Анализ генетического разнообразия айрширского скота России. Сообщение 2. Анализ генома на основе данных распределения ROH-паттернов коров айрширской породы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. Анализ распределения ROH — важное направление в программах сохранения генетических ресурсов крупного рогатого скота. Характеристика ROH-островков позволяет выявить генетические факторы, оказывающие влияние на продуктивные качества молочного скота.

Цель — анализ внутрипородного генетического разнообразия и структуры популяции на основе данных распределения паттернов гомозиготности и идентификация локусов, ассоциированных с интенсивностью отбора по хозяйственно-полезным признакам у коров айрширской породы.

Материалы и методы. Данные о распределении ROH были получены на основании полногеномного генотипирования на ДНК-чипах Illumina BovineSNP50 (50K) (Illumina Inc., США). Объектом исследования была ДНК коров айрширской породы (600 голов), которые принадлежали хозяйствам с различным уровнем селекционно-племенной работы.

Результаты. Результаты наших исследований показали в целом схожий уровень инбредности анализируемых стад айрширского скота. Однородность популяции подтверждается большим числом животных (72,83 %) со значениями FROH в интервале от 0,10 до 0,20. Кластерный анализ выявил консолидированные группы особей, что обусловлено происхождением их предков. Обнаруженные ROH-паттерны включали 268 генов, 32 из которых вовлечены в регуляцию синтеза белково-жировых компонентов молока.

Выводы. Полученные результаты могут быть использованы в программах селекции айрширского скота, разводимого в России.

Об авторах

Анна Евгеньевна Рябова

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных — филиал Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ им. акад. Л.К. Эрнста

Автор, ответственный за переписку.
Email: aniuta.riabova2016@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2362-2892
SPIN-код: 4336-0310
Scopus Author ID: 57941963400

мл. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Марина Владимировна Позовникова

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных — филиал Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ им. акад. Л.К. Эрнста

Email: pozovnikova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8658-2026
SPIN-код: 5441-6996
Scopus Author ID: 57200383317

канд. биол. наук, ст. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Наталия Викторовна Дементьева

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных — филиал Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ им. акад. Л.К. Эрнста

Email: dementevan@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0210-9344
SPIN-код: 8768-8906
Scopus Author ID: 57221619264

канд. биол. наук, вед. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Юрий Сергеевич Щербаков

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных — филиал Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ им. акад. Л.К. Эрнста

Email: yura.10.08.94.94@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2949-0747
SPIN-код: 3547-1009
Scopus Author ID: 57189759592

мл. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Ольга Васильевна Тулинова

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных — филиал Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ им. акад. Л.К. Эрнста

Email: tulinova_59@mail.ru
SPIN-код: 3973-6337
Scopus Author ID: 57200384693

канд. с.-х. наук, вед. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Елена Анатольевна Романова

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных — филиал Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ им. акад. Л.К. Эрнста

Email: splicing86@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4225-5533
SPIN-код: 1444-3678

мл. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Анастасия Ивановна Азовцева

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных — филиал Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ им. акад. Л.К. Эрнста

Email: ase4ica15@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2963-378X
SPIN-код: 5784-2786

мл. научн. сотр.

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Howard J.T., Pryce J.E., Baes C., Maltecca C. Invited review: Inbreeding in the genomics era: Inbreeding, inbreeding depression, and management of genomic variability // J Dairy Sci. 2017. Vol. 100, No. 8. Р. 6009–6024. doi: 10.3168/jds.2017-12787
  2. Недашковский И.С., Сермягин А.А., Богданова Т.В., и др. Оценка влияния уровня инбридинга на молочную продуктивность и воспроизводительные качества коров голштинизированной популяции черно-пестрой породы // Молочное и мясное скотоводство. 2018. № 7. С. 17–22. doi: 10.25632/MMS.2018.7.21450
  3. Gutiеrrez-Reinoso M.A., Aponte P.M., Cabezas J., et al. Genomic evaluation of primiparous high-producing dairy cows: inbreeding effects on genotypic and phenotypic production-reproductive traits // Animals (Basel). 2020. Vol. 10, No. 9. ID 1704. doi: 10.3390/ani10091704
  4. Granado-Tajada I., Rodriguez-Ramilo S.T., Legarra A., Ugarte E. Inbreeding, effective population size, and coancestry in the Latxa dairy sheep breed // J Dairy Sci. 2020. Vol. 103, No. 6. P. 5215–5226. doi: 10.3168/jds.2019-17743
  5. Curik I., Ferencakovic M., Sоlkner J. Inbreeding and runs of homozygosity: A possible solution to an old problem // Livest Sci. 2014. Vol. 166, No. 1. Р. 26–34. doi: 10.1016/j.livsci.2014.05.034
  6. Peripolli E., Munari D.P., Silva M.V.G.B., et al. Runs of homozygosity: current knowledge and applications in livestock // Anim Genet. 2017. Vol. 43, No. 3. Р. 255–271. doi: 10.1111/age.12526
  7. Martikainen K., Koivula M., Uimari P. Identification of runs of homozygosity affecting female fertility and milk production traits in Finnish Ayrshire cattle // Sci Rep. 2020. Vol. 10, No. 1. ID 3804. doi: 10.1038/s41598-020-60830-9
  8. Szmatoła T., Gurgul A., Ropka-Molik K., et al. Characteristics of runs of homozygosity in selected cattle breeds maintained in Poland // Livest Sci. 2016. Vol. 188. Р. 72–80. doi: 10.1016/J.LIVSCI.2016.04.006
  9. Тулинова О.В., Васильева Н.В., Анистенок С.В., и др. Генетические ресурсы отечественных региональных популяций айрширского скота (справочное пособие). Санкт-Петербург, Пушкин: Аргус, 2021. 238 с.
  10. Yu G.I., Song D.K., Shin D.H. Associations of IL1RAP and IL1RL1 gene polymorphisms with obesity and inflammation mediators // Inflamm Res. 2020. Vol. 69, No. 2. Р. 191–202. doi: 10.1007/s00011-019-01307-y
  11. Peters S.O., Kızılkaya K., Ibeagha-Awemu E.M., et al. Comparative accuracies of genetic values predicted for economically important milk traits, genome-wide association, and linkage disequilibrium patterns of Canadian Holstein cows // J Dairy Sci. 2021. Vol. 104, No. 2. Р. 1900–1916. doi: 10.3168/jds.2020-18489
  12. Yang X., Aoki Y., Li X., et al. Structure of human holocarboxylase synthetase gene and mutation spectrum of holocarboxylase synthetase deficiency // Hum Genet. 2001. Vol. 109, No. 5. Р. 526–534. doi: 10.1007/s004390100603
  13. Li K.-Y., Tang J.-P., Jiang Y.-L., et al. Holocarboxylase synthetase deficiency induced by HLCS gene mutations: a rare disease study // Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi. 2023. Vol. 25, No. 4. Р. 401–407. doi: 10.7499/j.issn.1008-8830.2211062
  14. Edea Z., Jung K.S., Shin S.S., et al. Signatures of positive selection underlying beef production traits in Korean cattle breeds // J Anim Sci Technol. 2020. Vol. 62, No. 3. Р. 293–305. doi: 10.5187/jast.2020.62.3.293
  15. Liang C., Wang G., Abbas Raza S.H., et al. FAM13A promotes proliferation of bovine preadipocytes by targeting Hypoxia-Inducible factor-1 signaling pathway // Adipocyte. 2021. Vol. 10, No. 1. Р. 546–557. doi: 10.1080/21623945.2021.1986327
  16. Pedrosa V.B., Schenkel F.S., Chen S.-Y., et al. Genomewide association analyses of lactation persistency and milk production traits in Holstein cattle based on imputed whole-genome sequence data // Genes (Basel). 2021. Vol. 12, No. 11. ID 1830. doi: 10.3390/genes12111830
  17. Do D.N., Bissonnette N., Lacasse P., et al. Genome-wide association analysis and pathways enrichment for lactation persistency in Canadian Holstein cattle // J Dairy Sci. 2017. Vol. 100, No. 3. Р. 1955–1970. doi: 10.3168/jds.2016-11910
  18. Cohen-Ziri M., Seroussi E., Larkin D.M., et al. Identification of a missense mutation in the bovine ABCG2 gene with a major effect on the QTL on chromosome 6 affecting milk yield and composition in Holstein cattle // Genome Res. 2005. Vol. 15, No. 7. Р. 936–944. doi: 10.1101/gr.3806705
  19. Kołodziejski P.A., Pruszynska-Oszmałek E., Wojciechowicz T., et al. The role of peptide hormones discovered in the 21st century in the regulation of adipose tissue functions // Genes (Basel). 2021. Vol. 17, No. 2. ID 756. doi: 10.3390/genes12050756
  20. Shan S., Xu F., Bleyer M., et al. Association of α/β-hydrolase D16B with bovine conception rate and sperm plasma membrane lipid composition // Int J Mol Sci. 2020. Vol. 21, No. 2. ID 627. doi: 10.3390/ijms21020627
  21. Shan S., Xu F., Hirschfeld M., et al. α/β-hydrolase D16B truncation results in premature sperm capacitation in cattle // Int J Mol Sci. 2022. Vol. 23, No. 14. ID 7777. doi: 10.3390/ijms23147777
  22. Xin J., Chai Z., Zhang C., et al. Methylome and transcriptome profiles in three yak tissues revealed that DNA methylation and the transcription factor ZGPAT co-regulate milk production // BMC Genomics. 2020. Vol. 21, No. 1. ID 731. doi: 10.1186/s12864-020-07151-3
  23. Machado P.C., Brito L.F., Martins R., et al. Genome-wide association analysis reveals novel loci related with visual score traits in nellore cattle raised in pasture-based systems // Animals (Basel). 2022. Vol. 12, No. 24. ID 3526. doi: 10.3390/ani12243526
  24. Sun H.-Z., Zhu Z., Zhou M., et al. Gene co-expression and alternative splicing analysis of key metabolic tissues to unravel the regulatory signatures of fatty acid composition in cattle // RNA Biology. 2021. Vol. 18, No. 6. Р. 854–862. doi: 10.1080/15476286.2020.1824060
  25. Buaban S., Lengnudum K., Boonkum W., Phakdeedindan P. Genome-wide association study on milk production and somatic cell score for Thai dairy cattle using weighted single-step approach with random regression test-day model // J Dairy Sci. 2022. Vol. 105, No. 1. Р. 468–494. DOI: 10.3168 / jds.2020-19826
  26. Malheiros J.M., Enriquez-Valencia C.E., Braga C.P., et al. Application of proteomic to investigate the different degrees of meat tenderness in Nellore breed // J Proteomics. 2021. Vol. 248. ID 104331. doi: 10.1016/j.jprot.2021.104331
  27. Girardi E., Superti-Furga G. Caught in the genetic network: a novel regulator of lipid metabolism // Nat Metab. 2020. Vol. 2, No. 6. Р. 483–484. doi: 10.1038/s42255-020-0218-5
  28. Du C., Deng T., Zhou Y., et al. Systematic analyses for candidate genes of milk production traits in water buffalo (Bubalus Bubalis) // Anim Genet. 2019. Vol. 50, No. 3. Р. 207–216. doi: 10.1111/age.12739
  29. Feng X., Pan C., Liu S., et al. Identification of core genes affecting IMF deposition in bovine // Anim Biotechnol. 2023. Vol. 34, No. 7. Р. 2887–2899. doi: 10.1080/10495398.2022.2124167
  30. Liu X., Gong J., Wang L., et al. Genome-wide profiling of the microrna transcriptome regulatory network to identify putative candidate genes associated with backfat deposition in pigs // Animals. 2019. Vol. 6, No. 6. ID 313. doi: 10.3390/ani9060313
  31. Abou-Rjeileh U., dos Santos Neto J.M., Chirivi M., et al. Oleic acid abomasal infusion limits lipolysis and improves insulin sensitivity in adipose tissue from periparturient dairy cows // J Dairy Sci. 2023. Vol. 106, No. 6. Р. 4306–4323. doi: 10.3168/jds.2022-22402
  32. Liu Y., Mu Y., Wang W., et al. Analysis of genomic copy number variations through whole-genome scan in Chinese Qaidam cattle // Front Vet Sci. 2023. Vol. 10. ID 1148070. doi: 10.3389/fvets.2023
  33. Dong Y., Jin L., Liu X., et al. IMPACT and OSBPL1A are two isoform-specific imprinted genes in bovines // Theriogenology. 2022. Vol. 184. Р. 100–109. doi: 10.1016/j.theriogenology
  34. Toro Ospina A.M., da Silva Faria R.A., Vercesi Filho A.E., et al. Genome-wide identification of runs of homozygosity islands in the Gyr breed (Bos indicus) // Reprod Domes Anim. 2020. Vol. 55, No. 3. Р. 333–342. doi: 10.1111/rda.13639
  35. Zhang Y., Yu M., Dong J., et al. Nucleophosmin3 carried by small extracellular vesicles contribute to white adipose tissue brownin // J Nanobiotechnol. 2022. Vol. 20, No. 1. ID 165. doi: 10.1186/s12951-022-01381-1
  36. Jayawardana J.M.D.R., Lopez-Villalobos N., McNaughton L.R., Hickson R.E. Genomic regions associated with milk composition and fertility traits in spring-calved dairy cows in New Zealand // Genes. 2023. Vol. 14, No. 4. ID 860. doi: 10.3390/genes14040860
  37. Senczu G., Guerra L., Mastrangelo S., et al. Fifteen shades of grey: combined analysis of genome-wide SNP data in steppe and mediterranean grey cattle sheds new light on the molecular basis of coat color // Genes. 2020. Vol. 11, No. 8. ID 932. doi: 10.3390/genes11080932
  38. Visser C., Lashmar S.F., Reding J., et al. Pedigree and genome-based patterns of homozygosity in the South African Ayrshire, Holstein, and Jersey breeds // Front Genet. 2023. Vol. 14. ID 1136078. doi: 10.3389/fgene.2023.1136078
  39. Позовникова М.В., Тулинова О.В., Сермягин А.А., и др. Анализ генетического разнообразия айрширского скота России (сообщение 1) // Экологическая генетика. 2022. Т. 20, № 1. P. 5–12. doi: 10.17816/ecogen88943
  40. Smaragdov M.G., Kudinov A.A. Assessing the power of principal components and wright’s fixation index analyzes applied to reveal the genome-wide genetic differences between herds of Holstein cows // BMC Genet. 2020. Vol. 21, No. 1. ID 47. doi: 10.1186/s12863-020-00848-0
  41. Sarviaho K., Uimari P., Martikainen K. Estimating inbreeding rate and effective population size in the Finnish Ayrshire population in the era of genomic selection // J Anim Breed Genet. 2023. Vol. 140, No. 3. Р. 343–353. doi: 10.1111/jbg.12762
  42. Martikainen K., Sironen A., Uimari P. Estimation of intrachromosomal inbreeding depression on female fertility using runs of homozygosity in Finnish Ayrshire cattle // J Dairy Sci. 2018. Vol. 101, No. 12. P. 11097–11107. doi: 10.3168/jds.2018-14805
  43. Zhang Q., Guldbrandtsen B., Bosse M., et al. Runs of homozygosity and distribution of functional variants in the cattle genome // BMC Genomics. 2015. Vol. 16, No. 2. ID 542. doi: 10.1186/s12864-015-1715-x
  44. Purfield D.C., Evans R.D., Berry D.P. Breed-and trait-specific associations define the genetic architecture of calving performance traits in cattle // J Anim Sci. 2020. Vol. 98, No. 5. ID skaa151. doi: 10.1093/jas/skaa151
  45. Lozada-Soto E., Tiezzi F., Jicang J., et al. Genomic characterization of autozygosity and recent inbreeding trends in all major breeds of US dairy cattle // J Dairy Sci. 2022. Vol. 105, No. 11. Р. 8956–8971. doi: 10.3168/jds.2022-22116
  46. Forutan M., Ansari Mahyari S., Baes C., et al. Inbreeding and runs of homozygosity before and after genomic selection in North American Holstein cattle // BMC Genomics. 2018. Vol. 19, No. 1. ID 98. doi: 10.1186/s12864-018-4453-z

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Индекс инбридинга (FROH) для анализируемых выборок айрширских коров

Скачать (95KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Анализ главных компонент (PCA) на основании полногеномных SNP-генотипов айрширских коров (a, b) и их отцов (c, d)

Скачать (211KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах