С.И. Луговой
В статье приведены результаты генетического анализа популяций свиней украинской мясной и красной белопоясой пород, а также внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной». Анализ выполнен на основании данных полиморфизма 12 локусов микросателлитов ДНК. Установлено, что украинские породы свиней мясного направления продуктивности являются генетически своеобразными и дифференцированными между собой.
Введение. Современный генофонд свиней в Украине включает в себя 12 отечественных и зарубежных пород. По данным Н.Д. Березовского [1], соотношение этих пород приблизительно следующее: крупная белая - 67,0%, ландрас - 19,9%, украинская мясная - 3,9%, полтавская мясная - 2,7%, красная белопоясая - 1,8%, украинская степная белая 1,5%, миргородская - 1,2%, крупная черная 0,7%, дюрок - 0,7%, уэльс - 0,3%, пьетрен - 0,2% и украинская степная рябая - 0,1%.
Неотъемлемой составной частью разведения животных являются методы молекулярногенетического маркирования. В свою очередь, одним из важнейших первоначальных этапов применения молекулярно-генетических маркеров для сохранения и рационального использования генофондов является инвентаризация последних с учетом породной и хозяйственной дифференциации, изучение динамики изменений параметров генетической структуры популяций в пространстве и во времени [2].
В связи с вышеизложенным, целью наших исследований было проведение генетического анализа свиней двух пород мясного направления продуктивности украинского происхождения - украинской мясной и красной белопоя- сой, а также внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной».
Условия, материалы и методы исследований. В качестве материала для исследований использовали образцы ткани (ушной вы- щип) свиней пород красная белопоясая (КЫШ), украинская мясная (УМ) и внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной» (ДУСС). Исследуемые животные принадлежали племенным заводам ООО «Таврийские свиньи» (УМ; n = 75) и ГП ОХ «Аскания-Нова» (УМ; n = 53) Херсонской области, ПАО «Племзавод «Степной» Запорожской области (ДУСС; n = 72) и СХ ЧП «Техмет-Юг» Николаевской области (ДУСС; n = 18; КБПП; n = 46).
Лабораторные исследования проводили в условиях лаборатории молекулярной генетики и цитогенетики животных Центра биотехнологии и молекулярной диагностики Всероссийского научно-исследовательского 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 методик ВИЖ [3]. Мультиплексный анализ 12 локусов (SW24, S0155, SW72, SW951,S0386,S0355,SW240,SW857, SW0101, SW936, SW911 и S0228) микросателлитов ДНК (МС-ДНК) проводили на генетическом анализаторе АВ1 Prism 3130x1. Обработку данных капиллярного электрофореза осуществляли путем перевода длин фрагментов в числовое выражение на основании сравнения их подвижности со стандартом ДНК.
Весь статистический анализ был проведен по общепринятым методикам [4]
Особенности внутри- и межпопуляционной генетической изменчивости исследованных популяций свиней на основе микросателлитов ДНК были проанализированы с использованием трех различных способов. Вначале были рассчитаны индексы Фишера (Fis, Fit и Fst) для различных используемых локусов микросателлитов ДНК.
Кроме того, был использован Assignment- тест, который рассматривал генетическое разнообразие каждой особи и популяции, из которой она происходила, и оценивал вероятность отнесения данной особи или к своей собственной популяции, или к иной [5].
Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета MS Excel 2007 с плагином GenAIEx v. 6.5 [6].
Анализ и обсуждение результатов. В результате анализа частот генотипов животных по всем исследованным локусам микросателлитов ДНК, нами установлено, что для изученных популяций характерна общая особенность - дефицит гетерозигот (табл. 1).
Однако, его степень в популяциях различный - от 0,066 для свиней украинской мясной и красной белопоясой пород до 0,109 - в популяции свиней внутрипородного типа свиней породы дюрок «Степной». Кроме того, эффективное число аллелей у животных данного типа также было минимальным среди изученных пород - 3,067. Эти особенности, очевидно, являются следствием продолжительного разведения «в себе» данной популяций животных в процессе создания нового селекционного достижения.
Максимальное количество аллелей, а также эффективное число аллелей было отмечено в популяции свиней украинской мясной породы - 8,417 и 3,830 соответственно.
Таблица 1 - Генетическое разнообразие пород свиней по локусам МС-ДНК (в целом по всем 12 локусам)
| Порода |
Количество аллелей, Na |
Эффектив-ное число аллелей, Ae |
Гетерозиготность |
Индекс фиксации.^ |
|
| наблюдаемая, Ho |
ожидаемая, He |
||||
| ДУСС |
6,667±0,644 |
3,067±0,388 |
0,553±0,062 |
0,617±0,046 |
0,109±0,070 |
| КБПП |
6,667±0,432 |
3,750±0,370 |
0,649±0,051 |
0,693±0,041 |
0,066±0,044 |
| УМ |
8,417±0,743 |
3,830±0,295 |
0,668±0,030 |
0,718±0,027 |
0,066±0,030 |
| В целом |
7,250±0,375 |
3,549±0,206 |
0,623±0,029 |
0,676±0,023 |
0,080±0,029 |
На наш взгляд, столь обогащенный аллело- фонд свиней украинской мясной породы может быть обусловлен спецификой породообразовательного процесса при ее создании. В частности, тем, что в структуру породы вошли три внутрипородных типа, которые создавались в результате сложного воспроизводительного скрещивания с участием семи пород.
Одной из характеристик аллелофонда популяций всех трех пород является наличие «приватных» аллелей, т.е. аллелей, специфичных для каждой из исследуемых групп свиней.
Как и следовало ожидать, наибольшее их количество было идентифицировано среди животных украинской мясной породы - 25. Причем,максимальное количество «приватных» аллелей было выявлено в локу- сах SW24, SW936 и SW911 - 6 и по 4 соответственно.
В популяциях животных красной белопоя- сой породы и внутрипородного типа свиней породы дюрок «Степной» количество «приватных» аллелей составляло 5 и 11 соответственно. Однако, следует отметить, что большинство из этих аллелей встречались с очень низкой частотою (менее 5%).
Таблица 2 - Результаты теста на соответствие генетическому равновесию Харди-Вайнберга
| Локусы МС-ДНК |
||||||||||||
| Порода |
SW |
S0 |
SW |
SW |
S03 |
S0 |
SW |
SW |
SW0 |
SW |
SW |
SW0 |
| 24 |
155 |
72 |
951 |
86 |
355 |
240 |
857 |
101 |
936 |
911 |
228 |
|
| ДУСС |
* |
*** |
*** |
*** |
*** |
*** |
ns |
** |
ns |
*** |
*** |
*** |
| КБПП |
ns |
ns |
ns |
ns |
*** |
*** |
ns |
ns |
ns |
ns |
ns |
*** |
| УМ |
*** |
*** |
*** |
ns |
*** |
*** |
*** |
ns |
ns |
ns |
*** |
ns |
В частности, в популяции свиней украинской мясной породы «приватные» аллели, превышающие данный порог, были выявлены лишь в локусах SW936 и S0101 (аллель SW936117 (с частотой 0,096) и аллель S0101195 (с частотой 0,056)).
В то же время, в популяции свиней красной белопоясой породы частота трех из пяти выявленных «приватных» аллелей (S0386182, S0228282 и SW857143) была достаточной высокой и составляла 0,443, 0,152 и 0,056 соответственно. Это дает основание рассматривать эти аллели в качестве маркерных для данной породы свиней.
В популяции свиней внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной» «приватные» аллели, встречающиеся с частотой более 5%, выявлены не были.
В результате проверки соотношения частот генотипов генетическому равновесию Харди- Вайнберга установлено, что в популяции свиней внутрипородного типа свиней породы дюрок украинской селекции «Степной» от равновесного состояния отклоняется наибольшее число локусов - 10 из 12 исследованных (табл. 2).
Примечания: ns - не достоверно; * - p < 0,05; ** - p < 0,01; *** - p < 0,001.
В то же время, у свиней красной белопоя- сой породы только по трем локусам отмечалось отклонение от состояния генетического равновесия.
Таблица 3 - Оценки F-статистик, рассчитанные по МС-ДНК
| По- казат ель |
В среднем |
Локусы МС-ДНК |
|||||||||||
| SW24 |
S0155 |
SW72 |
SW951 |
S0386 |
S0355 |
SW240 |
SW857 |
SW0101 |
SW936 |
SW911 |
SW0228 |
||
| Fis |
0,078± 0,043 |
0,058 |
0,092 |
0,133 |
-0,005 |
0,330 |
0,340 |
0,085 |
-0,057 |
0,033 |
-0,086 |
0,177 |
0,105 |
| Fit |
0,151± 0,045 |
0,085 |
0,157 |
0,096 |
0,085 |
0,422 |
0,437 |
0,142 |
0,028 |
0,121 |
0,013 |
0,252 |
0,168 |
| Fst |
0,083± 0,010 |
0,028 |
0,071 |
0,033 |
0,090 |
0,138 |
0,147 |
0,062 |
0,080 |
0,091 |
0,091 |
0,091 |
0,070 |
Рис. 1. Результаты Assignment-теста исследуемых пород свиней
Совпадение двух локусов МС-ДНК (S0386 и S0355), по которым отмечается высоко достоверное отклонение (p < 0,001) от состояния генетического равновесия во всех исследованных популяциях, может быть обусловлено их ассоциированностью с каким-либо признаком, находящимся под действием искусственного отбора.
В результате оценки F-статистик, в целом, отмечено, что Fis и Fit имеют положительные значения, что указывает на снижение гетеро- зиготности индивидуумов в каждой из пород вследствие неслучайного спаривания (табл. 3).
Значение показателя Fst показывает, что различия в соотношении частот локусов МС- ДНК между исследованными породами на 8,3% обусловлены породными особенностями.
Результаты проведенного Assignment-теста (рис. 1) убедительно иллюстрируют, что все изучаемые украинские породы свиней мясного направления продуктивности являются генетически высокодифференцированными между собой.
В целом, по всем исследованным животным, точность отнесения к «своей» популяции превышает 90%. Причем, для животных украинской мясной и красной белопоясой пород этот показатель составил 96,9%, и 91,3% соответственно, а внутрипородного типа породы дюрок украинской селекции «Степной» - 97,8%. Самый низкий показатель точности отнесения к «своей» популяции свиней красной белопоясой породы, очевидно, обусловлен тем, что данная порода утверждена только в 2007 году и процесс консолидации ее генофонда все еще продолжается.
Выводы. Генофонд свиней мясного направления продуктивности украинского происхождения - украинская мясная и красная белопоясая породы, а также внутрипородный тип свиней породы дюрок «Степной» является генетически своеобразным и консолидированным.
Список литературы
Березовский Н. Д. Проблемные вопросы в работе с породами свиней Украины / Н. Д. Березовский // Тавршський науковий вюник : зб. наук. праць Херсонського ДАУ. - Херсон : Гршь Д. С., 2011. - Вип. 76. - Ч. 2. С. 7-9.
Иовенко В. Н. Генофонд овец и свиней юга Украины по иммуногенетическим маркерам /
В.Н. Иовенко, В. В. Герасименко, А. Г. Плахотников. - Новая Каховка : Пиел, 2007. - 140 с.
Методические рекомендации по использованию метода полимеразной цепной реакции в животноводстве / [Н. А. Зиновьева, А. Н. Попов, Л. К. Эрнст и др.]. - Дубровицы: ВИЖ, 1998, — 47 с.
Li C. C. Population Genetics / C. C. Li. — Chicago : University of Chicago Press, 1955.