Использование генов-маркеров в молочном скотоводстве

1. РЕФЕРАТ по дисциплине «Ветеринарная генетика» на тему Использование генов-маркеров в молочном скотоводстве

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ»
Кафедра генетических и репродуктивных биотехнологий
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Ветеринарная генетика»
на тему
Использование генов-маркеров в молочном скотоводстве
Выполнил:
Студент 1 курса ФВМ, группы ФИЛ
Проверил:
Ассистент кафедры генетических и репродуктивных биотехнологий
Беликова А.О.
Санкт-Петербург
2023

2. Содержание

• Введение…………………………………………………………………………………………………………...3
• Основная часть………………………………………………………………………………………………….5
1. Методы получения………………………………………………………………………………………..6
2. Гены, определяющих молочную продуктивность…………………………………….....7
3. Гены и полиморфные варианты, связанные с показателями молочной
продуктивности крупного рогатого скота……………………………………………………17
• Заключение……………………………………………………………………………………………………..19
• Список литературы………………………………………………………………………………………….21
2

3. Введение

Гены -потенциальные маркеры продуктивности и качества молока в молочном скотоводстве.
• Развитие животноводства на современном
этапе невозможно без внедрения новых
биотехнологических методов оценки
признаков продуктивности
сельскохозяйственных животных и
диагностики наследственных заболеваний,
базирующихся непосредственно на
наследственной информации.
• Применение в селекционной работе
маркерных генов количественных и
качественных признаков продуктивности
позволит прогнозировать их проявление в
раннем возрасте, ускорить процесс
племенной работы, повысить ее
эффективность, увеличив продуктивность
животных до 15% за одно поколение.
3

4.

• Большое значение в животноводстве имеет выявление моногенных наследственных
заболеваний. Фенотипически эти заболевания могут быть выявлены только у
гомозиготных носителей в ходе развития молодняка или в более позднем
постэмбриональном развитии. ДНК-диагностика делает возможным раннее
выявление таких наследственных дефектов и позволяет диагностировать не только
носителей признака, но и гетерозиготных скрытых носителей, что по фенотипическим
признакам не представляется возможным. Без использования генной диагностики
выявление скрытых носителей возможно только посредством анализирующего
скрещивания, которое в условиях производства проводится «методом проб и ошибок»
результатом которого, в конечном итоге, является недополучение молодняка,
вследствие его гибели на ранних стадиях онтогенеза. Проведение ДНК-диагностики
мутаций у животных позволит исключить носителей из селекционных программ и
создать резистентные стада к наследственным заболеваниям.
• Экономическая эффективность коров с долгосрочной функциональностью обусловлена
отсутствием необходимости в скорейшей замене ремонтным молодняком, поскольку
молодые животные требуют существенных затрат на создание условий для
достижения продуктивного возраста, что отрицательно сказывается на экономике
производства.
• При помощи генетического анализа можно выбрать животных с желательным
генотипом на начальных этапах.
4

5.

Основная часть
Важным условием использования молекулярно-генетических маркеров в животноводстве
для отбора особей с желаемыми характеристиками и свойствами является изученность
их взаимосвязи.
• Генетический полиморфизм – это изменения в нуклеотидной последовательности ДНКмаркеров, различных типов мутаций (точечные мутации, инверсии и задержки или другая
реконструкция хромосом).
• Характер полимера определяется числом аллелей. Возможно, наличие двух или более
аллелей является необходимым условием для использования локуса в качестве
генетического маркера.
• Иногда признак определяется не одним геном, а группой генов. Если гены не являются
связанными друг с другом, то использование их в качестве молекулярно-генетических
маркеров очень сложно. Однако, количественный ген – часть так называемых «локусов
количественных признаков» (QTL), наследуются совместно, что делает возможным
использование молекулярно-генетических маркеров.
5

6. Метод изучения

• Для определения генетического потенциала племенных животных используют методы ДНК диагностики,
которые позволяют выделять и маркировать гены, детерминирующие признаки продуктивности.
• Изучается состояние полиморфных локусов, при помощи ПЦР:
Когда рестриктазой (группа ферментов катализирующих реакцию гидролиза нуклеиновых кислот)
обрабатывают амплифицированный сегмент, он не изменяет свою длину, если в области ДНК нет
интересующего участка распознавания. Если сайт распознавания не изменен, обработка ферментом создает
две части, равные длине исходного раздела.
• Однако наиболее практичным методом является ПЦР-ПДРФ (полиморфизма длин рестрикционных
фрагментов). Он дает точные результаты при изучении генетических маркеров за счёт анализа размеров
образующихся фрагментов (рестриктов) путем гель-электрофореза.
6

7. Гены, определяющих молочную продуктивность

Среди большого числа выделяют ДВЕ ГРУППЫ:
o к первой – относятся гены белков, входящих в состав молока, таких как казеины и беталактоглобулин;
o во вторую – входят полиморфные гены гормонов, в частности, пролактина и соматотропина,
которые являются пептидными гормонами гипофиза, и лептин.
7

8. Каппа-казеин (CSN3)

• Среди
множества
генов,
обусловливающих
молочную
продуктивность и качество молока, можно выделить группу
мажорных генов, вносящих наибольший вклад в формирование и
функционирование данного количественного признака. К ним в
первую очередь относится ген каппа-казеина (CSN3) – один из
немногих известных генов, однозначно связанный с признаками
белковомолочности и технологическими свойствами молока.
• В-аллель гена каппа-казеина ассоциирован с более высоким
содержанием белка в молоке, более высоким выходом творога и
сыра, а также лучшими коагуляционными свойствами молока.
• Только из молока коров, имеющих генотип ВВ каппа-казеина,
изготавливаются высококачественные твердые сыры.
8

9.

Казеины
9

10. Бета-лактоглобулин (BLG)

• Второй по значимости генетический маркер молочной продуктивности и технологических свойств
молока: аллель BLGB связан с высоким содержанием казеиновых белков, большим процентом жира и
лучшими параметрами казеинового коагулянта. Наличие в генотипе животного аллеля BLGA
ассоциировано с высоким содержанием сывороточных белков и более высоким общим удоем.
• Является геном сывороточного белка молока. Отвечает за белковомолочность и показатель
биологической ценности молока.
• Влияет на биохимические и технологические характеристики молока, однако до настоящего времени нет
единого мнения, какой из аллелей, «А» или «В», наиболее предпочтителен.
• LGBB связан с высоким содержанием в молоке казеиновых белков, высоким процентом жира – лучший
показателями по продолжительности свертывания.
• LGBA характеризуется высоким содержанием сывороточных белков, играет функциональную роль в
изменении объема синтезируемого молока.
• Есть мнение, что генотип коров по гену бета-лактоглобулина оказывает определенное влияние как на
состояние казеинового сгустка, так и на продолжительность свертывания молока. Присутствие В-аллеля
бета-лактоглобулина в генотипе животных значительно улучшает характеристики казеинового сгустка.
10

11. Гормон роста (GH)

• Гормон роста – один из основных регуляторов развития млекопитающих. Гормон представляет
одиночный пептид, который относится к ключевой последовательности гомологического семейства
белковых гормонов.
• Соматотропин отвечает за стимуляцию роста и лактогенной активности
• Имеет два аллельные варианта гена GHL и GHV. Увеличение концентрации аллеля GHL среди
популяций указывает на его селекционное преимущество перед GHV вариантом путём обеспечения
повышенной лактогенной функции.
• Существует LV система - Alul-полиморфизм:
Аллель VV коррелирует с увеличением
содержания жира и белка в молоке, а также c
массой тела;
LL-вариант ассоциируется с удоем молока;
LV – высокие показатели по общему удою и
процентному содержанию белка в молоке по
сравнению с животными генотипа LL;
LL демонстрирует более высокий показатель
содержания в молоке жира.
11

12. Ген пролактинового рецептора (PRL)

• Пролактину принадлежит определяющая роль в лактогенезе,
где основное его действие – стимуляция развития молочных
желез и лактации. Он действует на альвеолы молочных желез и
отвечает за синтез основных компонентов молока, включая
белки, лактозу и липиды.
• Участвует в каждой стадии экспрессии генов молочного белка:
транскрипции, стабилизации мРНК, трансляции и посттрансляционной модификации белков.
• Ген пролактинового рецептора имеет 2 аллельных варианта:
PRLА и PRLВ
• PRLВ – обусловливает более высокое содержание белка в
молоке, лучшие коагуляционные свойства молока и больший
выход сыра. По данным многих исследователей, коровы с
генотипом BB по гену пролактина являются наиболее
обильномолочными и жирномолочными, а также имеют самый
высокий выход белка и молочного жира.
• Частота аллеля А гена пролактина варьирует в широких
пределах у разных пород и популяций.
12

13. Диацилглицерол-ацилтрансфераза 1 (DGAT1)

• Диацилглицерол-ацилтрансфераза 1 является одним из ключевых ферментов
биосинтеза триглицеридов в адипоцитах. Дефицит DGAT1 приводит к нарушению
синтеза жирных кислот в жировой ткани и скелетных мышцах, а также
уменьшению лактации вплоть до ее отсутствия.
• Исследования, проведённые на разных породах крупного рогатого скота,
выявили связь между наличием аллеля 232Lys и повышенным содержанием
жира в молоке, а также с увеличением содержания белков и жиров и снижением
удоя. Особенно это выражено у голштинской породы коров.
Рис. 2. Электрофореграмма результата TaqI-ПЦР-ПДРФ-идентификации аллелей А и К гена диацилглицерол
О-ацилтрансферазы крупного рогатого скота с использованием трёх праймеров DGAT1-1 + DGAT1-2 +
DGAT1-3 и рестриктазы TaqI
13

14. Синтаза жирных кислот

• Ген FASN, кодирующий синтазу жирных кислот
связан с качеством молока.
• Некоторые замены оказывают влияние на
содержание жира и белка в молочной продукции,
а также на удой молока
Комплекс синтазы жирных кислот млекопитающих
• Гомозиготные по данным заменам животные
имели повышенное содержание жира в молоке, в
результате, однонуклеотидной замены (лейцин
замещается на изолейцин) данный аллельный
вариант влияет на уровень полиненасыщенных
жирных кислот в молоке.
14

15. Член 2 подсемейства G АТФ-связывающей кассеты

• Белок ABCG2 (ATP-binding cassette subfamily G member 2),
относится к суперсемейству АТФ-связывающих
трансмембранных белков, участвующих в транспорте
различных соединений через мембрану за счет гидролиза
АТФ.
• Значимое влияние на качество молока оказывает
однонуклеотидная замена A>C в экзоне 14 гена ABCG2,
приводящая к замещению тирозина на серин.
• Аллель С связан с повышенным удоем и сниженным
количеством белков; с повышенной частотой встречается
у израильской голштинской породы (20 %).
15

16. Лептин (LEP)

• Представляет собой глобулярный белок, синтезируемый жировой тканью, относится к цитокинам –
сигнальным белкам.
• Участвует в регуляции пищевого поведения, влияет на функционирование иммунной системы и
репродуктивную функцию, а также на рост и конституцию животных.
• Ген лептина – высокополиморфный ген. В нем обнаружено около шестидесяти однонуклеотидных
замен. Большинство из них расположены в областях интронных структур, они влияют на
аминокислотный состав и функции белка лептина. Это влияет на функциональное долголетие,
содержание белка и жира в молоке и легкость отелов.
• Большее значимость оказывает на мясную продуктивность.
16

17. Гены и полиморфные варианты, связанные с показателями молочной продуктивности крупного рогатого скота

17

18. Гены и полиморфные варианты, связанные с показателями молочной продуктивности крупного рогатого скота

18

19. Заключение

• Изучение полиморфизма генов молочных белков и гормонов и их взаимосвязи с
показателями молочной продуктивности является перспективным направлением научных
исследований.
• Ведение селекционной работы с учетом генотипирования по аллельным вариантам геновмаркеров позволит расширить научные познания о генетическом потенциале животных и
будет способствовать раскрытию механизмов формирования признаков молочной
продуктивности.
• Многие страны используют в животноводстве генетические маркеры, связанных с
качественными проявлениями молочной продуктивности. А так же существует множество
данных о проведении ДНК-диагностик и исследований влияний генов-маркеров от
лабораторий и ВУЗов России и стран СНГ.
19

20. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

21. Список литературы

• Евлагина Дарья Дмитриевна Полиморфизм генов пролактина (prl), бета-лактоглобулина (β-lg) овец породы лакон и их связь с молочной
продуктивностью // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки».
2021. №4 (28). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/polimorfizm-genov-prolaktina-prl-beta-laktoglobulina-lg-ovets-porody-lakon-i-ih-svyaz-smolochnoy-produktivnostyu (дата обращения: 28.04.2023).
• Сычева О. В., Кононова Л. В. Повышение молочной продуктивности и качества молока под контролемгенетических маркеров //современное
экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования. – 2017. – С. 1422-1424.
• Сычёва О. В., Кононова Л. В. Генетические маркеры в молочном скотоводстве //Аграрно-пищевые инновации. – 2018. – №. 1. – С. 27-31.
• Тарасова Е. И., Нотова С. В. Гены-маркеры продуктивных характеристик молочного скота (обзор) //Животноводство и кормопроизводство. –
2020. – Т. 103. – №. 3. – С. 58-80.
• Тюлькин С.В., Вафин Р.Р., Муратова А.В., Хатыпов И.И., Загидуллин Л.Р., Рачкова Е.Н., Ахметов Т.М., Равилов Р.Х. РАЗРАБОТКА
СПОСОБА ПРОВЕДЕНИЯ ПЦР-ПДРФ НА ПРИМЕРЕ DGAT1-ГЕНА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА // Фундаментальные исследования.
– 2015. – № 2-17. – С. 3773-3775
• Шевцова А. А., Климов Е. А., Ковальчук С. Н. Обзор вариабельности генов, связанных с молочной продуктивностью крупного рогатого
скота //Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – №. 11-1. – С. 194-200.
• Крупный рогатый скот [Электронный ресурс] : Отраслевая научно-исследовательская лаборатория «ДНК-технологий». Гродно : ГГАУ, 2023
URL: https://dnklab.ggau.by/services/plemennoe- zhivotnovodstvo/cattle (дата обращения: 28.04.2023)
21