Отчет по проекту № 14-36-00039 (РНФ)

Отчетный материал


2017 год
Поддерживание биоразнообразия сельскохозяйственных животных является ключевым элементом в обеспечении устойчивости экосистемы в целом и сельского хозяйства, в частности. Благодаря развитию методов молекулярной генетики становится возможным получение более объективных данных о состоянии и динамике биоразнообразия не только на генном, но и на геномном уровне. Целью проекта является оценка роли генетического разнообразия в обеспечении биологического разнообразия, включая нутриентное разнообразие. Нами сформулировано пять задач, последовательное решение которых служит достижению поставленной цели. Спектр запланированных работ включает (1) изучение современного аллелофонда видов и пород сельскохозяйственных животных с использованием ДНК-маркеров, включая такие мощные инструменты генетического анализа как полногеномное генотипирование по нескольким десяткам тысяч SNP (Bovine SNP 50 BEadChip, Ovine SNP50 BeadChip) и сотням тысяч SNP (Bovine HD BeadChip, Ovine HD BeadChip) и NGS секвенирования; (2) изучение аллелофонда родственных диких видов как носителей новых типов генетической изменчивости, отсутствующих у домашних видов и потенциально-значимых для создания новых селекционных форм; (3) изучение возможности повышения генетического разнообразия домашних животных посредством интродукции диких видов (на примере созданной модельной популяции гибридов домашних овец и архара с разной долей кровности исходных родительских форм); (4) разработку методов, обеспечивающих максимальную реализацию генетического потенциала новых гибридных форм животных, на основании проведения комплексных физиолого-биохимических и микробиологических исследований (включая эксперименты на фистульных животных); (5) изучение связи генетического разнообразия с биологическим разнообразием, включая нутриентное разнообразие. В 2017 году в результате проведенных исследований на расширенной выборке получены новые данные о состоянии аллелофонда видов и пород сельскохозяйственных животных (крупного рогатого скота, овец, северных оленей) на полногеномном уровне. Выполнен анализ результатов в аспекте исторического происхождения пород и направлений селекционно-племенной работы с породами. Полученные данные составят методическую основу для поиска локусов, находящихся под давлением отбора на этапе 2018 года. С целью идентификации новых видов изменчивости проведены исследования родственных диких видов, дающих плодовитое потомство с домашними видами – с овцами (архары, муфлоны, снежные бараны) и северными оленями (дикий северный олень). Показана возможность дифференциации домашних и диких видов с использованием набора полиморфных SNP, отобранного из полногеномного набора SNP, разработанного для домашних видов животных. В сравнительных исследованиях определены SNP, являющиеся полиморфными, как для домашних, так и для диких видов («древние» SNP). На основании результатов анализа полногеномных данных реконструирована демографическая история изучаемых популяций диких видов. Продолжены исследования генетических, биологических и продуктивных особенностей модельной популяции гибридных овец, полученных в поколениях возвратных скрещиваний романовской породы овец и архара. Изучена динамика аллелофонда на полногеномном уровне. Показано сохранение аллелей, специфических для дикого вида, в процессе возвратных скрещиваний. В результате исследования роста и развития гибридных овец определены целевые параметры отбора для формирования племенного ядра. По результатам комплексных физиолого-биохимических и микробиологических исследований фистульных животных установлено положительное влияние повышения ввода кальция и фосфора в рацион гибридных овец на потребление питательных веществ рациона во взаимосвязи с усилением ферментативных и микробиальных процессов в рубце. Полученные данные будут использованы для разработки норм и программ кормления гибридных овец, направленных на максимальную реализацию их генетического потенциала. Установлено изменение нутриентного состава мясного сырья, полученного от гибридных овец в сравнении с чистопородными романовскими овцами. Отмечено более высокое содержание белка и меньшее содержание жира, а также более высокое содержание золы в мясе гибридных овец. По результатам изучения жирнокислотного состава жира установлено более высокое качество жира гибридных овец по сравнению с контрольными. Полученные результаты подтверждают возможность повышения разнообразия нутриентов в пищевой продукции посредством повышения генетического разнообразия за счет интродукции диких видов.

2018 год

Проведены дополнительные исследования и обобщены результаты двухлетних исследований аллелофондов пород сельскохозяйственных животных разных видов (крупный рогатый скот, овцы, северные олени) и родственных им диких видов (дикие виды Ovis, зубры, северные олени), а также генетических, биологических и продуктивных особенностей межвидовых гибридов домашних и диких Ovis. Выполнено пополнение базы данных геномной вариабельности крупного рогатого скота полногеномными SNP-генотипами отечественных пород (черно-пестрая, истобенская) и зарубежных пород, предположительно участвующих в формировании отечественного генофонда (красная белорусская, тукско-циллертальская, старый тип бурой швицкой породы). В целом, созданная в ходе выполнения проекта база данных геномной вариабельности содержит полногеномные SNP генотипы 408 образцов 24 пород крупного рогатого скота. На основании полногеномного анализа 35874 полиморфных SNP, прошедших контроль качества и фильтрацию, получены данные о биоразнообразии, генетической структуре и филогенетических связях 10 отечественных пород крупного рогатого скота в сравнении с 38 породами скота, разводимыми в Евразии. Установлено, что холмогорская, ярославская, тагильская, красная горбатовская и бестужевская породы представляют собой наиболее ценный национальный генетический ресурс как сохранившие наиболее значительную часть своих исходных предков. Исследование «отпечатков селекции» в геноме отечественных молочных пород скота по сравнению с голштинской, а также с калмыцкой и якутской породами показало наличие множественных локусов, находящихся под давлением отбора. Такие локусы были локализованы, главным образом, на хромосомах BTA4, BTA5, BTA7, BTA8, BTA10, BTA13, BTA14, BTA16, BTA20, BTA22, BTA28. Аннотация генов выявила ассоциацию каузальных SNP с показателями роста, репродуктивными качествами, иммунитетом. Дана характеристика демографической истории, филогенетических связей и генетической структуры 25 отечественных пород овец в сравнении с 58 мировыми породами с использованием полногеномного набора SNP. Установлено наличие общих предков у российских тонкорунных пород овец с мериносами различного происхождения, у полутонкорунных пород – с овцами пород ромни-марш и линкольн, у жирнохвостых пород – с породами овец Китая и Юго-западной Азии. В результате поиска «отпечатков селекции», проведенного на объединенной базе данных высокоплотных (600K) генотипов, полученных в рамках выполнения настоящего проекта (9 пород) и проекта № 16-14-00090 (6 пород), показано наличие в геноме российских пород овец множественных регионов, находящихся под вероятным действием отбора, и содержащих гены, связанные с морфологией, адаптацией и доместикацией, качеством и настригом шерсти, ростом и потреблением корма, воспроизводительными качествами. Полученные нами результаты являются научной основой для разработки программ сохранения отечественных генетических ресурсов крупного рогатого скота и овец. Для характеристики изменчивости родственных диких видов, имеющей потенциальное значение для повышения биоразнообразия домашних видов, проведены исследования генетической структуры Якутской популяции Ovis nivicola на основании анализа полиморфизма полных митогеномов и полногеномного SNP анализа. Показано, что популяция снежного барана генетически структурирована по географическому признаку. Установлено существование внутри якутской популяции, по крайней мере, двух различных подвидов снежного барана, являющихся носителями разных типов изменчивости. Дана характеристика типов изменчивости Ovis nivicola, отсутствующих у домашних овец. Сравнительные исследования домашних (эвенская, эвенкийская и чукотская породы) и диких северных оленей (тундровая якутская популяция) позволили выявить «отпечатки селекции» в геноме домашней и дикой форм. Аннотация локусов, в которых были локализованы каузальные SNP, показала, что под давлением отбора находились гены, ассоциированные с ростом, ангиогенезом, репродукцией, эмбриогенезом, дифференцировкой клеток, заживлением ран, пролиферацией клеток, апоптозом, иммунным ответом, кардиомиопатией, нейрональной регуляцией. Впервые на полногеномном уровне дана характеристика биоразнообразия и генетической структуры отечественной популяции зубра. Показана возможность использования полногеномного SNP анализа для прогнозирования высокой степени инбридинга у индивидуумов зубра. На основании результатов исследований даны предложения по программе разведения зубра с учетом геномной степени инбридинга, направленные на повышение уровня генетического разнообразия в популяции. В рамках изучения возможности повышения генетического разнообразия домашних животных посредством интродукции диких видов продолжено создание модельной популяции гибридов домашних овец и архара с разной долей кровности исходных родительских форм. Для поддержания модельной популяции получены неродственные гибриды F1 от осеменения романовских овец семенем архара. Анализ показателей роста и развития гибридного потомства, полученного от скрещивания домашних овец с архаром, с различной долей кровности по дикому виду и различным сочетанием пород домашних овец (всего 6 различных сочетаний) показал преимущество в росте (живая масса) и развитии (8 промеров тела) молодняка, несущего от 6,25 до 12,5% крови дикого вида. Для каждой из созданных гибридных форм определены целевые параметры отбора животных в племенное ядро. При выборе параметров исходили из жесткости отбора 1:3 для самок и 1:5 для самцов. Создано племенное ядро гибридных маток и баранов для разведения. Выполнено исследование количественных и качественных характеристик мясного сырья, получаемого от гибридных животных разных генотипов с 6,25% крови архара. Показано, что в образцах мяса животных всех групп содержание наиболее дефицитных аминокислот, таких как триптофан и лизин, превышало значения в «идеальном» белке на 27-34 и 47,8-48,7%, соответственно. Исследования жирнокислотного состава жировой ткани показали более высокое содержание ненасыщенных жирных кислот в пробах жировой ткани животных, несущих кровь дикого вида. На основании результатов проведенных исследований состава мясного сырья гибридных животных создан "нутриентный паспорт", в котором отражено содержание различных нутриентов в мышечной и жировой ткани гибридных овец разных генотипов.

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

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