Генетические ресурсы локальных пород свиней представляют собой важнейший источник генетического разнообразия, которое необходимо для устойчивого развития систем производства свинины в будущем в непредсказуемо меняющихся условиях (экономических, экологических и геополитических). Однако ориентация современного свиноводства на разведение нескольких узкоспециализированных пород свиней может привести к значительному снижению биоразнообразия вида Sus scrofa. По этой причине поиск вариантов, которые были утрачены в коммерческих трансграничных породах из-за интенсивного искусственного отбора и которые все еще присутствуют в геномах локальных пород свиней, является важным шагом для того, чтобы в полной мере обеспечить будущие поколения людей необходимой генетической основой свиноводческих ресурсов для поддержания их жизнедеятельности.
Интенсивное развитие методов молекулярной генетики в последние два десятилетия позволило секвенировать полный геном свиней, включая митохондриальный геном, и разработать ДНК-чипы, содержащие от нескольких десятков тысяч до нескольких сотен тысяч маркеров - однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). Кроме того, внедрение современных эффективных протоколов выделения ДНК из останков млекопитающих (зубов и костей) позволяет применять высокопроизводительные технологии для изучения древних и музейных образцов.
Сравнительный анализ современных и музейных образцов локальных и трансграничных пород позволит более точно выявить изменения, вызванные селекционным давлением. Вовлечение в анализ образцов диких кабанов станет мощным инструментом для выявления следов интрогрессии в генофонде локальных российских и китайских пород свиней и, следовательно, будет способствовать лучшему пониманию закономерностей генетической истории свиней в Евразии, которое будет дополнено анализом полных последовательностей митохондриального генома. Кроме того, исследования могут выявить новые гены, которые присутствуют у диких кабанов и отсутствуют у пород домашних свиней, связанные с признаками, способствующими повышению адаптационных качеств и выживаемости.
Таким образом, вклад в фундаментальные и прикладные исследования будет сделан в следующих областях:
1) Свиноводство (актуальная информация для сохранения и выбора стратегий селекции локальных пород свиней, геномной селекции, разведения и улучшения существующих пород свиней)
2) Генетика (выявление геномных регионов и генов, лежащих в основе позитивного давления отбора и связанных с постдоместикационными трансформациями свиней, изучение интрогрессии на геномном уровне)
3) Молекулярно-эволюционные исследования (изучение истории локальных пород свиней, поиск предковых геномных элементов от дикого кабана в геномах свиней, извлеченных из музейных образцов)
4) Экология (сохранение приоритетов).
Для достижения поставленных целей за счет взаимодополняющего использования методологий и материалов обе исследовательские группы ученых проведут отбор и анализ проб локальных пород свиней, а также диких кабанов.
Наши выводы могут привлечь внимание к уязвимости глобальных генетических ресурсов и к необходимости своевременных действий по их изучению и анализу их генетического потенциала, что повысит способность человечества адаптироваться к изменению климата. Мы считаем, что наши результаты будут полезны как в определении текущей политики разведения трансграничных пород, так и для разработки научно-обоснованных продуманных программ по сохранению генетических ресурсов локальных пород свиней.

Локальные породы животных, сформированные в течение многовековой истории, являются носителями уникальных аллелей и аллельных сочетаний, обеспечивающих их способность хорошо адаптироваться к природно-климатическим условиям зон разведения и эффективно использовать локальные кормовые ресурсы. На территории России и Беларуси в течение многовековой истории были сформированы массивы молочного красного скота (красный горбатовский скот России и красный белорусский скот Беларуси), характеризующиеся высоким качеством получаемой от них продукции, обеспечивающей нутриентное разнообразие, наиболее полно отвечающее потребностям человека в качественной, здоровой и безопасной пище. Однако, в настоящее время численность этих пород сократилась до критической. Так, поголовье красного горбатовского скота насчитывает сегодня около 1100 голов, при этом на долю чистопородных животных приходится не более 10%. Размер популяции красного белорусского скота составляет всего 260 голов, включая 106 коров. Проведенные ранее полногеномные исследования показали, что обе вышеназванные породы скота являются носителями уникального аллелофонда, отличающего их от всех других красных пород скота Bos Taurus, однако молекулярные механизмы, детерминирующие уникальные фенотипические особенности красного горбатовского и красного белорусского скота, включая повышенную устойчивость к заболеваниям (маститам и лейкозу) и сыродельные свойства молока, остаются до сих пор не изученными. Исходя из вышеизложенной актуальности, целью настоящего проекта является поиск молекулярных детерминант, определяющих биологические особенности и хозяйственно-ценные фенотипы красного горбатовского и красного белорусского скота. В ходе выполнения проекта будет уточнено материнское происхождение красного горбатовского и красного белорусского скота на основе определения и анализа полной последовательности митохондриальной ДНК. На основании анализа полученных полногеномных данных будут определены геномные регионы, находящиеся под давлением отбора, выполнена структурная и функциональная аннотация генов, локализованных внутри идентифицированных регионов, а также анализ обогащения идентифицированного списка генов генами с определенными молекулярными функциями. Будут проведены сравнительные исследования расширенного компонентного состава и свойств молока коров. Изучены полногеномные ассоциативные исследования, по результатам которых будут идентифицированы полиморфизмы, достоверно ассоциированные с качественными и количественными характеристиками молока коров изучаемых пород. Будет определен спектр генов-кандидатов, детерминирующих состав молока коров красной горбатовской и красной белорусской пород в сравнительном аспекте; выполнен анализ молекулярных функций идентифицированных генов-кандидатов в аспекте детерминирования состава и свойств молока коров. На основании анализа объединенной выборки генотипических и фенотипических данных будет определен спектр потенциальных ДНК-маркеров для использования в программах селекции красного скота России и Беларуси. Результаты проекта послужат научной основой для разработки программ селекции красной горбатовской и красной белорусской пород, направленных на генетическое совершенствование их хозяйственно-полезных качеств, а также сохранение их аллелофонда и уникальных биологических особенностей.

 

Старение яичников является самым ранним событием в общем процессе старения живых организмов. У кур-несушек снижение интенсивности яйцекладки, связанное с возрастом, инициируется уже через 65-70 недель жизни, что сокращает срок их продуктивного использования и служит фактором, тормозящим темпы развития яичного птицеводства. В этой связи особую значимость представляет вопрос о механизмах, в первую очередь эндокринных, контролирующих овариальное старение у домашней птицы. Как известно, гормоны щитовидной железы оказывают плейотропные эффекты у позвоночных, регулируя рост, развитие и функции многих органов, включая гонады. Любые тиреоидные патологии (как гипо-, так и гипертиреоз) могут приводить к нарушениям в функционировании репродуктивной системы, в первую очередь ее овариальных компонентов. При этом тиреоидные гормоны воздействуют на различные канонические сигнальные пути, вовлеченные в физиологическое старение яичников. Однако до сих пор нет ясной информации о роли этих гормонов в возрастном ухудшении репродуктивной функции самок. Представленный проект направлен на решение фундаментальной проблемы биологии развития, связанной с изучением эндокринных механизмов регуляции старения яичников, а также с идентификацией факторов, отвечающих за защиту яичников от преждевременного старения. Объектом исследования будет служить яичник домашних кур (Gallus domesticus), что обусловлено особой актуальностью вопроса разработки новых подходов к продлению их продуктивного долголетия для повышения экономической эффективности яичного птицеводства. В рамках проекта впервые ставится задача изучить пути участия различных компонентов тиреоидной системы в регуляции фолликулогенеза и их роль в овариальном старении. Проектом предусматривается провести мониторинг возрастных изменений продукции гормонов тиреоидной оси, обеспеченности организма микроэлементами, необходимыми для их синтеза и конверсии, и экспрессии факторов, отвечающих за их биодоступность для клеток преовуляторных фолликулов. Также предполагается сравнить содержание в крови гормонов тиреоидной системы, а также экспрессию в фолликулярных клетках их рецепторов и ферментов периферического метаболизма на разных стадиях овуляторного цикла в период максимальной интенсивности яйцекладки и в период ее последующего снижения. Кроме того, планируется исследовать in vitro характер и механизмы влияния трийодтиронина (Т3), наиболее активной формы тиреоидных гормонов, на стероидогенную и пролиферативную активность фолликулярных клеток и их резистентность к апоптозу в начале и в конце периода продуктивного использования. Реализация проекта позволит впервые: 1) идентифицировать наиболее важные изменения в функционировании тиреоидной оси в процессе репродуктивного старения; 2) провести анализ взаимосвязи между преовуляторной волной репродуктивных гормонов и активностью тиреоидной системы в зависимости от возраста кур-несушек; 3) охарактеризовать функциональную роль трийодтиронина в регуляции роста и развития преовуляторных фолликулов у птиц разного возраста; 4) определить сигнальные пути, активируемые трийодтиронином в фолликулярных клетках молодых и репродуктивно постаревших кур. В результате выполнения предлагаемого проекта будут получены новые знания о роли тиреоидной системы в регуляции процессов, связанных с возрастным ухудшением функции яичника у домашней курицы, что будет способствовать пониманию фундаментальных механизмов, лежащих в основе эндокринного контроля репродуктивного старения. Полученная информация может служить научной основой для разработки новых подходов к продлению продуктивного долголетия и, следовательно, срока промышленного использования кур-несушек. Кроме того, исследование роли тиреоидной системы в репродуктивном старении на модели яичника кур позволит получить новые знания, которые могут быть использованы для торможения преждевременных возрастных изменений, приводящих к бесплодию у человека.

Основной задачей заявляемого мультидисциплинарного проекта, объединяющего современные биохимические, микробиологические, молекулярно-генетические и зоотехнические подходы и методы является получение новых знаний в области прижизненного формирования и повышения качества продукции птицеводства. При этом ставятся цели фундаментального изучения процессов обмена веществ, антиоксидантной защиты, иммунной системы в организме, качественного состава мяса птицы, как основы создания системы управления качеством продукции на основе современных достижений в области биохимии и физиологии питания, микробиологии и молекулярной биологии. Опираясь на результаты, полученные в проведенных исследованиях, а также достижениях других российских и зарубежных ученых, ставится цель изучения механизмов повышения антиоксидантного статуса животных и качества получаемой продукции (мясо) кур с использованием в питании перспективных антиоксидантов (адаптогенов различной природы). Используя элементы нутригеномики, планируется определить влияние обогащения рационов птицы природными антиоксидантами на экспрессию генов-кандидатов, отвечающих за антиоксидантные свойства организма и иммунитет. В задачи проекта также входит выявление корреляций между определяемыми параметрами физиолого-биохимического статуса организма кур, включая биохимию крови, показатели антиоксидантной защиты (АОЗ), неспецифического иммунитета, гормонального статуса и биохимического состава мяса с последующим созданием модели управления качеством получаемой мясной продукции, в том числе посредством изучения элементов питания. Внедрение и апробация результатов позволит на современном уровне уточнить механизмы формирования, оценки и повышения резистентности организма птицы, улучшить показатели АОЗ, что является основой получения качественной продукции птицеводства. Актуальность данной работы связана с потребностью современного общества в высококачественной животноводческой и птицеводческой продукции как основы здоровья основного потребителя. Заявляемый проект носит комплексный характер, а фундаментальные результаты исследований будут направлены на получение устойчивого к заболеваниям поголовья птицы и мяса птицы, характеризующегося высокой биологической полноценностью и потребительскими свойствами. Полученные данные и рекомендации по их использованию найдут применение в практике птицеводства как для оценки состояния здоровья, так и в разработке элементов технологии кормления птицы, выращиваемой на мясо. Научная новизна исследований по заявляемому проекту заключается в комплексном подходе к оценке формирования качественных характеристик мяса бройлеров современных интенсивно растущих кроссов на основе проведения современных молекулярно-генетических, биохимических, микробиологических, химико-аналитических и зоотехнических исследований. Результаты исследований позволят получить новые знания о метаболических путях и молекулярно-генетических механизмах формирования качества мяса птицы и способах его регуляции с применением в питании антиоксидантов. Сочетание разнообразных и взаимодополняющих методов позволит получить фундаментальные знания о формировании биологических и потребительских свойств мяса. Будет сформирована единая база данных по всем результатам, полученным в рамках проекта, и проведена их компьютерная обработка статистическими методами анализа. На завершающем этапе выполнения проекта будут разработаны референсные значения биохимических и гормональных показателей в организме птицы, которые послужат для практиков руководством оценки состояния здоровья организма бройлеров современных интенсивно растущих кроссов. Будет предложен способ кормления сельскохозяйственной птицы, способствующий улучшению качества мяса. Таким образом, проект имеет как фундаментальное, так и прикладное значение.