ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ЖИВОТНОВОДСТВА — 
ВИЖ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Л.К. ЭРНСТА

ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста


Филиалы:  ВНИИГРЖ ВНИИФБиП Ладожский ИИБЖ ВНИИР
ВКонтакте Инстаграмyoutube

Аннотация к проекту № 21-76-10042 (РНФ)

Проект направлен на решение одной из фундаментальных проблем современной биологии, связанной с эндогенной гормональной регуляцией репродукции животных. Подобное углубленное исследование роли кисспептина в качестве одного из основных регуляторов репродуктивной функции коров (Bos Taurus), с учетом влияния других гормонов и генетической изменчивостью животных, будет проводится впервые. В настоящее время не вызывает сомнений, что в процессах активации, реактивации и поддержания функциональной активности репродуктивной функции животных важнейшим элементом является гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), секретируемый нейронами гипоталамуса. Изменение уровня секреции ГнРГ, определяется совокупностью влияний ЦНС, характером питания животных, их генетикой, действием по принципу прямой-обратной связи различных гормонов и др. Среди этих факторов сравнительно недавно установлено прямое влияние гидрофобного белка кисспептина, который через стимуляцию гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы (ГГГС), изменяет активность половых желез посредством активации ГнРГ. Кисспептин, относящийся к семейству RF-аминопептидов, кодируется геном KISS1. Исследования показали, что кисспептин усиливает секрецию лютеинизирующего (ЛГ) и фолликулостимулирующего (ФСГ) гормонов. При этом, несмотря на доказанную значимость на других видах животных, практически нет научных работ с определением кисспептина и его влиянием на репродуктивную функцию коров. Поэтому, учитывая перспективу клинического применения, важно уточнить роль данного гормона в регулировании репродуктивной функции животных, находящихся на различных стадиях полового цикла. Центральное звено регуляции ГГГС представлено на гипоталамическом (ГнРГ) и гипофизарном уровне (ЛГ, ФСГ, пролактин). Периферическое звено – стероидпродуцирующими железами (гонады, надпочечники), которые синтезируют и секретируют тестостерон, эстрогены, прогестерон и кортизол, а также рядом других органов и тканей, продуцирующих ряд важнейших для регуляции репродуктивной функции гормонов (дофамин, лептин, инсулин, грелин и др.). Поэтому в рамках изучения кисспептина, в качестве одного из главных факторов регуляции воспроизводительной функции, важно уточнить влияние гормонов, оказывающих прямое и опосредованное воздействие на синтез ГнРГ, а также ФСГ и ЛГ. Задачами проекта будут детальный анализ динамики компонентов гормональных систем, влияющих на репродуктивную функцию коров (Bos Taurus) в предотельный и послеотельный периоды. В рамках проекта также будут проведены комплексные исследования, по выявлению ассоциаций вариантов генетического полиморфизма гена KISS1 (SNP, инсерции, делеции, гаплотипы) c показателями эндогенной гормональной регуляции и репродуктивными показателями коров. В результате будет предложена дополненная модель эндогенной гормональной регуляции репродуктивной системы коров с учетом влияния кисспептина. В настоящее время эта задача никем не реализована. Основным итогом работ данного проекта станет также идентификация новых биомаркеров для направленной селекции для улучшения воспроизводительных качеств коров.

Аннотация к проекту № 21-76-10038 (РНФ)

В последние годы перспективы развития отрасли свиноводства все в большей степени ассоциируются с созданием наиболее рентабельных стад животных, то есть такого поголовья особей, которое позволит минимизировать затраты на их обслуживание и содержание, при этом обеспечивая стабильную и высокую прибыль от реализации продукции. Селекция на повышение многоплодия свиней сопряжена с довольно серьезными ограничениями, обусловленными как физиологией животных, так и технологическими параметрами производства. Так стратегия совершенствования традиционных «материнских» пород свиней – крупная белая и ландрас, как правило, направлена на получение большего количества жизнеспособного потомства. Однако одностороннее и интенсивное повышение многоплодия неизменно сопровождается увеличением количества мертворожденных поросят в гнездах, что ведет к перерасходу кормов, к прямым затратам на утилизацию погибших поросят, сокращению прибыли хозяйства и повышению экологической нагрузки на окружающую среду. Признаки многоплодия и плодовитости характеризуются низким уровнем наследуемости, что существенно снижает скорость генетических изменений, предполагаемых при проведении селекционных мероприятий. Кроме того, показатели воспроизводительных качеств особей находятся под доминирующим влиянием средовых условий, что сводит генетический прогресс поголовья на основе отбора по фенотипам к минимуму. Наряду с этим, селекция на основе оценок племенной ценности животных по показателям воспроизводства также затруднена, поскольку традиционные оценки племенной ценности характеризуются низкими показателями достоверности, особенно это критично в отношении хряков-производителей, показатели генетического потенциала которых основываются исключительно на результатах опоросов их дочерей. В связи с этим более глубокое понимание механизмов регуляции репродуктивных функций у свиней могло бы ускорить создание более функциональных стад животных, позволило бы управлять изменчивостью многоплодия в пределах границ, оптимальных с точки зрения экономической целесообразности, получать более желательных животных с точки зрения мясных и откормочных качеств. Идентификация локусов количественных признаков (QTL), ассоциированных с репродуктивными функциями у свиней, а также мясными и откормочными показателями даст возможность осуществлять более точный прогноз генетической ценности и хряков, и свиноматок при проведении геномной оценки. Полученные в ходе исследования данные о генотипах чистопородных животных пополнят объем референтной популяции свиней пород крупная белая и ландрас, что увеличит точность геномного прогнозирования по основным селекционным признакам, позволит снизить затраты племенных предприятий на выращивание увеличенного поголовья ремонтного молодняка, даст возможность более раннего отбора особей в основное стадо. Вектор мировых исследований в области свиноводства, направлен на изучение генома животных, поиск значимых ассоциаций между SNP-маркерами и проявлением хозяйственно-полезных признаков, расчет геномных оценок племенной ценности. Основная цель полногеномных ассоциативных исследований состоит в том, чтобы идентифицировать большую часть общей генетической вариации для ассоциации со сложными количественными признаками, что позволяет более четко понимать биологическую основу генетических эффектов, в том числе при разработке новых методов оценки племенной ценности, и повышает эффективность отбора особей. Представляемая исследовательская работа направлена на выявление SNP-маркеров и хромосомных сегментов, маркируемых ими, ассоциированных с фенотипическими проявлениями признаков воспроизводства, мясными и откормочными качествами, а также перепроверку уже открытых и обнаружение новых генов-кандидатов и их функций, регулирующих процессы, ключевые для проявления этих признаков. В нашей работе запланировано проведение прогноза племенной ценности свиней по анализируемым показателям на основе геномных данных и оценок эффектов SNP-маркеров. Одним из особенно информативных аспектов генетической структуры популяции является гомозиготность, при которой в некоторой геномной области отсутствует полиморфизм аллелей. Оценивая генотип локусов, можно идентифицировать геномные области внутри генома индивида, в которых последовательные ДНК-маркеры являются однородно гомозиготными. Они называются областями гомозиготности (ROH). ROH неслучайно распределены по геному, более распространены в областях с низкой рекомбинацией, но также сконцентрированы в небольших областях, называемых островками ROH. Возникновение гомозиготных областей как правило связывают с высоким уровнем родства между особями в популяции из-за постоянного использования небольшого числа высокоценных производителей. Наличие высокого уровня родства в стаде приводит к повышению вероятности того, что потомок может наследовать хромосомные сегменты, которые идентичны по происхождению (IBD) от обоих родителей, что в свою очередь ведет к появлению протяженных ROH. Области гомозиготности увеличивают риск совместной экспрессии рецессивных вредных аллелей, снижая жизнеспособность организма. Второй механизм повышения гомозиготности в популяции - целенаправленный отбор. В этом сценарии частота мутации, которая дает некоторое избирательное преимущество, будет увеличиваться со временем. Важно, что искусственный отбор также действует на нейтральные локусы, находящиеся в неравновесном сцеплении с полезной мутацией. Результаты проведения ROH-анализа могут быть использованы для оценки интенсивности селекции по всем анализируемым фенотипическим признакам, включая ключевые показатели репродуктивной способности животных. Впервые в нашем комплексном исследовании, состоящем из популяционных исследований, анализа геномной структуры закрытой популяции свиней и геномных оценок на их основе будет проведен анализ динамики изменения протяженности и локализации гомозиготных участков в генотипах свиней двух пород в ряду поколений, позволяющий составить представление о действии селекции на геномные изменения в исследуемых чистопородных группах.

Аннотация к проекту № 21-66-00007 (РНФ)

Решение проблемы дальнейшего повышения продуктивности животных, улучшения качества и расширения спектра производимой продукции требует лучшего понимания структуры и функции геномов сельскохозяйственных животных, механизмов их взаимодействия с негенетическими компонентами систем производства (например, условиями окружающей среды), как основы разработки эффективных геном-ориентированных технологий управления биоресурсами для повышения эффективности сельскохозяйственного производства. До недавнего времени большая часть исследований в области генетических технологий для использования в сельском хозяйстве была сосредоточена на секвенировании геномов, обнаружении и каталогизации вариантов последовательностей для различных видов и пород. Для всех основных видов и пород сельскохозяйственных животных, используемых в сельскохозяйственном производстве, актуальным является прогнозирование фенотипа индивидуума на основе его генотипа и окружающей среды. Стоит задача повышения точности прогнозирования фенотипа посредством разработки и внедрения технологий геномной селекции. В животноводстве, особую важность развитие технологий геномной селекции имеет для отраслей, в которых экономическая ценность отдельного животного низка по сравнению с затратами на генотипирование (например, овцеводство, птицеводство, аквакультура). Дальнейший прогресс в области генетического совершенствования видов и пород сельскохозяйственных животных связывают с развитием технологий геномного редактирования (GE). GE-технологии являются наиболее быстрым и эффективным способом интродукции в популяции заданных генетических изменений. Именно применение GE-технологий в рутинном режиме, в будущем станет определяющим фактором в обеспечении конкурентоспособности национальных систем производства сельскохозяйственной продукции. Для животноводства актуальным является создание технологических цепочек, начиная от выбора мишени и разработки стратегии ее направленного изменения, разработки методов эффективной интродукции заданных генетических изменений в эмбриональные линии до получения потомства и его эффективной интеграции в программах разведения. Создание таких технологических цепочек для каждого из видов домашних животных обеспечит возможность их воспроизведения практически для любых целей (мишеней) геномного редактирования и сделает рутинной процедурой решение одной из основных задач программы развития геномных исследований для использования в сельском хозяйстве – создание линий животных с заданными свойствами. Заявляемый проект направлен на разработку генетических технологий для использования в сельском хозяйстве, в частности в животноводстве и аквакультуре, что является одним из направлений реализации Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019-2027 гг. Целью проекта является получение новых знаний о структурной и функциональной изменчивости геномов сельскохозяйственных животных разных видов, птиц и рыб в аквакультуре, разработка и совершенствование технологий геномной селекции и геномного редактирования для направленного внесения заданных генетических изменений в популяции, создание и тиражирование на основе разработанных технологий линий сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакульутре, характеризующихся улучшенными хозяйственно-полезными качествами. Запланированные в рамках реализации проекта исследования будут направлены на решение следующих конкретных задач: (1) Изучить геномную архитектуру биоресурсов сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре с целью идентификации потенциальных мишеней для геномной селекции и геномного редактирования. (2) Осуществить поиск генов, ассоциированных с развитием хозяйственно-полезных признаков сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре на основании полногеномного генотипирования и точного фенотипирования модельных популяций для разработки программ геномной селекции в животноводстве. (3) Создать новые и улучшенные линии сельскохозяйственных животных и птиц на основе разработки и усовершенствования комплекса геномно-эмбриональных технологий и геномного редактирования. В результате проведенных полногеномных исследований ядерной и митохондриальной изменчивости сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре будут получены новые знания о геномной архитектуре отечественных генетических ресурсов крупного рогатого скота, коз, овец, кур и стерляди, будет уточнена демографическая история пород и определено действие естественного и искусственного отбора на изменчивость геномов изучаемых видов, будут идентифицированы позиционные гены-кандидаты, ассоциированные с адаптационными качествами и отражающие действие отбора в условиях применяемых селекционных стратегий, и выполнена их функциональная аннотация. Впервые на основании сравнительных исследований археологических и современных образцов крупного рогатого скота России будут идентифицированы «древние» компоненты, сохранившиеся в геномах современных представителей пород. Будут определены соответствующие позиционные гены-кандидаты и выполнен их функциональный анализ. Полученные данные будут рассмотрены в аспекте глобального генетического разнообразия видов сельскохозяйственных животных, а также в связи с природно-климатическими условиями зон разведения пород и направлений селекционно-племенной работы с ними. Результаты исследований геномной архитектуры отечественных пород внесут весомый вклад в оценку современного состояния мировых генетических ресурсов. Полученные результаты будут использованы при совершенствовании программ разведения и консервации отечественных пород и линий сельскохозяйственных животных, птиц и рыб в аквакультуре, а также отборе животных – доноров ценных генотипов для использования в программах геномной селекции и геномного редактирования. На основании проведенных полногеномных ассоциативных исследований в созданных модельных популяциях будут идентифицированы гены-кандидаты, ответственные за проявление хозяйственно-полезных качеств коз, овец, кур и стерляди, включая показатели интенсивности роста, мясной продуктивности, качества мяса коз, овец и кур, показатели массонакопления и плодовитости стерляди. Будут отобраны животные – родоначальники новых улучшенных линий в козоводстве, а также заложена линия стерляди с повышенным накоплением массы. Будут разработаны рекомендации по использованию результатов исследований для организации программ маркерной и геномной селекции в козоводстве, овцеводстве, птицеводстве и осетроводстве, что позволит повысить степень повышения генетического прогресса в селекции вышеназванных видов. Будут разработаны эффективные технологии направленного изменения генома крупного рогатого скота, овец и кур с использованием геномного редактирования. С использованием разработанных технологий будут заложены линии овец и кур с улучшенными хозяйственно-полезными признаками. Разработанные технологии станут фундаментальной основой для внедрения технологий геномного редактирования в практическое животноводство, сделают возможным дальнейшее повышение степени генетического прогресса в селекции и в условиях наблюдаемого развития аналогичных технологий в мире обеспечат конкурентоспособность отечественного племенного материала на глобальном рынке.

Аннотация к проекту № 18-16-00071 (РНФ)

Проект направлен на решение фундаментальных проблем современной биологии по широкому и углубленному изучению молекулярной архитектуры локусов, связанных с генетической изменчивостью признаков криоустойчивости семени. Подобное широкомасштабное и углубленное исследование с применением современных геномных методов, будет проводиться впервые. В целом полногеномный поиск ассоциаций с криорезистентностью сперматозоидов соответствует мировому уровню развития современной геномной науки и представляет большой интерес как с точки зрения общего понимания генетики воспроизводства, так и для дальнейшей разработки сельскохозяйственных технологий, в частности. Сохранение ценного генетического материала ценных племенных животных предполагает использование криобанков семени. В ряде стран приняты национальные программы сохранения генетических ресурсов. Тотальное использование криоконсервированной спермы в воспроизводстве крупного рогатого скота промышленных популяций привело к отбору животных по признаку устойчивости спермы к замораживанию. Виды животных, у которых применялась естественная случка, такой селекции не имели. Искусственное осеменение замороженной спермой жеребцов и петухов почти не использовалось. Поэтому сперма этих видов по признаку криорезистентности отличается высокой индивидуальной изменчивостью. Повреждения, возникающие при воздействии низких температур на акросомы, митохондрии, мембраны и ДНК снижают функциональность сперматозоидов. Генетические основы криорезистентности, ее наследуемость остаются малоизученными в настоящее время. Исследования, направленные на поиск генов и генных полиморфизмов, ассоциированных с устойчивостью сперматозоидов к замораживанию особенно актуальны при широком внедрении геномной селекции. Впервые на полногеномном уровне будут проведены комплексные исследования основных видов сельскохозяйственных животных, направленные на поиск связей с физиологическими, морфологическими и биохимическими показателями качества спермы для оценки индивидуальной криорезистентности. Впервые будут выявлены ассоциации вариантами полиморфизма (SNP, гаплотипы) с показателями устойчивости спермы петухов к сверхнизким температурам. Будут подобранны системы генотипирования для детекции найденных генетических полиморфизмов и создана панель молекулярно-генетических маркеров криорезистентности спермы. Выбранные генетические маркеры будут предложены для включения в чип Illumina Bovine IBDv3 для генотипирования высокоценных племенных животных проведения геномной селекциии. Таким образом, можно констатировать, что к настоящему времени в России еще мало уделяется внимания изучению и использованию полученных данных об ассоциациях генов с фенотипическими признаками качества нативной и подверженной криоконсервации спермой, а также внедрению их в производство для повышения воспроизводительных качеств животных. Предлагаемое в рамках проекта изучение геномных ассоциаций с качеством криоконсервированной спермы у различных видов животных, позволит выявить общебиологические закономерности онтологии генов и найти маркеры для быков, петухов и жеребцов с помощью GWAS анализа, что соответствует мировому уровню и представляет большой интерес и значимость для мировой и российской науки.

Аннотация к проекту № 21-16-00049 (РНФ)

Развитие молочного животноводства и значительное повышение продуктивности молочного скота требуют особого внимания к вопросам улучшения качества молока. Химический состав, содержание жира и профиль жирных кислот определяют вкусовые качества молока и являются ключевыми моментами для молочной промышленности, основной целью которой является более эффективная переработка молока для обеспечения населения высококачественными натуральными молочными продуктами. Хотя рацион кормления животных является основным определяющим фактором состава молока, существуют и другие важные показатели, такие как породная и видовая принадлежность, индивидуальные особенности животного, стадия лактации. Также, результаты исследований последних лет показали важную роль эпигенетических свойств молока, основанных на содержании в нем генетического материала, известного как микроРНК (миРНК). Есть данные, свидетельствующие что изменение профиля миРНК в экзосомах молока может изменяться во время лактации, влияя на содержание жирных кислот молока посредством модификаций транскриптомов в эпителиальных клетках молочных желез [Chen, Z.; Shi, H.; Sun, S.; Luo, J.; Zhang, W.; Hou, Y.; Loor, J.J. MiR-183 regulates milk fat metabolism viaMST1 in goat mammary epithelial cells. Gene 2018, 646, 12–19.]. Поиск доступных способов улучшения качественного состава молока продуктивных животных (КРС и МРС) основанный на изучение генетических и эпигенетических механизмов является актуальной задачей для молочного скотоводства. Проект направлен на изучение особенностей качественного состава молока, уровень экспрессии миРНК у основных молочных пород, используемых в Ленинградской области: черно-пестрой с высокой долей кровности по голштинской, айрширской породе КРС и коз зааненской породы. В ходе реализации проекта также будут проведены полногеномные исследования по выявлению особенностей аллелофонда айрширской породы Ленинградской области. Выбор данной породы обоснован тем, что по своим продуктивным качествам она вполне может конкурировать с голштинской породой, и отличается рядом уникальных качеств (жирномолочность, белковомолочность, маститоустойчивость, продуктивное долголетие). Научной основой для решения данной проблемы является комплексный подход, включающий использование генетических, геномных и биоинформационных технологий, анализ молока на основе инфракрасной спектрометрии и проточной цитометрии. Проект имеет прикладную направленность в плане разработки эффективных программ разведения пород молочного направления продуктивности в целях обеспечения стабильного роста производства молока и повышения качества производимой продукции. Выполнение предлагаемого Проекта внесёт вклад в развитие геномных оценок молочного скота.
  • 1
  • 2

Контакты

142132, Московская область, Городской округ Подольск, поселок Дубровицы, дом 60
Тел. +7 (4967) 65-11-63
Факс: +7(4967) 65-11-01
E-mail: priemnaya-vij@mail.ruinfo@vij.ru

Copyrights

2005- © ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста
Все права защищены

Разработка и поддержка сайта:
Отдел научно-информационного обеспечения и международного сотрудничества

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru