Образец
UDC 539.1.047:575.224
Genetic Structure of Karachai Horses on issr-pcr Markers
Valery I. Glazko a, b , * , Timur A. Erkenov a , Tatina T. Glazko a, b , Khisir M. Dzatoev c
a Russian State Agrarian University – MAA named after K.A. Timiriazev, Moscow, Russian Federation
b Centre of Experimental Embryology and Reproductive Biotechnologies RAAS, Moscow, Russian Federation
c Ministry of Agriculture of Karachai-Cherkes Republic, Russian Federation
* Corresponding author
E-mail addresses: (V.I. Glazko)
Abstract
Loss of biodiversity, irreversible extinction of local gene pools of native species, highly adapted to local agro-ecosystems requires the development of methods to identify the unique features of domestic genetic resources of farm animals. In this regard, in the present work the studies of the gene pool of representatives of the national Karachai breed horses, characterized by adaptation to conditions of mountain hypoxia, was carried out. The analysis of the genotypes of the 43 loci from 47 mares, 47 year-old fillies and 6 stallions with the use of methods for genotyping on the amplification products of the horse genome DNA fragments, flanked by inverted repeats of microsatellite loci (AG)9C, (GA)9C and (GAG)6C with the using of the polymerase chain reaction (Inter-Simple Sequence Repeats – ISSR-PCR markers). The data obtained indicate a high degree of consolidation of the studied groups of animals, it was found that the average index of genetic identity between animals is 0.9345. The relatively high polymorphism of amplification product spectra obtained with the using as primer the sequence (GA)9C. In all spectra only 13 loci from 43 ones were polymorphic and only 5 of them were involved in the subdivision of the investigated animals on the genetic distances to the two clusters. Given the genotypes of stallions can be expected that the differentiation between one-year-old fillies due to their different contribution stallions in the formation of their gene pools.
Keywords: Karachai breed horses, the spectra of amplification products, genetic differentiation, ISSR-PCR markers, consolidation.
1. Введение
Одной из центральных проблем животноводства является сокращение в мировом масштабе генетических ресурсов животных сельскохозяйственных видов. По данным FAO, в месяц происходит исчезновение в среднем одной породы. В особой опасности находятся местные породы. Сокращение породного разнообразия происходит с высокой скоростью, в частности, у домашней лошади утрачено около 87 пород из них 71 порода – Европы и Кавказа (FAO, 2007). По данным FAO, на долю России приходится десятая часть мировых породных ресурсов коневодства. Локальные породы лошадей представляют интерес как несущие в своем геноме редкие аллели, ассоциированные с их приспособленностью к условиям среды обитания, и как резерв генетического разнообразия (Hendrickson, 2013; Khrabrova, 2011; Zaitseva, 2010). Следует отметить также, что сокращение местных пород сказывается на соответствующих экосистемах, в которых копытные являются ландшафт образующими видами (Kalinitchenko et al., 2014; Kalinitchenko et al., 2016).
2. Материалы и методы
В исследования включены образцы крови карачаевских лошадей ООО «Плем-Репродуктора «Ахтамас» (100 голов). ООО «Ахтамас» расположено в станице Сторожевой Зеленчукского района Карачаево-Черкесской Республики. В анализ вошли 47 кобыл и 6 жеребцов рождения 1998–2008 годов (53 головы), а также кобылки, рождения 2014 года (47 голов в возрасте 1 год). Статус племенного репродуктора с правом осуществления деятельности в области племенного животноводства и внесением в единый государственный Регистр племенных хозяйств России ООО «Ахтамас» получило в 2004 г.
Образцы крови получали из яремной вены животных, помещая в индивидуальные пробирки с предварительно добавленными калийными солями ЭДТА (Vacuette K3EDTA). После взятия проб крови их сохраняли на холоде (не замораживая). Из образцов крови геномную ДНК выделяли с помощью коммерческого набора реагентов «ДНК-Экстран-1» (Синтол, Россия) в соответствии с рекомендациями производителя. Процесс выделения включал лизис эритроцитов и ядер клеток, осаждение ДНК изопропанолом и промывку 70 % этанолом с окончательным растворением в бидистиллированной воде или буфере ТЕ. После выделения определяли концентрацию ДНК в растворе с помощью спектрофотометра, количество ДНК составляло от 1,5 до 200 мкг при концентрациях от 15 до 2000 нг/мкл.
Все использованные праймеры были синтезированы по заказу фирмой Синтол, Россия. В качестве праймеров для полилокусного генотипирования по фрагментам ДНК, фланкированным инвертированными повторами микросателлитов (Inter-Simple Sequence Repeats – ISSR-маркеры) применялись ди- и тринуклеотидные микросателлиты с якорными нуклеотидами – (AG)9C, (GA)9C и (GAG)6C.
3. Результаты и их обсуждение
В результате выполненных исследований, получены следующие данные. Спектры продуктов амплификации с использованием в качестве праймеров последовательностей (AG)9C, (GA)9C и (GAG)6C существенно отличались друг от друга, как по количеству получаемых ампликонов, их длинам (в парах нуклеотидов), так и по их полиморфизму (Таблица 1, рис. 1–3). Наиболее полиморфные спектры получены у исследованных групп лошадей при использовании в полимеразной цепной реакции последовательности (GA)9C.
Суммарно по трём праймерам в спектрах амплификации было получено 43 четко воспроизводимых локуса, из которых 13 оказались полиморфными. Общая доля полиморфных локусов составила 30,2 %, усреднённое значение индекса PIC по трём праймерам составило 0,112 (Таблица 1). На основании данных о распределении ампликонов по спектрам амплификации по методу Нея (Nei, 1972) были определены генетические дистанции между исследуемыми лошадьми, а также между каждой отдельной особью и остальной частью выборки. Среднее значение генетической дистанции между образцами было 0,0683; среднее значение генетической идентичности между образцами – 0,9345.
4. Заключение
Полученные результаты показывают высокую консолидированность лошадей карачаевской породы по 43 локусам ISSR-PCR маркеров. Это позволяет предположить разный вклад в воспроизводство кобыл жеребцов, отличающихся по некоторым генотипам в спектрах этих маркеров.
Литература
FAO, 2007 – The State of the World’s Animal Genetic Resources for Food and Agriculture (2007). Edited by Barbara Rischkowsky & Dafydd Pilling. Rome, 540 p.
Hendrickson, 2013 – Hendrickson S.L. (2013). A genome wide study of genetic adaptation to high altitude in feral Andean horses of the paramo // BMC Evol Biol., Vol. 13, 273. DOI: 10.1186/1471-2148-13-273.
Kalinitchenko et al., 2014 – Kalinitchenko V.P., Batukaev A.A., Zinchenko V.E., Zarmaev A.A., Magomadov A.S., Chernenko V.V., Startsev V.F., Bakoev S.U., Dikaev Z.S. (2014). Biogeosystem technique as a method to overcome the Biological and Environmental Hazards of modern Agricultural, Irrigational and Technological Activities // Geophysical Research Abstracts, Vol. 16, EGU General Assembly. Vienna. DOI: EGU2014-17015.
Kalinitchenko et al., 2016 – Kalinitchenko V., Batukaev A., Zarmaev A., Startsev V., Chernenko V., Dikaev Z., Sushkova S. (2016). Biogeosystem technique as the way to certainty of soil, hydrosphere, environment and climate // Geophysical Research Abstracts, Vol. 18, EGU General Assembly, Vienna, DOI: EGU2016-3419.
Khrabrova, 2011 – Khrabrova L.A. (2011). Theoretical and practical aspects of genetic monitoring in breeding – Thesis of diss. Agricultural Sciences, Divovo, Government of all-Russian Research Institute of Horse Breeding of Russian Agrarian Academy, 26 p.
Nei, 1972 – Nei M. (1972). Genetic distance between populations // Amer. Naturalist, Vol. 106, No 949, pp. 283–2927.
Parphenov, Khotov, 2010 – Parphenov V.A., Khotov V.H. (2010). State Studbook horses of Karachai breed. Ministry of Agriculture of Russian Federation, Moscow, Russian State Agrarian University – MTAA, Vol. 6.
Voronkova et al., 2011 – Voronkova V.N., Tsendsuren Tsedev, Sulimova G.E. (2011). Comparative Analysis of the Informativeness of ISSR Markers for Estimating Genetic Diversity of Horse Breeds // Genetika, Vol. 47, No 8, pp. 1131–1134.
Zaitseva, 2010 – Zaitseva M.A. (2010). Breed specific features of microsatellite allele DNA of horses stud and local breeds – Thesis of diss. Agricultural Sciences, Divovo, Government of all-Russian Research Institute of Horse Breeding of Russian Agrarian Academy, 24 p.
Zietkiewicz et al., 1994 – Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. (1994). Genome fingerprinting by sequence repeat (SSR) anchored polymerase chain reaction amplification // Genomics, Vol. 20, pp. 176–183.
References
FAO, 2007 – The State of the World’s Animal Genetic Resources for Food and Agriculture (2007). Edited by Barbara Rischkowsky & Dafydd Pilling. Rome, 540 p.
Hendrickson, 2013 – Hendrickson S.L. (2013). A genome wide study of genetic adaptation to high altitude in feral Andean horses of the paramo. BMC Evol Biol., Vol. 13, 273. DOI: 10.1186/1471-2148-13-273.
Kalinitchenko et al., 2014 – Kalinitchenko V.P., Batukaev A.A., Zinchenko V.E., Zarmaev A.A., Magomadov A.S., Chernenko V.V., Startsev V.F., Bakoev S.U., Dikaev Z.S. (2014). Biogeosystem technique as a method to overcome the Biological and Environmental Hazards of modern Agricultural, Irrigational and Technological Activities. Geophysical Research Abstracts, Vol. 16, EGU General Assembly. Vienna, DOI: EGU2014-17015.
Kalinitchenko et al., 2016 – Kalinitchenko V., Batukaev A., Zarmaev A., Startsev V., Chernenko V., Dikaev Z., Sushkova S. (2016). Biogeosystem technique as the way to certainty of soil, hydrosphere, environment and climate. Geophysical Research Abstracts, Vol. 18, EGU General Assembly, Vienna, DOI: EGU2016-3419.
Khrabrova, 2011 – Khrabrova L.A. (2011). Theoretical and practical aspects of genetic monitoring in breeding – Thesis of diss. Agricultural Sciences, Divovo, Government of all-Russian Research Institute of Horse Breeding of Russian Agrarian Academy, 26 p.
Nei, 1972 – Nei M. (1972). Genetic distance between populations. Amer. Naturalist, Vol. 106, No 949, pp. 283–2927.
Parphenov, Khotov, 2010 – Parphenov V.A., Khotov V.H. (2010). State Studbook horses of Karachai breed. Ministry of Agriculture of Russian Federation, Moscow, Russian State Agrarian University – MTAA, Vol. 6.
Voronkova et al., 2011 – Voronkova V.N., Tsendsuren Tsedev, Sulimova G.E. (2011). Comparative Analysis of the Informativeness of ISSR Markers for Estimating Genetic Diversity of Horse Breeds. Genetika, Vol. 47, No 8, pp. 1131–1134.
Zaitseva, 2010 – Zaitseva M.A. (2010). Breed specific features of microsatellite allele DNA of horses stud and local breeds – Thesis of diss. Agricultural Sciences, Divovo, Government of all-Russian Research Institute of Horse Breeding of Russian Agrarian Academy, 24 p.
Zietkiewicz et al., 1994 – Zietkiewicz E., Rafalski A., Labuda D. (1994). Genome fingerprinting by sequence repeat (SSR) anchored polymerase chain reaction amplification. Genomics, Vol. 20, pp. 176–183.