вивчено алельних поліморфізм гипофизарного фактора транскрипції PIT-1 в трьох групах ВРХ. Більш рідкісний А-аллель забезпечує достовірне підвищення молочної продуктивності у корів чорно-рябої породи.

анотація наукової статті по тваринництву і молочному справі, автор наукової роботи - Дроздов Євген Володимирович, Заякін Володимир Васильович, Нам Ірина Янгуковна


ALLELIC POLYMORPHISM OF FACTOR PIT-1 IN CATTLE OF BRYANSK REGION AND ITS RELATION WITH DAIRY PRODUCTIVITY

Allelic polymorphism of factor pit-1 has been investigated in tree cattle groups. Rare A-allele give essential rise of dairy productivity.


Область наук:
  • Тваринництво і молочне справа
  • Рік видавництва: 2011
    Журнал: Известия Самарського наукового центру Російської академії наук

    Текст наукової роботи на тему «аллельному поліморфізм гена Pit-1 в стадах великої рогатої худоби Брянської області і його зв'язок з молочною продуктивністю»

    ?Известия Самарського наукового центру Російської академії наук. 2011. Т. 13, № 5 (3)

    УДК 575.113.2 + 575.17: 577.213 / 217: 636.2

    Аллельному поліморфізм ГЕНА PIT-1 В стада великої рогатої худоби Брянської області І ЙОГО ЗВ'ЯЗОК З молочної продуктивності

    Про 2011 Е.В. Дроздов, В.В. Заякін, І.Я. нам

    ГОУ ВПО «Брянський державний університет ім. акад. І. Г. Петровського », г. Брянск

    надійшла 15.07.2011

    Вивчено алельних поліморфізм гипофизарного фактора транскрипції PIT-1 в трьох групах ВРХ. Більш рідкісний А-аллель забезпечує достовірне підвищення молочної продуктивності у корів чорно-рябої породи.

    Ключові слова: гіпофізарний фактор транскрипції, Pit-1, алельних поліморфізм, молочна продуктивність.

    Відродження тваринництва, зокрема молочного, є однією з найважливіших задач сільського господарства Росії. Велику роль при цьому відіграє цілеспрямоване формування стад з високим генетичним потенціалом молочної продуктивності. Спочатку для цих цілей використовували морфологічні ознаки. Розвиток молекулярної біології і біотехнології забезпечило створення нових тест-систем, що дозволяють виявляти генетичні маркери безпосередньо на рівні ДНК.

    Молочна продуктивність відноситься до складних кількісних ознак, які контролюються великою кількістю

    генетичних локусів (С) ТЬ). До таких локусам відносяться гени білків молока, другу групу складають гени гормонів, зокрема, пролактину і соматотропіну, що визначають розвиток тварин, підготовку до лактації і стимулюючі саму лактацію. Для цих генів показана можлива зв'язок з молочною продуктивністю і якістю молока. Ми вивчили алельних поліморфізм генів каппа-казеїну і бета-лактоглобуліну, а також пролактину і соматотропіну, в деяких стадах ВРХ Брянської обл. і підтвердили наявність кореляцій молочної продуктивності з певними алелями генів лактоглобуліну і цих гормонів [1,2]. Гіпофізарний фактор транскрипції (Р1Т-1) займає особливе місце в детермінації молочної продуктивності і може розглядатися як третя, найвища ступінь в регуляції цього процесу. На ранніх етапах ембріогенезу він направляє диференціацію клітин гіпофіза, визначає розвиток зон відповідальних за синтез соматотропіну, пролактину і тиреотропного гормону і бере участь в регуляції експресії їх генів [3]. Його алельних варіанти можуть впливати на молочну продуктивність [4,5], мутації в гені фактора Р1Т-1 призводять до гіпоплазії гіпофіза, синдрому вродженого гіпотиреозу у мишей, а

    Дроздов Євген Володимирович ', Заякін Володимир Васильович, докт. біол. наук, проф., e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Нам Ірина ЯнГуковна, докт. біол. наук, проф., e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    також до відсутність соматотропіну [6]. Ген фактора PIT-1 ВРХ розташований в центромерного зоні першої хромосоми між локусами TGLA57 і RM95 [7].

    Білок PIT-1 складається з 291 амінокислоти, дізнається мотив ATGNATA (A / T) (A / T) і є членом POU-домену, в який входить група транскрипційних регуляторів, що мають важливу роль в диференціації і проліферації клітин. POU є бінарним ДНК-зв'язує доменом. Він включає два високо консервативних регіону. Ці регіони відповідальні за високу спорідненість до ДНК генів соматотропіну, пролактину і ін. [8].

    У ссавців Pit-1 має три варіанти сплайсингу. Основний тип, Pitl-альфа, два інших -Pitl-бета і Pit-1T. Всі варіанти сплайсингу дають біологічно активні продукти. Кожен з варіантів вибірково впливає на промоторні зони генів мішеней [9].

    В даний час виявлено кілька варіантів гена Pit-1, що визначаються точковими мутаціями. Три мутації - PitlI3H (С- і D-алелі), PitlI3N (М- і N-аллели) і PitlI3NL (G- і Н-аллели) локалізовані в третьому интроне. Ці мутації виявляються за допомогою рестриктаз Hinfl, Neil та NlalII, відповідно. Також по одній мутації PitlI4N (Е і F-аллели), PitlI5, PitlE6H (А- і В-аллели) виявлено в четвертому, п'ятому інтрони і шостому екзоні гена Pit-1. Нуклеотидні заміни в четвертому интроне і шостому екзоні ідентифікуються ендонуклеаза BstNI і Hinfl, відповідно. Аллель В визначає точкова мутація, яка призводить до заміни аденіну на гуанін (A ^ G) [10,11].

    Поліморфізм Pitl може бути інформативним маркером молочної і м'ясної продуктивності. Однак це питання вивчено недостатньо. Виявлена ​​певна породоспеціфічность дії генів, їх вкладу в кількісні полігенні ознаки. Існують також суперечності в літературних даних. Так, А-аллель пов'язаний з перевагою по удою і більш високою якістю молока [12]. У той же час одні дослідники виявляють, що В-аллель може збільшувати морфометричні показники молодих тварин, а інші взагалі не виявили

    впливу алелей Рк-1 на ріст тварин [10,13].

    Метою роботи є вивчення аллельного поліморфізму фактора Р1Т-1 в деяких стадах великої рогатої худоби (ВРХ) Брянській обл. і перевірка зв'язку алелей його гена з молочною продуктивністю.

    МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ

    Робота виконувалася на випадкових вибірках тварин: 55 корів і 16 телят чорно-рябої породи в ВАТ «Снєжка-Госома»; 50 корів айрширской породи СПГ «Сільце»; 146 приватних безпородних корів на території трьох сіл (Колягіна, Норін і Морочево) Жірятінского р-ну Брянської обл. Кров у тварин відбирали з яремної вени. Як антикоагулянту використовували 0,5 М розчин ЕДТА до кінцевої концентрації 10 мМ.

    Дослідження впливу генотипів на молочну продуктивність проводилися в групі великої рогатої худоби ВАТ «Снєжка-Госома». Тварини протягом проведення експерименту були здоровими і перебували в однакових умовах годівлі та утримання. За даними зоотехнічного обліку аналізували показники удою і вміст жиру в молоці корів дослідної групи.

    Праймери доя проведення ПЛР синтезували в ЗАТ «Сінгол», Росія. Їх склад відповідав складу праймерів в описаній в літературі методикою [7]: Р1Т-1 / НШП прямий: 5'- САА-ТСА-САА-АСТ-ТСС-ТСС-3 '; РГГ-1 / НШП зворотний: 5 - ТСТ-ССА-ТТС-САС-АТС-СТС-З.

    До складу ПЛР суміші крім праймерів і ДНК входили 200 мкМ кожного нуклеозидтрифосфат; 2,0 одиниці Taq-пoлімepaзи і 2,0 мкл 10-кратного буфера для полімерази. Склад буфера: 700 ШМ Тріс-НС1, рН 8.6 / 25 ° С, 166 ШМ (ИН4) 2504. 25 ШМ МёС12. Оптимальна кількість кожного

    специфічного праймера становило 25-30 пмоль на пробу.

    Реакцію проводили в ампліфікаторі «Терцик» фірми «ДНК-технологія». ДНК денатурованого при 94 ° С протягом 4 хв, далі проводили 35 циклів ампліфікації в наступному режимі: 94 ° С - 1 хв, отжиг праймерів при 54 ° С - 1 хв, елонгація при 72 ° С - 1 хв. Кінцевий етап синтезу проводили при 72 ° С протягом 4 хв.

    Для визначення поліморфізму гена Pitl 3 мкл ПЛР суміші обробляли 5 од. ендонукли рестрикції Hiiifl в 1х буфері «О» фірми СібЕнзім (Росія) при 37 "С протягом 1 год.

    Поява фрагментів - 660 н.п., 425 н.п. і 270 н.п. після обробки продуктів ПЛР рестриктазой відповідає (А) - аллели гена; фрагментів - 660 н.п., 385 н.п. і 270 н.п. вказує на (В) -варіанті.

    Для поділу фрагментів ДНК проводили горизонтальний електрофорез при 10 В / см в lxTBE буфері на 1,0% агарозній пластині містить 0,1 мкг / мл етидія броміду. В якості маркера молекулярних мас використовували стандартний набір М27 (СібЕнзім).

    Фіксацію і обробку результатів ПЛР здійснювали за допомогою системи GelDoc фірми BioRad.

    Статистичну обробку та оформлення результатів здійснювали за допомогою програм «Statistika 6.О.», «Popgene 1.31.», MS Excel 2003 (Microsoft) і «Pop Stat».

    РЕЗУЛЬТАТИ І ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

    При проведенні ПЛР в зазначених вище умовах ампліфікувати фрагмент ДНК довжиною 1 355 по, що відповідає літературним даним. Після його розщеплення ендонуклеази Hiiifl на електрофореграмах з'являлися специфічні набори смуг (рис. 1).

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

    ; 1 і ш 11! 1 ft i

    imi.

    Ф ш м. Ш ш 1MB > ш ш

    Мал. 1. Електрофоретичний аналіз продуктів рестрикції, при визначенні генотипів PIT-I. 1 - маркер молекулярних мас М27 (СібЕнзім); генотипи зразків 2-11 вказані на фотографії.

    При цьому для генотипу АА характерні фрагменти - 660, 425, 270 н.п .; для ВВ - 660, 385 і 270 н.п .; для АВ - 660, 425, 385 і 270 н.п.

    У наведеному на малюнку прикладі електрофореграми видно, що в проаналізує-

    рова зразках значно переважає по народження По-аллель. Це відповідає результатам генетичного аналізу досліджуваних груп ВРХ (табл. 1).

    Известия Самарського наукового центру Російської академії наук. 2011. Т. 13, № 5 (3) Таблиця 1. Генетична структура аналізованих груп ВРХ по гену рй-1

    Групи тварин n Частота генотипів Г Частота народження алелів Hobs Hex

    АА AB ВВ А В

    Корови чорно-рябої породи 55 0,06 0,12 0,81 6,75 0,11 0,88 0,13 0,23

    Телята чорно-рябої породи 16 0 0 1 18,53 0 1 0 0,50

    Корови айрширской породи 50 0,11 0,23 0,66 6,33 0,33 0,77 0,23 0,35

    Приватний худобу 146 0,04 0,25 0,71 1,23 0,16 0,83 0,25 0,28

    Максимальна переважання частоти генотипу ВВ спостерігається у тварин чорно-рябої породи: у групі корів (0,81), а у телят чорно-рябої породи це єдиний зустрінутий генотип. Найбільша частота народження А-алеля у корів айширської породи.

    У трьох аналізованих групах, крім групи приватного худоби, спостерігається зсув генетичного рівноваги. У цих групах спостерігається гетерозиготность достовірно нижче

    теоретично розрахованої.

    З гістограми видно, що по гену Pit-1 у всіх групах худоби генетична структура практично однакова - спостерігається переважна гомозиготизації в сторону В-алеля (рис. 2). Найбільш сильно це виражено в стаді ВРХ ВАТ "Снєжка-Госома". Найвищий рівень гетерозигот зафіксований в групі приватного худоби (25%), але в цій, же групі найнижча частота тварин з АА-генотипом (4%).

    Мал. 2. Співвідношення частот генотипів рй-1 в аналізованих групах ВРХ. 1 - група корів чорно-рябої породи, ВАТ «Снєжка-Госома; 2 - приватний худобу (Жірятінскій р-н Брянської обл.); 3 - група корів айрширской породи, СПГ Сільце.

    У таблиці 2 наведені дані про частоту По-алеля у різних порід великої рогатої худоби з різних регіонів світу. У європейських і північноамериканських породах спостерігається переважання По-алелі, в більшості випадків дуже значне. При аналізі таблиці 2 видно, що з усіх груп особливо виділяється ВРХ Ірану. Там спостерігається зворотна тенденція - переважання частоти А-алеля. Також з таблиці 2 видно, що частота алелей Рк-1 не є суворої породоспеціфічной характеристикою. Так, наприклад, в групах корів

    чорно-рябої породи частота В-алеля знаходиться в діапазоні від 0,640 (Білорусь) до 0,880 (Росія, Брянськ).

    Результати аналізу зв'язку молочної продуктивності з аллельними варіантами Pit-1 показані в таблиці 3 і на рис. 3. Відповідно до таблиці 3, особини з генотипом АА гена Pit-1 за середнім надоєм за місяць достовірно перевершують тварин з іншими генотипами.

    Таблиця 2. Частота В-алеля Рц-1 в групах ВРХ Брянської обл. і в інших регіонах

    Порода Частота В-алеля Джерело даних Країна

    Mazandarani, 0,173 Javanmard A. et al., 2005 Іран

    Taleshi (Bos indicus) 0,228 Javanmard A. et al., 2005 Іран

    Golpayegani 0,254 .Tavanmard A. et al., 2005 Іран

    Sarabi 0,378 Javanmard A. et al., 2005 Іран

    Nanyang 0,535 KaiXue etal., 2006 Китай

    Бура карпатська 0,540 Копилова K.B., 2006 Україна

    Чорно-ряба 0,640 Михайлова M.E. і ін., 2008 Білорусь

    Ангуської 0,67 Zhao Q. etal. 2010 США

    Гоштіно-фризька 0,725 Vargas L.D. etal., 2004 Чилі

    Голштинська 0,744 Edriss etal., 2008 Іран

    Чорно-ряба 0,750 OprzqdekJ. etal., 2003 Польща

    Liupan 0,757 Ju-cai L. etal. 2009 Китай

    Чорно-ряба 0,757 Dybus A. etal., 2004 Польща

    Айршірская 0,770 Власні дані Росія

    Romanian Simmental breed 0,780 VioricaC. et al., 2008 Румунія

    Голштино-фризька 0,812 RenavilleR. etal., 1997. Італія

    Приватний худобу 0,830 Власні дані Росія

    Голштинська 0,845 Hori-Oshima S. etal., 2003 США

    Чорно-ряба 0,849 Малієнко В.А., та ін., 2008 Україна

    Польська червона 0,863 Zatoii-Dobrowolska M. et al., 2007 Польща

    Чорно-ряба 0,880 Власні дані Росія

    Німецька червона 0,921 Zatoii-Dobrowolska M. et al., 2007 Польща

    Indian zebuine cattle 0,937 Mukesha M. et al .. 2007 Індія

    Чеська червона 0,951 Zatoii-Dobrowolska M. et al., 2007 Польща

    Щодо показників процентного вміст жиру в молоці не було виявлено статистично достовірних відмінностей між особинами з різними генотипами.

    Таблиця 3. Молочна продуктивність корів чорно-рябої породи з різними генотипами рй-1

    Геноти п Середній надій за міс Контр, доїння, кг Жирність,%

    ВВ 488,9 ± 4,0 16,90 ± 0,03 3,662 ± 0,002

    AB 492,6 ± 4,3 13,80 ± 1,70 3,663 ± 0,002

    АА 508,9 ± 7,8 * 17,65 ± 0,05 3,645 ± 0,017

    Прим. * - Р-0.05

    За спектром розподілу тварин з різними генотипами за величиною середнього надою за місяць було встановлено, що в групі корів з генотипом АА присутні особини з продуктивністю понад 550 кг молока на місяць (рис. 3).

    У групах з іншими генотипами таких корів не виявлено.

    У групах корів з АВ і ВВ генотипами спостерігали приблизно однакові частки корів з

    мінімальноі і середньою продуктивністю.

    Таким чином, алельних структура гена Pit-1 може вносити істотний внесок в полігенний ознака молочної продуктивності, по крайней мере, у чорно-рябої породи ВРХ.

    При цьому А-аллель гена, пов'язаний з підвищеною продуктивністю, може

    розглядатися як відносно рідкісний.

    У аналізованої групі телят він відсутній, тобто існує ймовірність його зникнення в цьому господарстві вже в найближчих поколіннях ВРХ. Тому можна рекомендувати при проведенні племінної роботи враховувати генотипи тварин з цього гену доя підвищення генетичного потенціалу молочної продуктивності стад і збереження біорізноманіття ВРХ.

    Робота виконана за підтримки грантів ФЦП № 02.740.11.0285, АВЦП № 2.1.1 / 224 і гранту адміністрації Брянської області № 215.

    Известия Самарського наукового центру Російської академії наук. 2011. Т. 13, № 5 (3)

    О4

    100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

    АА

    АВ генотип

    ВВ

    [-] більш щ 500-550 [-] менше 500

    Мал. 3. Розподіл корів з різними генотипами фактора Р1Т-1 в залежності від рівня середнього надою за місяць.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Дроздов О.В., Заякпн В.В., Нам II.Я. Аналіз поліморфізму генів каппа-казеїну, Р-лактоглобуліну, пролак-тину, ген рилізинг-факгора і соматотропіну по Alul і Mspl маркерами у корів айрширской породи // Вісник Брянського держ. ун-ту. 2009. С. 119-125.

    2. Дроздов О.В., Заякпн В.В., Нам II.Я. Вплив алельних варіантів гена гормону росту на параметри молочної продуктивності ВРХ чорно-рябої породи в Брянській області // Високі технології, фундаментальні і прикладні дослідження в медицині та біології: Зб. праць міжнар. науково-практ. конф. СПб., 2010. С. 214-219.

    3. Anderson В., Rosenfeld M.G. Pit-1 determines cell types during development of the anterior pituitary gland // J. Biol. Chem. 1994. V. 269. P. 29335-29338.

    4. Renaville R., Gengler N, Vrech E. et al. Pit-1. gene polymorphism, milk yield, and conformation traits for Italian Holstein-Friesian bulls // J. Dairy Sci. 1997. V. 80. P. 34313438.

    5. Keiko Kusarmira de Mattos, Silvia Nassif Del Lama, Mario Luiz Martinez, Ary Ferreira Freitas. Association of bGH and Pit-1 gene variants with milk production traits in dairy Gyr bulls // Pesq. agropec. bras. Brasilia. 2004. V. 39 (2). P. 147-150.

    6. Li S., Crenshaw III E.B., Rawson E.J. et al. Dwarf locus mutants lacking three pituitary cell types result from mutations in the POU-domain gene Pit-1 // Nature. 1990. V. 347. P. 528-534.

    7. Moody D.E., Pomp D., Barendse W. Restriction fragment length polymorphism in amplification products of the bovine Pit-1 gene and assignment of Pit-1 to bovine chromosome 1 // Anim. Gen. 1995. V. 26. P. 45-47.

    8. Klemm J.D., Pabo C.O. Oct-1 POU domain-DNA interactions: Cooperative binding of isolated subdomains and effects of covalent linkage // Genes & Dev. 1996. V. 10. P. 27-36.

    9. Konzak K.E., Moore D. Functional isofonns of Pit-1 generated by alternative messenger RNA splicing // Mol. Endocrinol.'1992. V. 6. P. 241-247.

    10. Zhao O., Davis M.E., Hines H.C. Associations of polymorphisms in the Pit-1 gene with growth and carcass traits in Angus beef cattle // J. Anim. Sci. 2004. V. 82. P. 2229-2233.

    11. Woollard J., Schmitz C.B., Freeman A.E., Tuggle C.K. Communication Hinfl polymorphism at the bovine PIT1 locus // J. Anim. Sci. 1994. V. 72. P. 3267.

    12. Zwierzchowski L., Krzyzewski J., Strzalkowska N. et al. Effects of polymorphism of growth hormone (GH), Pit-1, and leptin (LEP) genes, cow's age, lactation stage and somatic cell count on milk yield and composition of Polish Black-and-White cows // Anim. Sci. Papers and Reports. 2002. V. 20. P. 213-227.

    13. Dybns A., Kmiec M., Sobek Z. et a I. Associations between polymorphism of growth hormone releasing hormone (GHRH) and pituitary transcription factor 1 (PIT1) genes and production traits of Limousine cattle // Arch. Tierz., Dummerstorf. 2003. V. 46. P. 527-534.

    14. Javanmard A., Banabazi M.H., Tavakolian J. The allele and genotype frequencies of bovine pituitary-specific transcription factor and leptin genes in Iranian cattle and buffalo populations using PCR-RFLP // Iran. J. Bioteclin. 2005. V. 3.N. 2. P. 104-108.

    15. Zatoh-DobroM'olska M, Citek J., Filistowicz A. Genetic distance between the Polish Red, Czech Red and German Red cattle estimated based on selected loci of protein coding genes and DNA microsatellite sequences // Anim. Sci. Papers and Reports. 2007. V. 25. N 1. P. 45-54.

    ALLELIC POLYMORPHISM OF FACTOR PIT-1 IN CATTLE OF BRYANSK REGION AND ITS RELATION WITH DAIRY PRODUCTIVITY

    © 2011 E.V. Drozdov, V.V. Zayakin, I.Ya. Nam

    Bryansk State University named by acad. I.G. Petrovsky, Bryansk

    Allelic polymorphism of factor pit-1 has been investigated in tree cattle groups. Rare A-allele give essential rise of dairy productivity.

    Key words: pituitary transcription factor pit-1, allelic polymorphism, dairy productivity.

    Drozdov Evgenv Vladimiroviclv, Zayakin Vladimir Vasilievich, Doctor of Biology, Professsor, e-mail: iyanaml (S) yandex.ru; Nam Irina YanGiikovna, Doctor of Biology, Professor, e-mail: iyanaml (S) yandex.ru


    Ключові слова: Гіпофізарний ФАКТОР ТРАНСКРИПЦІЇ / аллельному поліморфізм / МОЛОЧНА ПРОДУКТИВНІСТЬ / PIT-1 / PITUITARY TRANSCRIPTION FACTOR PIT-1 / ALLELIC POLYMORPHISM / DAIRY PRODUCTIVITY

    Завантажити оригінал статті:

    завантажити