Аннотация к проекту № 19-76-20012 (РНФ)

Сельскохозяйственные генетические ресурсы являются биологическим капиталом, крайне необходимым для развития систем производства будущего. Локальные породы скота в течение многовековой истории сформировали уникальный аллелофонд, приспособившись к местным природно-климатическим условиям, приобретя устойчивость к неблагоприятным факторам среды, развив характеристики, наиболее полно отвечающие потребностям человека в высокоценной и здоровой пище. На фоне наблюдаемого изменения климата, роста техногенной нагрузки, а также потребности в системах производства органической продукции, такие породы являются незаменимым источником изменчивости и основой устойчивости систем сельскохозяйственного производства в будущем. Вместе с тем, наблюдаемое драматическое снижение численности локальных пород скота, искусственная селекция по ограниченному числу признаков и широкое использование кроссбридинга может привести к невосполнимой потере аллелей и аллельных сочетаний, ассоциированных с их уникальными адаптационными свойствами и качественными характеристиками продукции. Решение вышеназванной проблемы требует проведения комплексных молекулярно-генетических исследований эволюции генофондов сельскохозяйственных животных, выявления аутентичных геномных компонентов, сохранившихся в отечественных породах в процессе их адаптации к локальным природно-климатическим условиям зон разведения. Идентификация на геномном уровне исходных аллелей и уникальных аллельных сочетаний, носителями которых являются такие породы, имеет особую актуальность для разработки научно-обоснованных программ их разведения, направленных на повышение продуктивных качеств при сохранении исходных специфических аллелей и гаплотипов, свойственных отечественным породам. Сохранение изменчивости отечественных пород необходимо для развития устойчивых систем производства будущего в меняющихся условиях внешней среды и роста потребностей человека в качественной, здоровой и безопасной пище. Вместе с тем, следует отметить, что исследование современных популяций российских пород скота даже с использованием такого мощного инструмента как полногеномный SNP-анализ не всегда позволяет однозначно интерпретировать полученные результаты с точки зрения демографической истории пород. Это связано с тем, что аллелофонд современных популяций как российских пород, так и пород, предположительно принимавших участие в их формировании, в процессе развития подвергся существенным изменениям. С одной стороны, это вызвано влиянием меняющихся условий внешней среды, с другой стороны, корректировкой направлений и методов селекции. Практикуемая в последние десятилетия интенсивная селекция по ограниченному числу признаков, несомненно, способствовала закреплению в популяциях аллелей, положительно ассоциированных с селектируемыми признаками, и элиминации ряда других аллелей, являющихся нейтральными или находящихся в отрицательной зависимости по отношению к селектируемым признакам. Другой причиной, затрудняющей идентификацию аутентичных генетических компонентов у современных популяций отечественного скота, является практикуемое в последние десятилетия активное использование кроссбридинга с высокопродуктивными трансграничными породами. Информационная значимость результатов исследований демографической истории пород, полученных с использованием молекулярно-генетических методов, может быть существенно повышена за счет вовлечения в исследования исторических образцов ДНК животных, существовавших до начала использования интенсивной селекции (до середины XX века). Источником ДНК для проведения такого рода исследований могут стать образцы костной ткани черепов, сохраняемых в краниологических коллекциях. Целью проекта является изучение изменчивости генофондов отечественных пород крупного рогатого скота на основании проведения комплексных сравнительных молекулярно-генетических исследований современных и исторических (музейных) образцов. В проведении исследований в качестве источника ДНК будут использованы современные образцы (кровь, ушные выщипы), полученные от животных отечественных пород крупного рогатого скота, а также исторические образцы (костная ткань), полученные из черепов, хранящихся в музее животноводства имени Е.Ф. Лискуна. Коллекция черепов музея насчитывает более 350 образцов черепов более 20 локальных популяций скота. Для получения более объективной информации будут исследованы различные типы полиморфизмов, включая микросателлиты, полиморфизмы митохондриальной ДНК, выявляемые на основе NGS-анализа полных митохондриальных геномов, однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), идентифицируемые на основе полногеномного анализа с использованием ДНК-чипов высокой плотности. В результате комплексных молекулярно-генетических исследований современных и исторических образцов отечественных пород крупного рогатого скота и привлечения информации о полногеномных генотипах других евразийских пород (данные являются общественно-доступными) будет уточнена демографическая история пород России (ярославская, холмогорская, черно-пестрая, калмыцкая, якутская и др.) и оценена доля аутентичной геномной компоненты, сохранившаяся в современных популяциях. Будут определены регионы генома, подвергшиеся наибольшим изменениям вследствие адаптации к меняющимся условиям внешней среды и проводимой в течение последних десятилетий селекции на повышение уровня продуктивности; выполнена функциональная аннотация генов, локализованных внутри или в непосредственной близости от регионов, находящихся под давлением отбора. Полученные данные будут сопоставлены с результатами исследований других евразийских пород крупного рогатого скота и послужат основой для разработки программ маркер-ориентированной и геномной селекции отечественных пород. На основании обобщения результатов исследований по проекту будут даны предложения по разработке программ разведения отечественных пород, направленных на повышение уровня продуктивных показателей при сохранении уникальности их аллелофонда. Результаты исследований исторических образцов будут использованы в качестве эталона при определении генофондного статуса современных популяций скота, а также для идентификации в современных популяциях животных, являющихся носителями уникальных аутентичных аллелей или аллельных сочетаний. Результаты проекта будут востребованы в селекции, при разработке программ разведения отечественных пород скота, в том числе посредством кроссбридинга. Использование полученной геномной информации позволит, с одной стороны, сохранить аутентичность отечественных пород, с другой стороны, обеспечить рост продуктивных показателей при сохранении адаптационных качеств. Результаты исследований по проекту составят научную основу для создания устойчивых систем производства продукции животноводства и разработки программ консервации генетических ресурсов, необходимых для развития систем производства будущего, а также найдут применение при определении мишеней для геномного редактирования. Применение в исследованиях широко используемых стандартизированных молекулярно-генетических методов, позволит интегрировать полученные нами результаты с данными ведущих зарубежных лабораторий, что послужит основой для развития международных коллабораций.