

9,6±0,25

АВ

ВВ

15

9,9±0,30

8,9±0,33

8,6±0,34

АА

АА

6

8,3±0,33

8,2±0,30

8,2±0,30

АА

АВ

16

9,8±0,29

9,1±0,42

8,5±0,37

АА

ВВ

19

8,5±0,42

8,2±0,37

7,5±0,46

Была отмечена положительная корреляция между общим количест- вом поросят при рождении у свиноматок с желательными генотипами по генам ESR и PRLR. Так, между общим количеством поросят при рождении у животных с генотипами ESRВВPRLRАА, ESRВВPRLRАВ, ESRАВPRLRАВ и ESRАВPRLRВВ коэффициент корреляции был высоким r = +0,684±0,08 (р<0,001). Это указывает на то, что общее количество поросят при рождении увеличивается с привлечением желательных аллелей генов ESR и PRLR. Средняя степень корреляции отмечена по общему количеству поросят при рождении у животных с генотипами

XIX Международная научно-практическая конференция

Жодино – Горки

ESRАВPRLRАА, ESRААPRLRАВ,, ESRААPRLRАА и ESRААPRLRВВ r = +0,378±

0,10 (р<0,001).

С генотипом ESRВВPRLRВВ выявлена только одна свиноматка, которая

при первом опоросе родила 16 поросят, из которых 14 были живыми.

В результате проведенных исследований установлена сильная по — ложительная связь между распределением генотипов генов ESR и PRLR и производительностью свиноматок, которая в украинской мяс — ной породе составляла r = 0,86 (Р>0,99), а у уэльской – r = 0,85 (Р>0,99). Таким образом, использование животных желательных генотипов при воспроизведении может существенно улучшить их репродуктивные показатели.

Сравнение распределений частот свиноматок разных генотипов (рис. 1 и 2) свидетельствует о существенных различиях исследованных животных разных пород. Если среди свиноматок уэльской породы бо — лее всего было выявлено дигетерозиг ESRАВPRLRАВ, то для украинской мясной породы этих животных было значительно меньше и чаще встречались животные с генотипом ESRАВPRLRАА и ESRАВPRLRВВ. Для уэльской породы размах изменчивости многоплодия оказался более широким: между животными разных генотипов (от 8,52±0,42

ESRААPRLRВВ до 13,83±0,83 в ESRВВPRLRАА) по сравнению с украинской мясной породой (от 9,0±0,54 ESRААPRLRВВ до 12,0±2,0 в ESRВВPRLRАА). Это может свидетельствовать о более высоком уровне полиморфизма исследованных животных уэльской породы по другим генам, изменчи-вость которых связана с репродуктивными качествами. Именно этому направлению следует уделить внимание в дальнейших исследованиях.

Заключение. Установлена и проанализирована генетическая струк — тура групп основных свиноматок пород украинская мясная и уэльская порода как по генотипам, так и комплексно по генам ESR и PRLR. По гену ESR частота аллеля В у свиноматок обеих пород находилась в пределах от 0,38 (уэльская) до 0,48 (украинская мясная), а частота ге — нотипа ВВ для них оказалась одинаковой – 0,09. По гену PRLR частоты аллеля А у свиноматок находились в пределах от 0,48 до 0,52, а гено — типа АА – от 0,26 до 0,50. Если среди свиноматок уэльской породы больше всего было выявлено дигетерозигот ESRАВPRLRАВ, то для уэль — ской породы частота этих животных была значительно меньше и чаще встречались животные с генотипом ESRАВPRLRАА и ESRАВPRLRВВ. Ис — следовано влияние отдельных генотипов ESR и PRLR на репродуктив — ную функцию свиноматок.

XIX Международная научно-практическая конференция

Жодино – Горки

ESRАВPRLRАА, ESRААPRLRАВ,, ESRААPRLRАА и ESRААPRLRВВ r = +0,378±

0,10 (р<0,001).

С генотипом ESRВВPRLRВВ выявлена только одна свиноматка, которая

при первом опоросе родила 16 поросят, из которых 14 были живыми.

В результате проведенных исследований установлена сильная по — ложительная связь между распределением генотипов генов ESR и PRLR и производительностью свиноматок, которая в украинской мяс — ной породе составляла r = 0,86 (Р>0,99), а у уэльской – r = 0,85 (Р>0,99). Таким образом, использование животных желательных генотипов при воспроизведении может существенно улучшить их репродуктивные показатели.

Сравнение распределений частот свиноматок разных генотипов (рис. 1 и 2) свидетельствует о существенных различиях исследованных животных разных пород. Если среди свиноматок уэльской породы бо — лее всего было выявлено дигетерозиг ESRАВPRLRАВ, то для украинской мясной породы этих животных было значительно меньше и чаще встречались животные с генотипом ESRАВPRLRАА и ESRАВPRLRВВ. Для уэльской породы размах изменчивости многоплодия оказался более широким: между животными разных генотипов (от 8,52±0,42

ESRААPRLRВВ до 13,83±0,83 в ESRВВPRLRАА) по сравнению с украинской мясной породой (от 9,0±0,54 ESRААPRLRВВ до 12,0±2,0 в ESRВВPRLRАА). Это может свидетельствовать о более высоком уровне полиморфизма исследованных животных уэльской породы по другим генам, изменчи-вость которых связана с репродуктивными качествами. Именно этому направлению следует уделить внимание в дальнейших исследованиях.

Заключение. Установлена и проанализирована генетическая струк — тура групп основных свиноматок пород украинская мясная и уэльская порода как по генотипам, так и комплексно по генам ESR и PRLR. По гену ESR частота аллеля В у свиноматок обеих пород находилась в пределах от 0,38 (уэльская) до 0,48 (украинская мясная), а частота ге — нотипа ВВ для них оказалась одинаковой – 0,09. По гену PRLR частоты аллеля А у свиноматок находились в пределах от 0,48 до 0,52, а гено — типа АА – от 0,26 до 0,50. Если среди свиноматок уэльской породы больше всего было выявлено дигетерозигот ESRАВPRLRАВ, то для уэль — ской породы частота этих животных была значительно меньше и чаще встречались животные с генотипом ESRАВPRLRАА и ESRАВPRLRВВ. Ис — следовано влияние отдельных генотипов ESR и PRLR на репродуктив — ную функцию свиноматок.

Cовременные тенденции и технологические инновации в свиноводстве

4–6 октября 2012 г.

35

30

25

20

15

10

5

0

ВВАА ВВАВ ВВВВ АВАА АВАВ АВВВ АААА АААВ ААВВ Животные генотипов генов ESR и PRLR

Количество свиноматок определенного генотипа

Теоретически ожидаемое количество животных определенного генотипа

Количество поросят при рождении

Количество поросят при отъеме

Рис. 1. Многоплодие свиноматок уэльской породы

ВВАА ВВАВ ВВВВ АВАА АВАВ АВВВ АААА АААВ ААВВ Животные генотипов генов ESR и PRLR

Количество свиноматок определенного генотипа

Теоретически ожидаемое количество животных определенного генотипа

Количество поросят при рождении

Количество поросят при отъеме

Рис. 1. Многоплодие свиноматок уэльской породы

35

30

25

20

15

10

5

0

ВВАА ВВАВ ВВВВ АВАА АВАВ АВВВ АААА АААВ ААВВ Животные генотипов генов ESR и PRLR

Количество свиноматок определенного генотипа

Теоретически ожидаемое число свиноматок определенного генотипа

Количество поросят при рождении

Количество поросят при отъеме

Рис. 2. Многоплодие свиноматок украинской мясной породы

XIX Международная научно-практическая конференция

Жодино – Горки

Для уэльской породы оказался более широким размах изменчиво- сти многоплодия между животными разных генотипов (от 13,83±0,83 в ESRВВPRLRАА до 8,52±0,42 ESRААPRLRВВ) по сравнению с украинской мясной породой (от 12,0±2,0 в ESRВВPRLRАА до 9,0±0,54

ESRААPRLRВВ).

Работа выполнена при поддержке Государственного фонда фунда- ментальных исследований Украины.

ЛИТЕРАТУРА

1. A physically anchored linkage map of pig chromosome 1 uncovers sex — and position — specific recombination rates / H. Ellegren [et al.] // Genomics. – 1994. – Vol. 24. – Р. 342–350.

2. Prolactin receptor maps to pig chromosome 16 / A. Vicent [et al.] // Mammalian Ge — nome. – 1997. – Vol. 8. – P. 793–794.

3. D r o g e m u l l e r, C. Candidate gene markers for litter size in different German pig lines / C. Drogemuller, H. Hamann, O. Distl // J. Anim. Sci. – 2001. – Vol. 79. – Р. 2565–2570.

4. Effect of the estrogen receptor locus on reproduction and production traits in four

commercial рig lines / Т. H. Short [et al.] // Anim. Sci. – 1997. – Vol. 75. – P. 3138–3142.

5. Ж и в о т о в с к и й, Л. А. Популяционная биометрия / Л. А. Животовский. – М.:

Наука, 1991. – 271 с.

6. П л о х и н с к и й, Н. А. Руководство по биометрии для зоотехников / Н. А. Пло — хинский. – М.: Колос, 1969. – 256 с.

7. Ідентифікація алельних варіантів генів ESR та MC4R, які впливають на господар — сько-корисні ознаки свині свійської Sus scrofa, L. / О. М. Коновал [и др.]. – Київ: Видав — ничий центр НУБіП України, 2008. – 24 с.

8. С и д о р е н к о, О. В. Поліморфізм генів рецепторів естрогену (ESR) і меланоко — ртину-4 (MC4R) у свиней : автореф. дис. … канд. с.-г. наук: 03.00.15 / Сидоренко О. В. – Чубинське, 2011. – 20 с.

9. K m i e ć , M. Study on a relation between estrogen receptor (ESR) gene polymorphism and some pig reproduction performance characters in Polish Landrace breed / M. Kmieć, J. Dvořák, I. Vrtková // Czech J. Anim. Sci. – 2002. – Vol. 47, № 5. – Р. 189–193.

10. L o p e z, S. H. H. Efecto de genes candidatos sobre caracteristicas reproductivas de

hembras porcinas / S. H. H. Lopez, C. L. Flores, R. Alonso // Revista Cientifica, FCV-LUZ. –

2006. – Vol. XVI, № 6. – Р. 648–654.

11. Simultaneous Detection of Malignant Hyperthermia and Genetic Predisposition for Improved Litter Size in Pigs by Multiplex PCR-RFLP / R. Omelka [et al.] // Folia biologica (Krakow). – 2004. – Vol. 52, № 1–2. – Р. 115–118.

12. С и д о р е н к о, О. В. Поліморфізм естроген-рецептору у свиноматок м’ясного напряму продуктивності / О. В. Сидоренко // Науковий вісник Національного універси- тету біоресурсів і природокористування України (Селекція і розведення сільськогоспо — дарських тварин). – 2009. – Вип. 138. – С. 320–326.

13. Е п и ш к о, О. А. Гены, детерминирующие воспроизводительную функцию сви — номаток / О. А. Епишко // Весцi Нацыянальнай акадэмii навук Бэларусi. – 2008. – № 2. – С. 81–85.

Cовременные тенденции и технологические инновации в свиноводстве

4–6 октября 2012 г.

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