Генетические маркеры в селекции овец

   Приоритетным направлением в развитии отечественного овцеводства является создание новых и совершенствование существующих селекционных форм, сочетающих высокие показатели мясной и шерстной продуктивности с хорошими адаптационными качествами к условиям разведения. В России в племенных хозяйствах сосредоточено 404,2 тыс. голов грубошерстных пород овец и 21,2 тыс. голов полугрубошерстных. По сравнению с 2000 г. количество племенных животных увеличилось в 5,0 раза, при этом выход ягнят к отбивке в расчёте на 100 племенных маток – в 5,7 раза. Одним из путей повышения уровня селекционно-племенной работы с породами является поиск и использование генетических маркеров продуктивности и жизнеспособности.

   Целью работы было обобщение и анализ сведений о генетическом полиморфизме генов, ассоциированных с признаками продуктивности и устойчивости к болезням, у разных пород овец.

   Представлены результаты исследований полиморфных вариантов генов, ассоциированных с энергией роста молодняка, качеством шерсти и мясной продуктивностью у овец. Описан ген кальпастатин (CAST), который связан с мясной продуктивностью и нежностью мяса, ген KRT (keratins) – с шерстной продуктивностью и качеством шерсти, ген гормона роста GН и ген дифференциального фактора роста GDF9 – с регуляцией роста и развития, воспроизводительными качествами и мясной продуктивностью овец. В большинстве исследований превалирующим генотипом во всех породах является CASTММ. Частота генотипов по генам КRT и GН в породах разного направления продуктивности существенно различается. Описана связь генотипов CAST, GН, GDF9 с хозяйственно-ценными признаками, что даёт возможность рассматривать их в качестве генетических маркёров.

1. Climate change impact on sheep production: Growth, milk, wool, and meat. In Sheep Production Adapting to Climate Change / G. Gowane, Y. Gadekar, V. Prakash [et al.] // Springer: Singapore. – 2017. – Vol. 12. – P. 31–69. – DOI: 10.1007/978-981-10-4714-5_2.

2. Resilience of small ruminants to climate change and increased environmental temperature : A review / A. Joy, F.R. Dunshe, B.J. Leury [et al.] // Animals. – 2020. – Vol. 5. – P. 867. – DOI: 10.3390/ani10050867.

3. Динамика развития грубошерстного и полугрубошерстного овцеводства России / Г.И. Шичкин, Л.Н. Григорян, Г.Н. Хмелевская [и др.] // Зоотехния. – 2022. – № 12. – С. 20–24.

4. Van Raden P.M., Sullivan P.G. International genomic evaluation methods for dairy cattle // Genetics selection evolution. – 2010. – Vol. 42 (7). – P. 1–9. – DOI: 10.1186/1297-9686-42-7.

5. Evaluating the effects of a single copy of a mutation in the myostatin gene (c.*1232G>A) on carcass traits in crossbred lamb / A.Y. Masri, N.R. Lambe, J.M. Macfarlane [et al.] // Meat sci. – 2011. – Vol. 87(4). – P. 412–418. – DOI: 10.1016/j.meatsci.2010.11.019.

6. Юдин Н.С., Воевода М.И. Молекулярно-генетические маркеры экономически важных признаков у молочного скота // Генетика. – 2015. – № 51(5). – C. 600–612. – DOI: 10.7868/S0016675815050082.

7. Single loci and haplotypes in CAPN1 and CAST genes are associated with growth, biometrics, and in vivo carcass traits in Santa Inês sheep / A.L. Machado, A.N. Meira, E.N. Muniz [et al.] // Annals of animal science. – 2020. – Vol. 20 (20). – P. 465–483. – DOI: 10.2478/aoas-2020-0007.

8. Изучение популяционной структуры и генетического разнообразия свиней породы венгерская мангалица на основе микросаттелитов / В.Р. Харзинова, Т.В. Костюнина, Т.В. Карпушкина [и др.] // Аграрный вестник Урала. – 2019. – № 7 (186). – C. 77–81.

9. Geographical distribution of sheep breeds in Brazil and their relationship with climatic and environmental factors as risk classification for conservation / C. McManus, P. Hermuche, S.R. Paiva [et al.] // Brazilian journal of science and technology. – 2014. – Vol. 1(3). – P. 307–312. – DOI: 10.1186/2196-288X-1-3.

10. Влияние факторов окружающей среды на генетическую изменчивость грубошерстных пород овец / М.Ю. Озеров, М. Тапио, Ю. Кантанен [и др.] // Российская сельскохозяйственная наука. – 2019. – № 6. – C. 40–44. – doi: 10.31857/S2500-26272019640-44.

11. A novel polymorphism of GDF5 gene and its association with body measurement traits in Bos taurus and Bos indicus breeds / Y.F.Liu, L.S. Zan, Li K. [et al.] // Mol. Biol. Rep. – 2010. – Vol. 37(1). – P. 429–434. – DOI: 10.1007/s11033-009-9604-5.

12. Molecular markers and their applications in cattle genetic research: a review/ U. Singha, R. Deba, R.R. Alyethodia [et al.] // Biomarkers and genomic medicine. – 2014. – Vol. 6(2). – P. 49–58. – DOI: 10.1016/j.bgm.2014.03.001.

13. Polymorphism of the KAP 1.1, KAP 1.3 and K33 genes in merino sheep / T.O. Itenge-Mweza, R.H.J. Forrest [et al.] // Molecular and cellular probes. – 2007. – Vol. 21. – P. 338–342.

14. Полиморфизм гена KRT1.2 у отечественных пород овец / В.П. Лушников, М.Б. Павлов, Л.А. Калашникова // Овцы, козы, шерстяное дело. – 2018. – № 3. – C. 20–23.

15. Wool keratin-associated protein genes in sheep-A Review / H. Gong, H. Zhou, R.H.J. Forrest [et al.] // Genes. – 2016. – Vol. 7(6). – P. 24. – DOI: 10.3390/genes7060024.

16. Rogers G.R., Hickford J.G, Bickerstaffe R. MspI RFLP in the gene for a Type I intermediate filament wool keratin // Animal genetics. –1993. – Vol. 24. – P. 218. – DOI: 10.1111/j.1365-2052.1993.tb00925.x.

17. Genetic variation of growth hormone gene in Iraqi sheep breeds / Z.M. Mahdi, Y.A. Hadi, A.A. Mnati [et al.] // Biochemical and cellular archives. – 2018. – Vol. 18 (1). – P. 1233–1237.

18. Исследование полиморфизма генов гормона роста, лептина у овец породы советский меринос / М.И. Селионова, Д.А. Ковалев, Л.Н. Скорых [и др.] // Вестник АПК Ставрополья. – 2019. – № (35). – C. 25–29. – URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41243849.

19. Исследование полиморфизма генов соматотропина и лептина у овец северокавказской мясо-шерстной породы / Л.Н. Скорых, Д.А. Ковалев, Н.С. Сафонова [и др.] // Ветеринария и кормление. – 2020. – № 1. – C. 37–39. – DOI: 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2020-1-9.

20. Polymorphism of the exon 3 of leptin gene in Malpura sheep / A.S. Meena, R.S. Bhatt, А. Sahoo [et al.] // Indian J. Anim. Res. – 2017. – Vd. 51 (3). – P. 469–473. – URL: https://www.researchgate.net/publication/309335482_Polymorphism_of_the_exon_3_of_leptin_gene_in_Malpura_sheep.

21. Биотехнологические методы изучения полиморфизма гена гормона роста / Ю.А. Колосов, П.С. Кобыляцкий, Н.В. Широкова [и др.] // Научная жизнь. – 2017. – № 3. – C. 84–91.

22. Marker-assisted selection for meat quality and the ovine calpastatin gene / B.R. Palmer, J.D. Morton, N. Roberts [et al.] // Conference: New Zealand society of animal production. – 1999. – Vol. 59. – P. 266–268.

23. Hoa Van Ba, Bandugula Venkata Reddy, Inho Hwang. Role of calpastatin in the regulation of mRNA expression of calpain, caspase, and heat shock protein systems in bovine muscle satellite cells // In vitro cellular and developmental biology – animal volume. – 2015. – Vol. 51. – P. 447–454.

24. Calpastatin (CAST) Gene Polymorphism in Tsigai and Merinoland Sheep Breeds Under Conditions of the Republic of Crimea / V. Uppe, T. Kuevda, D. Zubochenko [et al.] // BIO Web of Conferences. – 2021. – Vol. 36. – P. 39–47. – DOI: 10.1051/bioconf/20213606002.

25. Association of μ-Calpain and Calpastatin Polymorphisms with Meat Tenderness in a Brahman-Angus Population / J.D. Leal-Gutiérrez, M.A Elzo, D.D. Johnson [et al.] // Front Genet. – 2018. – Vol. 22. – P. 5–56. – DOI: 10.3389/fgene.2018.00056.

26. Detecting novel SNPs and breed-specific haplotypes at calpastatin gene in Iranian fat- and thin-tailed sheep breeds and their effects on protein structure / M. Aali, M. Moradi-Shahrbabak, H. Moradi-Shahrbabak // Gene. – 2014. – Vol. 537 (1). – P. 132–139. – DOI: 10.1016/j.gene.2013.12.023.

27. Погодаев В.А., Кононова Л.В., Адучиев Б.К. Полиморфизм генов кальпастатина и соматотропина у овец калмыцкой курдючной породы и помесей (1/2 калмыцкая курдючная + 1/2 дорпер) // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. – 2019. – № 3 (47). – C. 141–145. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/polimorfizm-genov-kalpastatina-i-somatotropina-u-ovets-kalmytskoy-kurdyuchnoy-porody-i-pomesey-kalmytskaya-kurdyuchnaya-dorper.

28. Полиморфизм гена CAST, особенности жирнокислотного состава липидов крови овец разных генотипов в онтогенезе / Л.Н. Чижова, Е.С. Суржикова, Е.Д. Луцива [и др.] // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. – 2020. – № 6. – С.– 47–51.

29. Полиморфизм генов GH/HAEIII и GDF9/AsplEI, генетическая изменчивость, ассоциация их генотипов с иммунным статусом у овец разных пород, разводимых в различных природно-географических зонах / А.А. Оздеримов, А.И. Суров, У.С. Суржикова [и др.] // Юг России: экология, развитие. – 2022. – Т. 17, № 3. – С. 78–84.

30. Determination of CAST gene polymorphism in sheep of the Volgograd breed / Yu.A. Kolosov, I.F. Gorlov, A.Yu. Kolosov [et al.] // IV international conference on agribusiness, environmental engineering and biotechnologies Agritech-iv-2020. IOP conference series: earth and environmental science. – Krasnoyarsk, 2021. – P. 1–7.

31. Генетическая структура овец западно-сибирской мясной и кулундинской тонкорунной пород по генам CAST, GDF9 и KRT1.2 / О.Л. Халина, С.Н. Магер, Г.М. Гончаренко [и др.] // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. – 2022. – Вып. 4. – С. 103–116. – DOI: 10.26897/0021-342X-2022-4-103-116.

32. Polymorphism of Calpastatin, Calpain and myostatin genes in native Dalagh sheep in Iran / M.A. Azari, E. Dehnavi, S. Yousefi [et al.] // Slovak journal of animal science. – 2012. – Vol. 45 (1). – P. 1–6.

33. Polymorphism investigation of calpastatin gene in Zel sheep population of Iran by PCR-RFLP method / S. Gharahveysi, H.A. Abbasi, M. Irani [et al.] // African journal of biotechnology. – 2012. – Vol. 11, N 13. – P. 3211–3214. – DOI: 10.5897/AJB11.3256.

34. Calpastatin (CAST) gene polymorphism in Kajli, Lohi and Thalli sheep breeds / M. Suleman, S.U. Khan, M. NRiaz [et al.] // African journal of biotechnology. – 2012. – Vol. 11(47). – P. 10655–10660. – DOI: 10.5897/AJB11.2478.

35. Shahram N., Goodarzi M. Polymorphism of candidate genes for meat production in Lori sheep // IERI Procedia. – 2014. – Vol. 8. – P. 18–23. – DOI: 10.1016/j.ieri.2014.09.004.

36. Genetic polymorphism at MTNR1A, CAST and CAPN loci in Iranian Karakul sheep / F.E. Shahroudi, N. M. Rassiry, R.Valizadh [et al.] // Iranian journal of biotechnology. – 2006. –Vol. 4(2). – P. 117–122.

37. Calpastatin polymorphism and its association with daily gain in Kurdi sheep / M.R. Nassiry, M. Tahmoorespour, A. Javadmanesh [et al.] // Iranian journal of biotechnology. – 2006. – Vol. 4(3). – P. 188–192.

38. Полиморфизм гена (CAST) у выборки овец цигайской породы в Крыму / В.С. Паштецкий, П.С. Остапчук, Е.Н. Усманова [и др.] // Генетические ресурсы животноводства: состояние и перспективы в сфере сельского хозяйства // Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции (г. Махачкала, 3–4 ноября 2022 г). – 2022. – С. 58–64.

39. Valencia C.P.L., Franco L.Á.Á., Herrera D.H. Association of single nucleotide polymorphisms in the CAPN, CAST, LEP, GH, and IGF-1 genes with growth parameters and ultrasound characteristics of the Longissimus dorsi muscle in Colombian hair sheep // Tropical animal health and production. – 2022. – Vol. 54 (1). – P. 101–111. – doi: 10.1007/s11250-022-03086-x.

40. Comparing polymorphism of calpastatin gene using PCR-SSCP method in Ghezel sheep and Sarabi Cows / A.M. Mamaghani, J. Shoja, N. Pirani [et al.] // Animal science research journal. – 2008. –Vol. 19 (1). – P. 2–10.

41. Tahmoorespur M., Ahmadi H. A neural network model to describe weight gain of sheep from genes polymorphism, birth weight and birth type // Livestock science. – 2012. – Vol. 148. – P. 221–226. – DOI: 10.1016/j.livsci.2012.06.008.

42. Translating science into the next generation meat quality program for Australian lamb / D.W. Pethick, A.J. Ball, R.G. Banks [et al.] // Meat science. – 2014. – Vol. 96(2). – P. 1013–1015. – DOI: 10.1016/j.meatsci.2013.09.011.

43. Variation in exon 10 of the ovine calpain 3 gene (CAPN3) and its association with meat yield in New Zealand Romney sheep / Q. Fang, R.H. Forrest, H Zhou [et al.] // Meat science. – 2013. – Vol. 94(3). – P. 388–390. – DOI: 10.1016/j.meatsci.2013.03.015.

44. Лушников В.П., Фетисова Т.О., Стрильчик А.А. Полиморфизм гена CAST у овец татарстанской и эдильбаевской пород // Овцы, козы, шерстяное дело. – 2020. – № 2. – C. 9–11.

45. Sutikno S., Yaminc M., Sumantri C. Association of Polymorphisms Calpastatin Gene with Body Weight of Local Sheep in Jonggol // Media peternakan. – 2011. – Vol. 34(1). – P. 1–6. – doi: 10.5398/medpet.2011.34.1.1

46. Calpastatin polymorphism in Afshari sheep and itspossible correlation with growth and carcass traits / M. Nikmard, V. Molaee, M. Pasha [et al.] // Journal of applied animal research. – 2012. – Vol. 40(4). – P. 1–5. – DOI: 10.1080/09712119.2012.692330.

47. Calpastatin (CAST) gene polymorphism and its association with average daily weight gain in Balkhi and Kajli sheep and Beetal goat breeds / S. Khan, M.N. Riaz, A. Ghaffar [et al.] // Pakistan journal of zoology. – 2012. –Vol. 44(2). – P. 377–382.

48. Воротникова С.Ю., Пигарова Е.А., Дзеранова Л.К. Метаболические эффекты гормона роста // Ожирение и метаболизм. – 2011. – Т. 8, № 4. – С. 55–59.

49. Болотова Н.В., Копытина Е.В. Анализ результатов лечения различных форм низкорослости генно-инженерным гормоном роста у детей Липецкой области // Вестник ТГУ. – Т. 6, Вып. 1. – 2021. – С. 384–385.

50. Селионова М.И., Евлагина Д.Д., Светличный С.И. Полиморфизм гена GDF9 и его связь с молочной продуктивностью овец породы лакон // Молекулярно-генетические технологии анализа экспрессии генов продуктивности и устойчивости к заболеваниям животных : материалы Третьей Междунар. науч.-практ. конф. в рамках года науки и технологий Российской Федерации по тематике «Генетика и качество жизни». – 2021. – C. 396–403.

51. Полиморфизм гена соматотропина (GH) у овец породы советский мериносов / Н.С. Сафонов, Д.А. Ковалев, Л.Н. Скорых [и др.] // Главный зоотехник. – 2019. – № 6. – С. 10–12.

52. Mutations in the genes for oocyte-derived growth factors GDF9 and BMP15 are associated with both increased ovulation rate and sterility in Cambridge and Belclare sheep (Ovis aries) / J.P. Hanrahan., S.M. Gregan, P. Mulsant [et al.] // Biology of reproduction. – 2004. – Vol. 70. – P. 900–909. – DOI: 10.1095/biolreprod.103.023093.

53. Mnati A. Genetic variation of growth hormone gene in Iraqi sheep breeds // Biochemical and Cellular Archives. – 2018. – Vol. 18. – P. 1233–1237.

54. Genotyping of Growth Hormone Gene in Egyptian Small Ruminant Breeds / E. Othman, S.S. Alam, А.М. Heba, Abd El-Kader // Biotechnology. – 2015. – Vol. 14. – P. 136–141. – DOI: 10.3923/biotech.2015.136.141.

55. Growth hormone gene polymorphisms of Indonesia fat tailed sheep using PCR-RFLP and their relationship with growth traits / A.D. Malewa, L. Hakim, S. Maylinda [et al.] // Livestock research for rural development journal. – 2014. – Vol. 26 (4). – P. 115–123.

56. Влияние генотипа овец романовской породы на возрастную динамику показателей живой массы / М.Н. Костылев, М.В. Абрамова, А.В. Илина [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2020. – № 6. – С. 322–326.

57. Оценка селекционных признаков овец романовской породы в зависимости от полиморфизма гена гормона роста / М.В. Абрамова, А.В. Ильина, М.С. Барышева [и др.] // Вестник Российского университета дружбы народов. – 2022. – Т. 17, № 4. – С. 514–526.

58. «Белок старости» CCL11, «белок молодости» GDF11 и их роль в возрастной патологии / В.Х. Хавинсон, Б.И. Кузник, Г.А. Рыжак [и др.] // Успехи геронтологии. – 2016. – T. 29, № 5. – С. 722–731.

59. Integrated ovarian mRNA and mi RNA transcriptome profiling characterizes the genetic basis of prolificacy traits in sheep (ovis aries) / l.K. Pokhare, J. Peippo, M. Honkatukia [et al.] // BMC Genomics. – 2018. – Vol. 19 (1). – doi: 10.1186/s12864–017–4400–4 24.

60. Al-Mutar H., Younis L. Effect of point mutation in the growth differentiation factor 9 gene of oocytes on the sterility and fertility of Awassi sheep // Archives of Razi Institute. – 2020. – Vol. 75. – P. 101–108.

61. A 5-methylcytosine site of growth differentiation factor 9 (Gdf9) gene affects its tissue-specific expression in sheep / Z. Pan, X. Wang, R. Di [et al.] // Animals. – 2018. – Vol. 8(11). – doi: 10.3390/ani8110200.

62. Петухова Д.Д. Характеристика аллельного спектра генов PRL, b-LG овец породы лакон // Сельскохозяйственный журнал. – 2020. – № 5(13). – С. 73–79.

63. Генетическая структура стада по генам GDF9, GH у овец волгоградской и эдильбаевской пород / И.Ф. Горлов, М.И. Сложенкина, Ю.А. Колосов [и др.] // Аграрно-пищевые инновации. – 2021. – № 4(2). – С. 51–59. – DOI: 10.31208/2618-7353-2021-14-51-59.

64. Polymorphism detection of gene GDF9 and its association with litter size in Luzhong mutton sheep (ovisaries) / F. Wang, M. Chu, L. Pan [et al.] // Animals. – 2021. – № 11 (2). – P. 1–11. – doi: 10.3390/ani11020571.

65. GDF9 gene polymorphism and its association with litter size in two Russian sheep breeds / I.F. Gorlov, Y.A. Kolosov, N.V. Shirokova [et al.] // Rendiconti lincei. Scienze fisiche e naturali. – 2018. – Vol. 29. – P. 61–66. – doi: 10.1007/s12210-017-0659-2.

66. Effect of the gene GDF9 on the weight of lambs at birth / L. Getmantseva, N. Bakoev, N. Shirokova [et al.] // Bulgarian journal of agricultural science. – 2019. – Vol. 25 (1). – P. 153–157.

67. Three complete linkage SNPs of gene GDF9 affect the litter size probably mediated by OCT1 in hu sheep / Y. Li, W. Jin, Y. Wang [et al.] // DNA and cell biology. – 2020. – Vol. 39(4). – P. 563–571. – doi: 10.1089/dna.2019.4984.

68. Selionova M.I., Podkorytov N.A. Polymorphism of the gene GDF9 in sheep of Prikatun type of Altai Mountains breed and its correlation with indices of meat rate productivity // Theory and practice of meat processing. – 2021. – Vol. 6(1). – P. 4–9. – doi: 10.21323/2414-438X-2021-6-1-4-9.

69. Погодаев В.А., Сергеева Н.В., Завгородняя Г.В. Характеристика шерсти баранчиков калмыцкой курдючной породы и помесей (1/2 калмыцкая курдючная х 1/2 дорпер) // Известия Горского государственного аграрного университета. – 2019. – № 56, Ч. 1. – С. 64–66.

70. Полиморфизм гена KRT1.2 у отечественных пород овец / Р.Ю. Сенина, Л.А. Калашникова, В.П. Лушников [и др.] // Овцы, козы, шерстяное дело. – 2018. – № 3. – C. 20–24.

71. Polymorphism of KRT 1.2 and KAP 1.3 genes in Indian sheep breeds. Indian / R. Kumar, A.S. Meena, R. Kumari [et al.] // Journal of small ruminants. –2016. – Vol. 22(1). – P. 28–31. – DOI: 10.5958/0973-9718.2016.00018.0.

72. Распределение частоты встречаемости аллелей гена кальпастатина у овец разных пород (обзор) / З.К. Гаджиев, Е.С. Суржикова, Т.Н. Михайленко [и др.] // Аграрный научный журнал. – 2023. – № 5. – C. 72–78. – DOI: 10.28983/asj.y2023i5pp72-78.

73. Genetic Polymorphism of KRT1.2 Gene and its Association with Improving of Some Wool Characteristics in Egyptian Sheep / I.M. Farag, H.R. Darwish, A.M. Darwish [et al.] // Asian journal of scientific research. – 2018. – Vol. 11(2). – P. 295–300. – DOI: 10.3923/ajsr.2018.295.300.

74. KRT 1.2 gene polymorphism and its association with wool traits in Rambouillet sheep / V.P. Singh, R.K. Taggar, D. Chakraborty [et al.] // The pharma innovation journal. – 2022. – Vol. 11(6). – P. 2619–2621.

75. Nucleotide variation in the ovine KRT31 promoter region and its association with variation in wool traits in Merino-cross lambs / W. Chai, H. Zhou, H., Gong [et al.] // The journal of agricultural science. – 2019. – Vol. 157 (2). – P. 182–188. – DOI: 10.1017/S0021859619000406.

76. Association analysis of polymorphisms in six keratin genes with wool traits in sheep / A. Sulayman, M. Tursun, Y. Sulaiman [et al.] // Asian-Australas J. Anim. Sci. – 2018. – Vol. 31 (6). – P. 775–783. – doi: 10.5713/ajas.17.0349.