Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,674

ERYTHROCYTE ANTIGENS POOL OF SIBERIAN CATTLE

Kamaldinov E.V. 1 Sebezhko O.I. 1 Korotkevich O.S. 1
1 Federal State Educational Establishment of Higher Professional Education «Novosibirsk State Agrarian University»
The genetic resemblance of Siberian, Gray Ukrainian introduced and Yakutsky cattle was assessed by erythrocyte antigens frequencies using Ward method and transposed data. It was found unique frequencies profiles and high genetic similarity of the subpopulations. The affinity was estimated between introduced cattle (0,872 ± 0,051) in comparison with the rest of groups (0,711 ± 0,076). Cluster analysis uncovered the biggest and lowest genetic relationship in the antigens frequencies in groups of animals at different environment conditions. It is suggested that breeding imported to the South of Western Siberia Yakutsky cattle for the purpose of preservation of its gene pool, led to the change of erythrocyte antigens frequencies compared with the aboriginal one. Similar processes took place in groups of Gray Ukrainian cattle and are explained by the presence of artificial selection.
gene pool
breed
cattle
erythrocyte antigens
1. Deeva V.S., Suhova N.O. i dr.Gruppy krovi krupnogo rogatogo skota i ih selekcionnoe znachenie / Novosibirsk: RASHN Sib. otd-nie. SibNIPTIZH, 2002. 172 p.
2. Dydaeva L.G. Jeritrocitarnye parametry krovi krupnogo rogatogo skota Jakutii / Uchonye zapiski KGAVM im. N.Je. Baumana. 2010. T. 204, no. 1. рр. 88–93.
3. Ermolaev V.I., Mirchulava Je.G i Mitichashvili R.S. O rezultatah Mezhdunarodnogo sravnitelnogo ispytanija reagentov k allotipam syvorotochnyh belkov svini, provedennogo v 1987-1988 godah / Genetika. 1990. T. 26, рр. 956–957.
4. Zheltikov A.I., Petukhov V.L. Jeritrocitarnyj polimorfizm i ustojchivost chjorno-pjostroj porody k nekotorym zabolevanijam // Jeffektivnye tehnologii v zhivotnovodstve Sibiri: sb. nauch. tr. / RASHN, Sib. otd-nie. Novosibirsk, 2003. рр. 41–46.
5. Zheltikov A.I. , Petukhov V.L., Korotkevich O.S., Kostomahin N.M. i dr. Cherno-pestryj skot Sibiri / Novosibirsk: Prometej, 2010. 500 p.
6. Zubareva L.A., Mashurov A.N., Uhanov S.V., Podoba B.E. Polimorfizm belkov i fermentov krovi u serogo ukrainskogo skota i rodstvennyh emu porod / Razvedenie i iskusstvennoe osemenenie krupnogo rogatogo skota: Mezhved. temat. nauch. sb./ Gos. agroprom. komitet USSR. Ukr. NII razved. i iskus. osem. krupn. rog. skota. 1986. no. 18. рр. 18–21.
7. Kamaldinov E.V., Korotkevich O.S., Petukhov V.L. i dr. Polimorfizm belkov syvorotki krovi svinej sibirskoj severnoj porody / Doklady Rossijskoj akademii selskohozjajstvennyh nauk. 2010. no. 4. рр. 49–51.
8. Kamaldinov E.V. Harakteristika semejstv sibirskoj severnoj porody svinej po chastotam jeritrocitarnyh antigenov // Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2010. T. 14, no. 2. рр. 30–35.
9. Kamaldinov E.V., Kushnir A.V., Petukhov V.L., Korotkevich O.S. Antigennyj status i hromosomnaja nestabilnost serogo ukrainskogo skota // Sibirskij vestnik selskohozjajstvennoj nauki. 2010. no. 12. рр. 67–73.
10. Kamaldinov E.V. Harakteristika linij sibirskoj severnoj porody svinej po chastotam jeritrocitarnyh antigenov // Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011. T. 18, no. 2. рр. 48–54.
11. Kamaldinov E.V., Korotkevich O.S. Kanonicheskaja diskriminantnaja model mezhporodnyh differenciacij svinej po biohimicheskim parametram // Agrarnaja Rossija. 2011. no. 5. рр. 8–12.
12. Kamaldinov E.V. Fond jeritrocitarnyh antigenov i hromosomnaja nestabilnost jakutskogo skota // Selskohozjajstvennaja biologija. 2011. no. 2. рр. 51–56.
13. Kamaldinov E.V. Genofond porod krupnogo rogatogo skota i svinej Zapadnoj Sibiri: dis. ... dokt. biol. nauk / Novosib. gos. agrar. un-t. Novosibirsk, 2013. 442 p. Bibliogr.: рр. 108–131.
14. Kamaldinov E.V. Genofond porod krupnogo rogatogo skota i svinej Zapadnoj Sibiri: avtoref. dis. ... dokt. biol. nauk / Novosib gos. agrar. un-t. Novosibirsk, 2013. 42 p.
15. Narozhnykh K.N., Efanova Ju.V., Korotkevich O.S., Petukhov V.L. Soderzhanie zheleza v nekotoryh organah i myshechnoj tkani bychkov gerefordskoj porody // Molochnoe i mjasnoe skotovodstvo. 2013. no. 1. рр. 24–25.
16. Petukhov V.L., Zhigachjov A.I. i Nazarova G.A. Veterinarnaja genetika s osnovami variacionnoj statistiki / M.: Agropromizdat, 1985. 368 p.
17. Pat. 2058733 Ros. Federacija. Sposob otbora krupnogo rogatogo skota na ustojchivost k tuberkulezu / V.L. Petukhov, L.K. Jernst, A.I. Zheltikov, A.G. Nezavitin, O.S. Korotkevich.
18. Pat. 2191506 Ros. Federacija. Sposob kompleksnogo otbora semejstv krupnogo rogatogo skota po ustojchivosti k boleznjam / V.L. Petukhov, L.K. Jernst, A.I. Zheltikov, N.N. Kochnev i dr. 6 p.: il.
19. Pat. 2202809 Ros. Federacija, MPK A01K 67/02. Sposob ocenki stepeni vlijanija radiacionnogo zagrjaznenija territorij na populjaciju krupnogo rogatogo skota [Tekst] / V.L. Petukhov, L.K. Jernst, N.N. Kochnev, A.I. Zheltikov i dr. 4 p.: il.
20. Petukhov V.L., Zheltikov A.I., Kochneva M.L., Sebezhko O.I. i dr. Immunogeneticheskie sistemy syvorotochnyh belkov krovi svinej // Doklady Rossijskoj akademii selskohozjajstvennyh nauk. 2003. no. 5. рр. 38–40.
21. Petukhov V.L., Zheltikov A.I., Gart V.V., Kamaldinov E.V. , Zheltikova O.A. Geneticheskaja struktura kemerovskoj i krupnoj beloj porod svinej po sistemam grupp krovi // Selskohozjajstvennaja biologija. 2004. no. 2. рр. 43–49.
22. Pat. 2270562 Ros. Federacija, MPK A01K 67/02. Sposob sohranenija redkih i ischezajushhih porod zhivotnyh / V.L. Petukhov, L.K. Jernst, A.I. Zheltikov, V.G. Marenkov i dr. 10 p.: il.
23. Petukhov V.L., Korotkevich O.S., Stambekov S.G. i dr. Genetika / Novosibirsk: SemGPI, 2007. 631
24. Pat. 2342659 Ros. Federacija, MPK G01N 33/50. Sposob opredelenija soderzhanija kadmija v organah i myshechnoj tkani svinej / V.L. Petukhov, O.A. Zheltikova, A.I. Zheltikov, O.S. Korotkevich i dr. 7 p.: il.
25. Petukhov V.L., Kamaldinov E.V., Korotkevich O.S. Vlijanie porody na ustojchivost krupnogo rogatogo skota k nekotorym boleznjam // Glavnyj zootehnik. 2011. no. 1. рр. 10–13.
26. Petukhov V.L., Tihonov V.N., Zheltikov A.I., Korotkevich O.S. i dr. Genofond i fenofond sibirskoj severnoj porody i sibirskoj cherno-pestroj porodnoj gruppy svinej / Novosibirsk: Prometej, 2012. 579 p.
27. Ukhanov S.V., Stolpovskij Ju.A. i dr. Geneticheskie resursy krupnogo rogatogo skota: redkie i ischezajushhie otechestvennye porody. M.: Nauka, 1993. 171 p.
28. Fridcher A.A., Petukhov V.L. Hozjajstvenno poleznye kachestva svinej priobskogo tipa skorospeloj mjasnoj porody SM-1 // Sibirskij vestnik selskohozjajstvennoj nauki. 2010. no. 8. рр. 59–63.
29. Pat. 2032336 Ros. Federacija. Sposob otbora bykov-proizvoditelej po ustojchivosti k lejkozu / L.K. Jernst, V.P. Shishkov, V.L. Petukhov, A.G. Nezavitin i dr. 4 p.: il.
30. Chysyma R.B., Bakhtina Y.Y. , Petukhov V.L. et al.Heavy metal concentration in water and soil of different ecological areas of Tyva Republic // Journal de Physique IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors C. Boutron, C. Ferrari. Grenoble. 2003. рр. 301–302.
31. Kamaldinov E.V., Petukhov V.L. The pool of erythrocyte antigenes in Yakutsky cattle // Anual Meeting of the EAAP. Uppsala, Sweden, 2005. рр. 89.
32. Korotkevich O.S., Kulikova S.G., Petukhov V.L. et al. The role of heredity cattle limb diseases // XXVth International Conference on Animal Genetics. Tours, France, 1996. рр. 163.
33. Korotkevich O.S., Petukhov V.L., Sebezhko O.I., Barinov Ye. Ya., Konovalova T.V. Content of 137Cs and 90Sr in the forages of various ecological zones of Western Siberia // Russian Agricultural Sciences. 2014. Vol. 40, no. 3. рр. 195–197.
34. Korotkevich O.S., Lyukhanov M.P., Petukhov V.L., Yudin N.S. et al. Single nucleotide polymorphism in dairy cattle populations of West Siberia // 10th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production Vancouver, Canada, 2014.
35. Kulikova S.G., Petukhov V.L. Genetic correlation of cattle resistance to tuberculosis and leucosis // 5th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production Ontario, Canada, 1994. рр. 300–301.
36. Marmuleva N.I., Petukhov V.L., Korotkevich O.S., Mazun S.F. The contents of radioactive substances in bone and meat of cattle Tomsk region // 52nd Annual Meeting of European Association for Animal Production Budapest, Hungary, 2001. рр. 161.
37. Oh D.-Y. Identification of the SNP (Single Nucleotide Polymorphism) for Fatty Acid Composition Associated with Beef Flavor-related FABP4 (Fatty Acid Binding Protein 4) in Korean Cattle / Y.-S. Lee, B.-M. La & J.-S. Yeo // Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2012. Vol. 25, nr 7. рр. 913–920.
38. Patrashkov S.A., Petukhov V.L., Korotkevich O.S., Petukhov I.V. Content of heavy metals in the hair // Journal de Physique IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment. Editors: C. Boutron, C. Ferrari. Grenoble, 2003. рр. 1025–1027.
39. Petukhov V.L., Panov B.L. et al. Estimation of genotypes of bulls by resistance of daughter to tuberculosis // 48th Annual Meeting of the European Association for Animal Production Vienna, Austria, 1997. рр. 61.
40. Petukhov V.L., Dukhanov Yu.A., Sevryuk I.Z., Patrashkov S.A., Korotkevich O.S. et al.Cs-137 and Sr-90 level in dairy products // Journal de Physique IV: JP XII International Conference on Heavy Metals in the Environment, Editors: C. Boutron, C. Ferrari. Grenoble. 2003. P. 1065–1066.
41. Schopen G.C.B., Bovenhuis H., Visker M.H.P.W., Van Arendonk J.A.M. Comparison of information content for microsatellites and SNPs in poultry and cattle // Animal Genetics. 2008. Vol. 39, nr 4. рр. 451–453.
42. Zheltikov A.I., Marenkov V.G., Petukhov V.L. Immunogenetic structure in a population of Black and White cattle in West Siberia // XXVth International Conference on Animal Genetics Tours, France, 1996. рр. 61–62.

В настоящее время во всём мире актуальной представляется проблема сохранения редких и исчезающих локальных пород сельскохозяйственных животных [13, 22, 27, 28], адаптированных к экологическим условиям различных регионов [19, 30, 33, 36, 40]. Это сопряжено с широким распространением трансконтинентальных пород и приводит к увеличению генетического однообразия [21, 23]. Данная тенденция может привести к снижению резистентности животных к различным заболеваниям и сказаться на эффективности дальнейшей селекционной работы [17, 18, 25, 29, 32, 35].

На территории Российской Федерации имеет место широкий спектр природно-климатических условий, которые на протяжении длительного периода времени приводили к формированию уникальных сочетаний признаков локальных субпопуляций [26]. В этой связи закономерным видится появление генетического разнообразия, необходимого для совершенствования существующих, создания новых пород животных, оценки роли паратипических факторов в этом аспекте и процессе адаптации [7, 16, 20, 39]. Оценку генофонда чаще всего проводят по однонуклеотидному полиморфизму [34, 37, 41], генетическим системам сывороточных белков крови [3, 6, 7], частотам эритроцитарных антигенов [2, 4, 10, 42] и другим параметрам интерьера [15, 38].

Таким образом, целью наших исследований явилась сравнительная характеристика генофонда пород местного и интродуцированного скота Западной Сибири по частотам эритроцитарных антигенов.

Проведённые исследования являются частью программы комплексного изучения генофонда и фенофонда пород сельскохозяйственных животных Сибири [8, 11, 14, 24].

Материалы и методы исследований

Якутский и серый украинский скот был завезен ИЦиГ СО РАН в Западную Сибирь с целью сохранения генофонда пород [9, 12, 31]. У особей определяли частоты эритроцитарных антигенов с применением 46 моноспецифических сывороток по антигенам 8-ми генетическим системам.

Генетическое сходство оценивали с использованием коэффициентов Серебровского, Эвклида и кластерного анализа. В качестве метода группировки применяли алгоритм Уорда. Для поиска кластеров эритроцитарных антигенов, по частотам которых наблюдалось большее сходство, исходные данные подвергались транспонированию. Статистическую обработку проводили с помощью языка статистического программирования «R».

Результаты исследований и их обсуждение

Оценивался уровень генетического сходства интродуцированного и местного скота с красной степной породой, популяциями белого сибирского и якутского аборигенного скота [1, 27]. Характерной особенностью якутского и серого украинского скота явилось отсутствие у них антигенов K, I, P2, T2, B′, D′, J2′, O′, J′, B″, R1, X1, L′ и M.

Выявлен в целом высокий уровень генетического сходства всех сравниваемых пород животных. Наибольшее подобие установлено между интродуцированными породами (0,872 ± 0,051) по сравнению с остальными (0,711 ± 0,076 – 0,870 ± 0,053).

Использование многомерного агломеративного кластерного анализа позволило разбить субпопуляции крупного рогатого скота на группы и подгруппы по степени генетического сходства (рис. 1).

Полученные результаты показали наличие кластера 1, в котором оказались интродуцированные в Сибирь якутский скот и серая украинская порода. По всей видимости разведение завезённого на юг Западной Сибири якутского скота привело к изменению частот эритроцитарных антигенов по сравнению с аборигенным якутским. Предполагается, что подобные процессы имели место и в группах серого украинского скота и объясняются действием искусственного отбора, что встречается достаточно часто [1].

Наполнение кластера 2, с другой стороны, свидетельствовало о большем сходстве остальных пород. По всей видимости, это связано с тем, что чёрно-пёстрый, красный степной и белый сибирский скот на протяжении длительного периода времени разводились в условиях Сибири и были генетически более схожи между собой [5].

pic_14.tif

Рис. 1. Генетическое сходство пород крупного рогатого скота

Дальнейшее исследование частотного антигенного профиля проводилось по транспонированным исходным данным. Выявлен высокий уровень варьирования коэффициентов генетического сходства Серебровского (от 0,060 до 1). Количество коэффициентов выше 0,500 было более чем в 3,5 выше остальных, доля которых составляла 21,8 %. Это может служить показателем значительного сходства изучаемых субпопуляций и в большей мере по антигенам B2, O1, O2, E′1, E′2, G′, Q′, G″’, R2, W, V, L и Z. Отличия имелись лишь по антигенам H1 и F.

Используя имеющиеся транспонированные данные, прибегли к оценке генетического сходства с помощью дендрограммы и дистанции Эвклида (рис. 2).

Применение агломеративного метода кластеризации Уорда привело к появлению двух крупных кластеров. Состав первого кластера определялся антигенами с низкими частотами встречаемости, в то время как второй включал все остальные. Как можно судить по рисунку, каждый крупный кластер имел достаточно сложное деление на подгруппы. Так, в третьем подкластере можно обнаружить эритроцитарные антигены, частоты которых обладали большей изменчивостью по сравнению с таковыми в подкластере 4. В этих группах следует выделить антигены X1 и L′, по которым наблюдались самые высокие лимиты изменчивости (0,000–0,503 и 0,000–705). Значительное сходство обнаружено по антигенам B″’, R1, T2 и B′ с самой низкой концентрацией в подкластере 4.

Установлено высокое подобие по наиболее часто встречаемым антигенам подкластера 5. Среди представителей этой группы антигены F и H1 выделялись в большей степени (0,884–1,000 и 0,724–0,893 соответственно). В сравнении с ними антигены G2 и G3 отличались большим размахом вариации подкластера 6. По частотам других антигенов формирование кластеров поддавалось интерпретации в меньшей степени.

Примечательным представляется высокое подобие по частотам эритроцитарных антигенов скота, разводимого длительное время в условиях Сибири (чёрно-пестрый, красный степной и белый сибирский). Полученные результаты позволяют предполагать, что определённая степень сходства по изучаемым показателям у особей разных популяций одного вида может возникнуть при попадании их в одинаковые условия окружающей среды.

pic_15.tif

Рис. 2. Генетическое сходство пород крупного рогатого скота по частотам эритроцитарных антигенов

Заключение

Включение в соответствующую макрогруппу кластера 1 антигенов X1 и L′ на дендрограмме, по всей видимости, связано с их высокой встречаемостью у якутского аборигенного скота.

Предполагается, что в отношении частот антигенов G2, G3, X1 и L′ наблюдалось адаптивное преимущество. Делается предположение, что по прошествии длительного периода времени наблюдаемая кластерная структура исследуемых популяций скота может претерпеть значительные изменения. В отношении частот других антигенов выводы подобного рода формулировать не приходилось. Напротив, степень согласования частот эритроцитарных антигенов B″’, R1, T2 и B′, с одной стороны, а также F и H1 – с другой, была самой высокой. Это давало основание воспринимать частоты данных групп антигенов в качестве константных для всех сравниваемых пород скота.

Таким образом, выявлены комплексы антигенов, по которым имелось наибольшее сходство между разводимыми длительное время в условиях Сибири и интродуцированными и локальными субпопуляциями.

Рецензенты:

Клименок И.И., д.с.-х.н., профессор, зам. директора, ГНУ «Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт животноводства», п. Краснообск-1;

Дементьев В.Н., д.с.-х.н., профессор кафедры ветеринарной генетики и биотехнологии, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет», г. Новосибирск.