Ученые АГАУ опубликовали рекомендации по повышению продуктивности крупного рогатого скота с помощью маркерной селекции

Совершенствование продуктивных и племенных качеств крупного рогатого скота молочного направления возможно с использованием перспективных биотехнологических методов, к которым относится геномная селекция. Этой теме посвящены научно-практические рекомендации А.И. Афанасьевой, В.А. Сарычева и И.С. Кондрашковой «Способы повышения молочной продуктивности крупного рогатого скота на основе маркерной селекции».

Исследования проведены в рамках проекта, реализованного с привлечением средств бюджета Алтайского края, на основании постановления Правительство Алтайского края «Об утверждении порядка предоставления грантов для разработки качественно новых технологий, создания инновационных продуктов и услуг в сферах переработки и производства пищевых продуктов, фармацевтического производства и биотехнологий». Результаты исследования одобрены и рекомендованы для внедрения Советом по развитию биотехнологий при губернаторе Алтайского края Томенко В.П.

Начальник отдела животноводства Минсельхоза края Константин Лотц:

– Министерство сельского хозяйства Алтайского края рекомендует использование сельхозтоваропроизводителями региона в селекционно-племенной работе с крупным рогатым скотом молекулярно-генетических маркеров, так как это способствует повышению молочной продуктивности коров.

Селекция по генотипу, предполагающая определение генов, напрямую или косвенно связанных с хозяйственно-полезными признаками (маркерная селекция), имеет ряд преимуществ перед традиционной селекцией.

Использование маркерных генов позволяет отбирать перспективных животных напрямую на уровне генов и с помощью соответствующего подбора закреплять нужные сочетания в последующих поколениях. Поэтому одной из важных задач в генетике сельскохозяйственных животных является выявление генов, достоверно влияющих на качественные и количественные показатели продуктивности.

Маркер-ассоциированная селекция, или маркерная селекция (MAS – marker-assisted сelection) – это использование маркеров для маркирования генов количественного признака, что дает возможность установить наличие или отсутствие в геноме определенных генов (аллелей генов). Все более активно находят свое применение в молочном скотоводстве ДНК-маркеры (гены), значительно влияющие на формирование или регуляцию физиологических процессов. Маркерный ген должен обладать полиморфизмом (разнообразием аллельных вариантов), связанным с уровнем продуктивности животных. Выявление и отбор носителей желательных аллелей и являются главной задачей маркерной селекции.

Молекулярные маркеры – это небольшие сегменты ДНК, которые расположены в непосредственной близости от гена (или нескольких генов) в ДНК животного, придающие ему желаемое свойство. Они позволяют с высокой точностью выбирать из популяции только животных, обладающих определенным аллелям необходимого гена, ассоциированного с хозяйственно важным признаком.

Для маркерной селекции ДНК-маркеры имеют принципиальные преимущества, и учеными они четко сформулированы в данной работе.

В селекции при помощи маркеров используются только природные комплексы генов, характерные для данного вида животных. Эти комплексы прошли через сито естественного отбора у предков домашних животных, поэтому их присутствие в геноме животных является естественным и безопасным как для самого животного, так и для человека, потребляющего продукцию от него. Для применения в практике ген-маркер должен отвечать определенным требованиям, они также сформулированы авторами.

Маркерная селекция, с одной стороны, делает возможным отбор на сохранение желательных аллелей в популяции, связанных с хозяйственно полезными признаками животных, а с другой стороны, обеспечивает выявление и выбраковку скрытых носителей того или иного полиморфного варианта гена, что позволяет избавиться от нежелательного аллеля в популяции за одно поколение.

Если при проведении селекционных мероприятий классическими методами для изменения и закрепления определенного признака требуется не менее 10 лет, то при использовании ДНК-маркеров можно только за одно поколение животных достигнуть увеличения продуктивности до 20% и при этом устранить негативное влияние генетического груза, вызванное интенсивной селекцией на повышение продуктивности животных.

Методы маркерной селекции находят применение при:

1) возвратном скрещивании, после которого возможно наблюдение за дальнейшим распространением желательного генотипа и на основании этого проведение селекции, значительно сократив при этом число необходимых возвратных скрещиваний, не препятствуя симультативной селекции по признакам продуктивности в исходной популяции;
2) установлении взаимосвязи аллельных генов с качественными и количественными показателями продуктивности;
3) повышении эффективности оценки племенной ценности животных и др.

Однако авторы предупреждают: прежде, чем внедрить использование генетических маркеров в селекцию животных, необходимо выполнить ряд мероприятий. Эти мероприятия в их работе перечислены.

Ученые установили, что наибольшее влияние на молочную продуктивность и технологические свойства молока оказывают структурные гены – каппа-казеина (CSN3), бета-лактоглобулина (BLG) и альфа-лактальбумина (LALBA), кодирующие молочные белки, а также ген лептина (LEP), контролирующий липидный обмен. Каждому из указанных видов учеными даны характеристики.

Необходимо сказать и об отборе биологического материала для генетического исследования. Одним из преимуществ ДНК-маркирования является возможность использования для анализа любых тканей и органов независимо от стадии развития организма. В лабораторию можно передавать образцы различного биологического материала (цельная кровь, выщипы ткани и др.), но наиболее предпочтительно предоставление материала в виде крови. Процедура отбора видов биологического материала при всей своей простоте должна соответствовать определенным требованиям (они перечислены), которые необходимо соблюдать, чтобы получить точный результат.

Сегодня уже существует практика совершенствования традиционной селекции крупного скота с применением ДНК-маркеров, в частности, генотипирование по генам белков молока, а также применение методов геномной селекции и диагностики, показывающих определенные положительные результаты. В связи с этим авторами была проведена оценка современного состояния племенных ресурсов быков-производителей черно-пестрой породы, используемых в производственных условиях племпредприятия «Барнаульское».

Исследование проходило в два этапа. I этап: оценка используемых быков-производителей черно-пестрой породы. II этап: оценка молодых быков-производителей черно-пестрой породы.
В рамках I этапа проведен анализ полиморфизма гена каппа-казеина (CSNЗ) у используемых быков-производителей, а также анализ генетического потенциала быков с разным вариантом полиморфизма гена каппа-казеина (CSNЗ).

В рамках II этапа дана характеристика полиморфизма генов каппа-казеина (CSN3), бета-лактоглобулина (BLG), альфа лактоальбумина (LALBA), лептина (LEP) у молодых быков-производителей, а также проведен анализ генетического потенциала молодых быков-производителей с разным вариантом полиморфизма генов каппа-казеина (CSN3), бета-лактоглобулина (BLG), альфа-лактоальбумина (LALBA) и лептина (LEP).

Итоги исследований подробно изложены в работе. Авторы убеждены, что полученные результаты необходимо использовать в племенном индивидуальном подборе быков-производителей, в геноме которых имеются аллельные гены, ассоциированные с желательными признаками молочной продуктивности.