Применение микросателлитных ДНК-маркеров при определении достоверности происхождения скота

В статье автор исследует применение STR-маркеров в контроле достоверности происхождения животных.

Ключевые слова : STR, достоверность происхождения, животные.

В современном скотоводстве важнейшим фактором повышения эффективности племенной работы являются оценка генетической ценности племенных животных и контроль достоверности их происхождения.

Одним из первых методов оценки сельскохозяйственных животных по происхождению была родословная, особое значение ведению которой придавалось в XVIII и XIX вв., когда ускорился процесс создания новых ценных пород животных всех видов [2, 8].

В 1960–1980 гг. в мировом и отечественном животноводстве экспертиза происхождения племенных животных проводилась иммуногенетическим методом — тестированием групп крови. Контроль отцовства (материнства) в таком случае основывается на принципе исключения [1,6,7,8].

В настоящее время при проведении экспертизы происхождения племенных животных используется методы молекулярной генетики, основанные на анализе микросателлитной ДНК.

Микросателлиты (short tandem repeats — STR) представляют собой тандемные повторы ДНК с размером мономерного звена от 2 до 6 нуклеотидов. Микросателлитные локусы имеют высокие скорости мутирования от 10 ² до 10 ⁵ , что приводит к накоплению популяционно-специфических мутаций и позволяет использовать информацию об изменчивости микросателлитных локусов для анализа структуры популяций [4,5,11].

В этой связи некоторые авторы выделяют STR как незаменимые маркеры в изучении недавних эволюционных событий внутри популяций одного вида или среди близкородственных видов. Однако следует отметить ряд недостатков при использовании STR в качестве генетических маркеров. Одной из наиболее значительных проблем является до конца не выясненный механизм мутаций. Другой проблемой является гомоплазия, которая не может быть обнаружена традиционным методом анализа STR, основанным исключительно на определении различий в длинах ампликонов (фрагментный анализ) [3,9,12].

Существует эффективный автоматизированный метод анализа микросателлитов путем использования праймеров, меченных флуоресцентным красителем, для проведения ПЦР с последующей детекцией нуклеотидных повторов с помощью секвенаторов ДНК. Принцип метода заключается в том, что предварительно подготовленные ПЦР-продукты помещаются в секвенатор, где подвергаются капиллярному электрофорезу. Краситель пробы взаимодействует с лазерным лучом, пик флуоресценции регистрируется на электрофореграмме компьютером, обрабатывающим полученные данные [4, с. 16].

Для получения сопоставимых результатов генетической экспертизы крупного рогатого скота в разных лабораториях, Международное Общество Генетики Животных (ISAG) рекомендует определенный набор локусов. Например, набор COrDIS Cattle отечественного производства, представляет собой мультиплексную тест-систему из 15-ти STR локусов. 12 из них составляют стандартную панель маркеров, рекомендованную ISAG: ETH3, INRA023, TGLA227, TGLA126, TGLA122, SPS115, ETH225, TGLA53, BM2113, BM1824, ETH10, BM1818. Кроме того, в набор входят три дополнительных высокополиморфных микросателлитных локуса: CSSM66, ILSTS006 и CSRM60. Все эти локусы представляют собой тандемные динуклеотидные повторы [4,10].

Технология тестирования генетического материала включает 4 этапа: (1) выделение ДНК из предоставленного материала общепринятыми методами, (2) подготовка проб ДНК для анализа и их амплификация с использованием полимеразной цепной реакции, (3) проведение электрофореза на ДНК анализаторе, (4) интерпретация полученных результатов [4, с. 18].

Таким образом, микросателлиты — широко используемый молекулярный маркер в селекции животных. Микросателлитные маркеры ДНК могут служить не только для экспертизы достоверности происхождения, но также для генетической идентификации пород, типов и линий сельскохозяйственных животных, определения генетической структуры и оценки генетических расстояний между группами животных.

Литература:

1. Бакай, А. В. Генетика: учебник / А. В. Бакай, И. И. Кочиш, Г. Г. Скрипниченко. — М.: Колос, 2006. — 448 с.
2. Борисенко, Е. Я. Разведение сельскохозяйственных животных; учебник / Е. Я. Борисенко. — 4-е изд., перераб. и доп.– М.: Колос, 1967.– 415 с.
3. Денискова Т. Е., Сермягин А. А., Багиров В. А. [и др.] Сравнительное исследование информативности STR и SNP маркеров для внутривидовой и межвидовой дифференциации рода Ovis // Генетика. — 2016. — Т. 52, № 1. — С. 90. — DOI 10.7868/S0016675816010021.
4. Калашникова, Л. А. Рекомендации по геномной оценке крупного рогатого скота / Л. А. Калашникова, Я. А. Хабибрахманова, И. Ю. Павлова, Т.Б Ганченкова, М. И. Дунин, И. Е. Приданова // — Лесные Поляны, 2015.
5. Кузнецова, О. В. Некоторые аспекты использования ДНК-технологий в разведении животных / О. В. Кузнецова, М. Ю. Гладких // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. — 2007. — № 1. — С. 79–85. — EDN HZDUSV.
6. Сердюк, Г. Н. Иммуногенетика свиней: теория и практика: монография / Г. Н. Сердюк. — СПб.: ЛексСтар, 2002. — 390 с.
7. Сердюк, Г. Н. Использование иммуногенетических маркеров в селекции животных / Г. Н. Сердюк // Современные методы генетики и селекции в животноводстве: материалы международной научной конференции ВНИИГРЖ, 26–28 июня 2007 г. — Санкт-Петербург, 2007. — С. 240–245.
8. Танана, Л. А. STR-локусы в контроле происхождения крупного рогатого скота белорусской черно-пестрой породы / Л. А. Танана, О. А. Епишко, Н. А. Глинская // Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. — 2014. — Т. 2, № 7. — С. 204–207. — EDN TBISCV.
9. Хлесткина Е. К. Молекулярные маркеры в генетических исследованиях и селекции // Вавилов. журн. генетики и селекции. 2013. Т. 17. № 4/2. С. 1044–1054.
10. COrDIS Cattle. — Текст: электронный // https://gordiz.ru/: [сайт]. — URL: https://gordiz.ru/products/animal-kits/cordis-cattle/ (дата обращения: 28.12.2023).
11. ICAR Guidelines Раздел 4. Руководство по ДНК-технологии. — Текст: электронный // ICAR: [сайт]. — URL: https://www.icar.org/Guidelines/04-DNA-Technology.pdf (дата обращения: 28.12.2023).
12. Putman A. I., Carbone I. Challenges in analysis and interpretation of microsatellite data for population genetic studies // Ecol. Evol. 2014. V. 4(22) P. 4399–4428.