Геномная оценка и перспективы оценки генов для повышения эффективного использования корма. На данный момент существует достаточное количество платформ генотипирования. Молекулярно-генетические маркеры (ДНК-маркеры) - это генетические маркеры, основанные на определении наблюдаемых полиморфных признаков, выявляемых методами молекулярной биологии и анализируемых на уровне нуклеотидной последовательности ДНК.
Использование недавно разработанных анализов генотипирования, содержащих функциональные варианты, и исчисление генотипов на основе чипов вплоть до полной последовательности генома обеспечивает подход к одновременному тестированию десятков миллионов вариантов на предмет их влияния на RFI.
Геномная информация включена в Национальную оценку крупного рогатого скота США. Селекционеры отправляют образцы крови или ткани в Центр ААА (American Angus Association), где они кодируются и направляются в партнерскую компанию NEOGEN. Определяются генетические маркеры животных и их сравнительная оценка внутри породы. Детальные результаты отправляют обратно. С 1974 года американская ассоциация ангуса (AAA) собирает данные для генетической оценки мраморности (MRB), площади длиннейшей мышцы между 12-м и 13-м ребрами (LMA), глубины подкожного жира (SQF) и массы туши (CWT). Были установлены генетические корреляции оценки молекулярно-селекционной ценности (MBV) и целевыми экономически значимыми признаками: 0,54 - для массы туши; 0,58 - для площади мышечного глазка (REA), 0,50 - для глубины подкожного жира и 0,65 - для мраморности.
Используют ISSR-PCR (Inter simple sequence repeat - polymerase chain reaction) и SNP анализы. ISSR-PCR анализ - метод мультилокусного генотипирования, позволяет получить данные о генетической и популяционной структуре. SNP анализ - метод монолокусного типирования, относящегося к группе ДНК-чипов. Метод основан на определении олигонуклеотидного полиморфизма между особями одного вида.
На современном этапе были секвенированы гены, обусловливающие проявление мясной продуктивности и качество говядины.
Одним из основных параметров, используемых для оценки качества говядины, является мраморность, поскольку она напрямую влияет на органолептические характеристики мяса. По этой причине во многих странах, таких как Канада, выплачиваются бонусы животноводам, производящим мясо премиум-класса. В настоящее время известно несколько генов-кандидатов, определяющих мраморность говядины: гены тиреоглобулина КРС (TG), диацилглицерола О-ацилтрансферазы (DGAT), лептина (LEP) кальпаина (CAPN).
Ген тиреоглобулина КРС (TG) расположен в области центромеры 14 хромосомы у крупного рогатого скота. Последовательность гена была секвенирована впервые Parma с соавторами в 1987 году, а наличие различных аллелей выявлено Georges M. С соавторами в том же году. Ассоциативная связь мраморности с маркером CSSM66 показана Barendse W. J. с соавторами (1997). Было установлено, что гомозиготный или гетерозиготный по дельта-тимин аллелю (ТТ или СТ) скот отличается более высокой мраморностью, чем гомозиготный по дельта-цитозин аллелю (СС). Тиреоглобулин является предшественником тиреоидных гормонов трийодотиронина (Т3) и тетрайодотиронина (Т4), которые участвуют в образовании жировых клеток и формировании мраморности.
Ген диацилглицерол О-ацилтрансферазы (DGAT) расположен на 14-й хромосоме крупного рогатого скота. DGAT катализирует последний этап синтеза триглицеридов. Полиморфизм гена был идентифицирован Grisart B. в 2002 году, который заключается в динуклеотидной замене AA/GC (К/А) в начале экзона VIII. Данная мутация приводит к неконсервативной замене лизина на аланин. Желательным генотипом, определяющим содержание внутримышечного жира, является генотип КК, который приводит к достоверному увеличению (в 5 раз) активности DGAT. В 2002 году Winter A. A. с соавторами в своем исследовании показали зависимость повышенного содержания жира в молоке у животных-носителей аллеля К, по сравнению с гомозиготными животными по аллелю А (АА генотип).
Ген лептина (LEP) у крупного рогатого скота расположен на четвертой хромосоме. Гормон участвует в контроле питания, расхода энергии, регулировании массы тела млекопитающих, воспроизводства и определенных функций иммунной системы. Geary T. W. и соавторы (2003) сообщают о положительной корреляции концентрации лептина в сыворотке крови с мраморностью мяса в коммерческих кроссбредных линиях крупного рогатого скота. Олигонуклеотидная замена (SNP) C73T кодирующей области во втором экзоне гена приводит к замене аргинина (Arg) на цистеин (Cys). Наличие аллели С ассоциируется с высоким содержанием жира в туше, тогда как аллель Т характеризуется низким содержанием жира в мясе. SNP C528T в 5'- нетранскрибируемой области промотора гена приводит к замене цитозина на тимин. Животные, имеющие гомозиготный генотип ТТ и характеризуются достоверными (P < 0,001) увеличениями концентрации лептина в сыворотке крови (до 48%), толщины шпика (до 39%) и мраморности мяса (до 13%). Также животные с данным генотипом отличаются более высоким потреблением корма, темпом роста и живой массой к моменту убоя.
Ген кальпаина (CAPN) расположен на 29 хромосоме крупного рогатого скота. В результате исследования Селивановой М.И. и Плахтюковой В.Р. [18], было установлено преимущество молочности коров-носителей генотипа СС, что проявлялось в более высоких показателях живой массы их потомков в возрасте 205 дней (до 6,8%), более высокой интенсивности липидного обмена, а также повышенным содержанием жира и белка в мышечной ткани и её калорийности.
Метод количественной оценки экспрессии ДНК-методом RT-qPCR направлен на определение транскрипционных профилей высокой и низкой мраморности говядины с акцентом на белках мышечного клеточного происхождения, которые могут быть вовлечены в регуляцию развития мраморности. В результате анализа было идентифицировано два гена-кандидата (MRC1 и DNER). MRC1 является трансмембранным белком, связывающим гликопротеины. Ген MRC1 может быть значительно регрессирован с внутримышечным жиром: по мере снижения экспрессии
MRC1 внутримышечный жир в туше увеличивается. DNER - нейронспецифический трансмембранный белок, главным образом экспрессируемый в мозжечке, может ингибировать дифференцировку адипоцитов и способствовать пролиферации мезенхимальных клеток-предшественников адипоцитов, приводя к увеличению процента внутримышечного жира. Молекулярная биология позволила идентифицировать механизмы действия миостатина. В опытах Leo O. F. (2012) отбор на повышенную мясистость привел из-за инактивации гена миостатина к появлению феноменальных животных с двойной мускулатурой, отличающихся высоким выходом туши, высокой эффективностью корма, нежностью мяса, более низким содержанием коллагена.
Использование методов биоинформатики, таких как определение местоположения генов, выявление геномных областей, контролирующих фенотипические вариации целевых признаков, способствуют повышению предсказательной способности.
Прогностическая способность зависит от эффективной численности популяции, наследуемости и количества животных в обобщающих выборках. Увеличение числа генотипированных животных повышает прогностическую способность.
Таким образом, внедрение в производство молекулярно-генетических методов создает возможность значительно ускорить селекционный процесс, прогнозируя уровень продуктивности и особенности проявления хозяйственно-полезных признаков животных с ранних этапов жизненного цикла.
Несмотря на то, что реализация программы геномной оценки стада требует инвестиций, данные вложения себя оправдают возможностью раннего отбора животных, обладающих желательными признаками, которые будут выражены на поздних стадиях развития (мясная, репродуктивная продуктивности, качество и состав мяса, эффективность использования корма др.). Основываясь на знаниях наследования признаков, применение маркер-ассоциированной селекции создает возможность управлять селекционным процессом путем целенаправленного скрещивания предков известного генотипа для получения высокопродуктивного потомства, обладающего желательным генотипом.
Международные ассоциации мясного скота накапливают данные заводчиков о потреблении корма и приросте с помощью тестирования Grow Safe beef performance test, считают, что эти данные и выделенные ДНК в перспективе будут использованы в области геномики.
Селекционно-генетические параметры и взаимосвязи RFI с другими хозяйственно полезными качествами. Поскольку RFI является относительно новым признаком, возникают вопросы относительно его влияния на другие признаки и его повторяемости на разных этапах жизни животного, находящегося в разных условиях при кормлении разными рационами.
Было установлено, что показатели тестирования RFI, измеренные при использовании рационов для разных групп: рациона для животных на выращивании, а затем на рационе для заключительного откорма (финишер), положительно коррелируют между собой и одинаково ранжируются. Показатели RFI, полученные от телок после отъема, и RFI, измеренного у тех же животных, но уже в зрелом возрасте имели также положительную корреляцию. Однако другие исследования показали, что в некоторых случаях животные давали разные результаты в разные периоды оценки, то есть отдельные особи имели положительный RFI, то есть были неэффективны в одном тесте, а затем, когда их снова проверяли уже при использовании другого рациона, были эффективны или имели отрицательный RFI. Такая переоценка может быть обусловлена погрешностью измерения массы тела и потребления корма, вариабельностью животных по приростам и живой массе, вариабельностью эффективности животных в зависимости от возраста, особенностью микробной популяции рубца и т.д. Тем не менее предварительные данные Исследовательского центра Лакомба в Канаде подтверждают умеренную и сильную повторяемость RFI на разных этапах жизни животного (Genetic Improvements in Feed Efficiency, Канада, 2016).
Коэффициент остаточного потребления корма и потребления сухого вещества, установленного Nkrumah, D.J., Okine, E.K. и Mathison, G.W., (2006), имел генетическую корреляцию 0,66, сильная генетическая корреляция (0,86) была установлена между среднесуточным приростом и откормочными качествами; генетические корреляции были менее сильными между потреблением сухого вещества и среднесуточным приростом (0,56 и 0,71). генетический селекция мясной говядина корм
Многолетние исследования ученых из США и Канады [3, 4, 8] установили генотипические и фенотипические взаимосвязи между коэффициентом RFI и характеристиками туши. Таким образом, был сделан вывод о том, что отбор на низкий RFI (эффективный скот) оказывает влияние на рост, выход мяса и качество туши; уменьшает потребление корма при достижении равной массы тела и при одинаковом среднесуточном приросте; улучшает соотношение потребленного корма и прироста массы на 10-15%, оказывает положительное влияние на упитанность и массу тела при убое, особенно в стрессовые периоды; снижает затраты на корм.
Исследования, проведенные в 2008 году бразильскими авторами Arthur J.P.F. и Herd R.M. выявили слабую генетическую связь между RFI и упитанностью, но при этом показали, что необходимы дополнительные исследования для оценки величины этой связи у разных пород, полов, возрастов и рационов в период после отъема. RFI является умеренно наследуемым, и следовательно, отбор животных с низким RFI приведет к рождению потомства, которое будет потреблять меньше корма при том же уровне продуктивности, что и у потомства крупного рогатого скота с высоким RFI.
Basarab J.A. с соавторами в 2007 году установил, что RFI не зависит от фертильности, однако телки с высоким RFI достигали половой зрелости раньше, чем телки с низким RFI. Кроме того, линейная связь между RFI и возрастом достижения периода полового созревания показала, что увеличение RFI на единицу приводит к ускорению наступления полового созревания в среднем на 7,54 дней. Таким образом, RFI косвенно может повлиять не только на возраст первого отела, но и на последующую пожизненную продуктивность.
Ученые из США (Lancaster P.A. с соавторами, 2003) охарактеризовали потребление остаточного корма (RFI) и корреляцию с жироотложением у растущих телок. По их мнению, учитывая различия в потреблении корма между группами с различным RFI, менее эффективные животные накапливают избыточную энергию в виде жироотложения, что, может ускорить в дальнейшем половое созревание. Они наблюдали отрицательную линейную зависимость между RFI и возрастом полового созревания, при этом каждое увеличение RFI на 1 единицу соответствовало снижению на 7,5 дней возраста полового созревания, но не влияло на частоту беременности (Р < 0,10). По выводам Shaffer K.S. с соавторами (2011), различия в жировых отложениях и скорости метаболизма, связанные с RFI, могут задержать репродуктивную зрелость.
RFI было отрицательно связано с возрастом полового созревания, по мнению Geary T.W. с соавторами (2014). Отбор для снижения RFI в популяциях мясного скота практически не влиял на фертильность, на возраст наступления периода полового созревания и не оказывал никакого влияния на характер отела у нетелей. Также исследованиями Lancaster P.A. с соавторами (2009) было доказано, что отбор по RFI не оказывает отрицательного влияния на оплодотворяемость коров и быков. Эффективные телки по уровню RFI потребляли меньше корма без какого-либо снижения прироста, упитанности или изменении репродуктивных качеств.
Таким образом, по данным вышеупомянутых авторов, отбор по эффективному потреблению корма животными не оказал отрицательного влияния на репродуктивные функции.