Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности полиморфизма белков крови и молока черно-пестрого скота Подмосковья в связи с происхождением, кровностью по голштинской породе и уровнем молочной продуктивности

ВАК РФ 06.02.01, Разведение, селекция, генетика и воспроизводство сельскохозяйственных животных

Автореферат диссертации по теме "Особенности полиморфизма белков крови и молока черно-пестрого скота Подмосковья в связи с происхождением, кровностью по голштинской породе и уровнем молочной продуктивности"

й-ьше

На правах рукописи

КОПЫЛОВА Наталья Валерьевна / ^

К/

ОСОБЕННОСТИ ПОЛИМОРФИЗМА БЕЛКОВ КРОВИ И МОЛОКА ЧЕРНО-ПЕСТРОГО СКОТА ПОДМОСКОВЬЯ - : В СВЯЗИ с ПРОИСХОЖДЕНИЕМ, КРОВНОСТЬЮ ПО ГОЛШТИНСКОЙ ПОРОДЕ И УРОВНЕМ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

Специальность: 06.02.01 — разведение, селекция, генетика — и воспроизводство сельскохозяйственных животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1999

Работа выполнена в Чосковской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Научный руководитель — доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л\. М. Кот.

Официальные оппоненты- доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г. В. Родионов; доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. В. Бакай.

Ведущая организация — Российский государственный аг рарный заочный университет .

Защита диссертации состоится ^.¿¿и^.^ 1999г

-/¿Г 3 св «Л/ » часов на заседании диссертационного совета Д 120 35 05 в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева по адресу 127550, Москва, Тимирязевская ул., д 49. ' с>о/> у

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Московской сельскохозяйственной академии

1. Общая характеристика работы

1.1. Актуальность проблемы

< В последние годы черно-пестрая порода крупного рогатого скота в . Российской Федерации получила широкое распространение как отвечающая условиям производства молока на индустриальной основе. Совершенствование черно-пестрого скота должно проводиться в направлении повышения молочной продуктивности, содержания жира в молоке, пригодности к интенсивной технологии, повышения живой массы коров. Этого можно достичь путем создания новых типов, линий, семейств и, в конечном счете, новой породы на основе использования мирового генофонда специализированных пород молочного скота и, в частности, голштинской породы в качестве улучшающего материала при межпородном скрещивании.

. В зонах интенсивного молочного скотоводства предусмотрено создание нескольких внутрипородных типов черно-пестрого скота для различных регионов страны. В частности, Программой выведения московского типа черно-пестрого скота намечено на базе скрещивания с голштинской породой получение помесных животных с молочной продуктивностью 5-6,2 тыс.кг, жирномолочностью 3,6-3,7%, живой массой 550-570 кг.

Таким образом, в настоящее время в Российской Федерации получены крупные массивы помесного скота с различной кровностью по голштинской , породе. . * . , 4 .

■ С целью углубления представления о специфике племенного материала в популяциях ' черно-пестрого , скота и контроля селекционно-генетических процессов на данном этапе желательно использование полиморфных белковых систем , в качестве . генетических маркеров, чтобы более обоснованно планировать направление селекции и осуществить выбор конкретных форм и методов разведения. Исходя из этого, в данной работе была предпринята попытка изучить воздействие основных факторов, изменяющих генетическую структуру стада крупного рогатого скота черно-пестрой породы, а именно: влияния межпородного скрещивания, генеалогической дифференциации, а также действия отбора, в частности, по молочной продуктивности.

1.2. Цель и задачи

>' Цель исследования: изучение генетической структуры стада черно-пестрого скота Подмосковья, улучшенного путем скрещивания с голштинской породой, по полиморфным белкам крови и молока, и выявление возможности использования полученных данных в племенной работе.

; • . /. ' . , Г" ЦЕНТРАЛЬНАЯ

-'•■'.- ' ■ ■ . НАУЧ:1"Л к;ся,ОТЕКА

. , . , сяд^о;:охоэ. гжздэмии •

••'.•' к.1. Ц. Д. и..».рлэева

№ шм1

KiMiKpi iiiMMii wjJ4 1\ш работы являются

1 Иикние рашооорашя и встречаемое!и ал ie ieíí и генотипов по п>кл l vi ip шеферрипа, in_pv nui laîMHiia и амилазы сыворотки крови бета-ыкич un'iv иша альфа si- бета- каилшов мошка оценка состояния стада по IUIH04V р ттжесню и уровню тмо- !егерозигогности

Ипчение характера тм<_непня генетических особенностей помесного скота paí ш нищ кровностн по ГОШ1ТИНСКОИ породе

' \ар (кгеристика генеалогических гр>пп животных по изучаемым пи шморфным бе 1КОВЫМ citcieviaM

4 Чар 1ктеристика коров с разным уровнем молочной продуктивности по качаемым пи шморфным бе жовым системам

* Нес ie швание итмепении генетических параметров в стаде на протяжении ряда ют и их направленное! и

f. Пыяв типе ВС1МОЖНОСТИ исполыования поточенных дшшых в п icMcHiion работе

I Í Научная новизна

Впервые тан aiiamii iенетнческой структуры стада го'шггипишроналного ■(cpim-necipom скота, ратолимого в Московской области по шести токусам по шморфш IX бетков крови и мотока, и выявлены генетические особенности • >г ¡ельнык групп животных в связи с генеалогическим происхождением, кровное)ыо по готштинекои породе и уровнем молочной продуктивности

1 4 11рактичеекая значимость работы

Попченные данные могут с тужить источником информации для ведения контротя м сетекционными процессами в стаде, для объективной характеристики внутрипородных структурных члемеитов (линий) в породе, для контрим ¡а уровнем гомози!отности поголовья и корректирования племенных по тборов

I 5 Апробация работы и п\бчикации

Материалы диссертации доюжены на научной конференции молодых ученых IX. ЧА 10 июня 1948 г и на межкафедральном ыседании профессорско-прсполава!езьского состава юоинженерного факультета ТСХА 10 марта 1999 г Отбтикована 1 научная статья

1 6 ()<?ъем и структура диссертации

Диссертационная работа изчожена на 117 страницах и состоит из ивч, тения об topa штературы материала и методов исследований, результатов псе 1едовании мключения выводов и предложений Материалы Диссертации и i поегрированы 4^ габппшчи 3 рисунками и 1 приложением Список unepai\pí»i включает 1М наименование в том чисте ЗХ иностранных

2. Материал и методы исследований

Исследования проводились в 1997-1998гг в ЗАО ППЗ "Горки-2" Одинцовского района Московской области, которое является одним ш базовых хозяйств по выведению московского типа черно-пестрой породы крупного рогатого скота. ■

1 Материалом для исследования послужили образцы крови коров, нетелей, ремонтного молодняка и образцы молока лактируюших коров. Забор крови и молока производился однократно в марте-ноябре 1997 года.

Идентификация генотипов но изучаемым локусам проводилась непосредственно по электрофореграммам после гистохимическою окрашивания, полученным методом горизонтального электрофореза в крахмальном геле на пластинах по О.Смитису с использованием прерывистой системы буферов по М.Поулику. Типы белков молока определяли но прописи Гаго в модификации В.Е.Митютько, Л.С.Жебровского и Г.А.Павлюченко. Типы церуло1ыазмина и амилазы - по методике Р.Эбертуса. Определение типов трансферрина проводилось в соответствии с модификацией, рекомендованной лабораторией генетики и биотехнологии института агроэкологии и биотехнологии УААН (г.Киев).

Характеристика молочной продуктивности проводилась по данным первичного зоотехнического учета из племенных карточек коров.

После обследования всего стада в соответствии с поставленными задачами были сформированы группы животных:

1. В зависимости от кровности по голштинской породе: 1/2, 5/8, 11/16, 3/4, 13/16,7/8,15/16 и выше.

2. В зависимости от возраста: 1985-88 года рождения, 1989-90 г.р., 1991-92г.р., 1993-94 г.р., 1995-96 г.р.

3. По принадлежности к генеалогическим группам Уес Идеала, Рефлекнш Соверинга и Силинг Трайджунг Рокита.. ' .

• "4. В зависимости от места селекции производителей: североамериканской, европейской и отечественной селекции.

5. В зависимости от уровня молочной продуктивности. Группы комплектовались из полновозрастных животных по показателю средней молочной продуктивности за три первых лактации; их численность составила 231 гол. 1989-1992 годов рождения. Средний показатель удоев 4137 кг; лимиты удоев: Утш~2127 кг, Утах-5834 кг. Из этой выборки были сформированы две группы - с низким уровнем молочной продуктивности и с высоким. В группу с высокими удоями включали коров, удой которых превосходил средний по данной - выборке не менее, чем на 0,5 сигмы (сигму), а в группу с низкими

\ п'ями - кореш \дои которых бы г на О 5 сигмы (сигму) и более ниже среднет по иишц выборке

Ьмш определены основные попутянионно-генетнческие параметры частоты а.пе ¡ей и I еногипов изучаемых токусов параметры гомо-, 1егеро»игчгности стола по общепринятым методикам (Ь К Меркурьева, 1977, Н Л Плохинскнй, 1Ч6Ч)

Комплектование lpvшI животных в соответствии с вышеуказанной мею шкои и расчет попу тяциопио-! енетических параметров выполнялись с испо тышкшмем персонального компьютера системы 1ВМ РС с применением программного обеспечения Мютм)|| ГхсЫ

Рисунок I

Общая схема исследования

Все стадо | Определение генотипов по то кусам грансферрина ( ГО церучоплазмина (Ср), амилазы (Аш) сыворотки крови, бета-1ллвпобуиша (р-Ьй), альфа-з1-казеина (а,|Сп) I__и бета-казеина (Р-Сп) молока_

Группы животных

По кровное Ы ПО гопштннскбй породы

1/2, М 11Л6, 3 4. 13/16 778 15/1ь

По

генеалогическим группам

Уес Идеала Рефтекшн Соверинга Сплиш Тр Рокита

По происхождению от быков

североамериканской, европейской, отечественной селекшт

По МОЛОЧНОЙ продуктивности

- высокой

- низкой

(±0 5-1 сигму от средней по стаду 1а три первые 1актации)

По годам рождения

1485-88 г р 1489 90 г р 1991-92 г р 1993 94 г р 1995-96 г р

| Поггуляционно-генетические параметры

Частоты хието! и гежмипов диетическое равновесие, показатели гомо-юерошгигности С. л коэффициент гомочш отности Ыа - уровень I о мморфности Г 1 гест гсгеро-шгитности (по Робертсону) - степень

и чщ 1Го1посли 1 по I елъ^ерчану)

3.Результаты исследований

3.1. Анализ генетической структуры стада по полиморфным белкам (разнообразие и встречаемость аллелей и генотипов; оценка состояния стада по генному равновесию и уровню гомо-, гетерозиготности).

Наблюдаемое разнообразие генотипов и аллелей по локусам белков сыворотки крови и молока в стаде, а также вычисленные значения критерия соответствия хи-квадрат представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1. Частоты аллелей полиморфных белков молока и сыворотки крови

Локус Tf (п=956) Локус Ср (п=541) Локус Ат (п=757) Локус ос^Сп (п=199) Локус р-Сп (п=199) Локус р-1_д (п=199)

А 0,434 А | 0,581 В 1 0,392 В I 0,972 А I 0,935 А ; 0.437 В \ 0,563

о, 0,280 В | 0,419 С 1 0,608 С | 0,028 Б ¡0,065

о? 0,276

Е 0,010

Таблица 2. Частоты генотипов и равновесие по Харди-Вайнбергу

Локус п Частоты генотипов Д^

А А /^Df А О? АЕ 0,0, 0,0г О,Б С20? 02Б

956 0,196 ¡0,243 0,22510,008 0,086 10,139 0,007 0,091 0,005 ,Д8

АА АВ ВВ ВС СС

■ Ср 541 0,410 0,342 0,248 47,5"' 18,7'" 0 0.083 0,134

. Ат 757 0,116 0,552 0,332

а31Сп 199 0,945 0,055 0

0-Сп 199 0,869 0,131 0

Р-Ьд 199 0,181 0,513 0,307

Примечание. Здесь и далее в таблицах: * р<0,05; ** р<0,01; *** р£0.001.

Исследованные разнообразие и концентрации аллелей и генотипов изученных полиморфных систем типичны для популяций черно-пестрого скота

Полиморфные системы трансферрина и белков молока находятся в -состоянии генетического равновесия. В локусах церулоплазмина и .амилазы, генное равновесие высокодостоверно нарушено (Р<0,001). -

И>Р1ЧЧ?ы ючо- и.кр(и конкчли и ш го нж\1.,1М Ое псов мо юка И кынпрмгки криви прс нын 1епм в 1а(*м 3

/им 1 ш, I * Покаию 1« («ми- к гетершиишиллн сгтда

1 1 1 Расп 1 Гест Ко »ффи > р< вень С гепенъ

I ре е Дтя Дочя ieit.ro аиент гомо-

п 1 (ение г»м»>* 5игтнсь гг»м1) ш- ПО ИЧО- ШГОПЮ-

' 1 ен!>- 1И(Ч)Г * «ог СТИ 1ОТШЧЛК рфнасти СГИ

} ТИПОВ % Г Г Са N3

„|ик\(.ы иеручоилалшна, амилачы и бета-шктогтооутина отличались высоким чровнем полиморфное!и при активном действии как преобчадаюшего, г 1к и нст-новиого деле ген По сравнению с теоретически ожидаемыми ие личинами обнаружен мачитечьный недостаток гетерозигот по лок\гс\ тру юплатмина и шбьпок 1етершигот по-локусу амилазы, что привечо к юстоверному нарушению генетического равновесия Лок\с трансферрина тшоке чарам ершовался высоким уровнем по шморфшма в силу сравнительно Гкцьшею котичестча алчечеи три п< которых являются активно лнсгвунпцичи в >том юкусс отмечен незначительный дефицит гетеро»итот вровень пошморфшма изученных казеиновых ток\соа был заметно бочее шиким ввиду наличия редко встречающихся шлелей что г юн пекло га собор чалое ко шчество гетерошгот в стаде преобладали ^омочиготы, формируемые 1М11"щнми ад-хтячи По «тусам бе 1 кон чочока заметных отклонений Фактического кочичества гомо- и гечеро-шпч пых генотипов от теоретически о + и 11счыч I 1ичин ье отмечено

С гичнь I омо шгот пооти Ы1 по юкусам сыворотки крови составила 12 ПН», ч!о тачитечьнп ниже чем но юкУСам бетков молока - 26 58° о , пи (.риш гомоиногжн-гн но нжлсам моточнь.х <хлк ы юсгаточно высока.

поскольку ее определяли локусы как с низким (казенны), так и с высоким (Сета-лактоглобулин) уровнем полиморфизма. Средняя гомозиготность H но всем изученным локусам составила 63,0%, что практически совпадает с коэффициентом ожидаемой гомозиготности Са=61,8%.

3.2. Генетические особенности помесного скота различной кровиости по голштинской породе

Представление о роли скрещивания с голшгинской породой в формировании генетической структуры стада можно получить из генетической характеристики животных с различной кровностыо.

С повышением кровноети в группах животных прослеживались

некоторые тенденции. По локусу трансферрина - увеличение концентрации

аллеля Tf*, сопровождающееся некоторым снижением встречаемости аллелей

Tf°\ и TFD2 у высококровных животных. По локусу церулоплазмина имело

место почти плавное снижение концентрации гетерозиготных генотипов АВ. По

локусу амилазы с увеличением доли голштинской крови наблюдалось

уменьшение встречаемости гомозигот ВВ и увеличение концентрации генотипов

С С н ВС. Соответственно, обнаруживаются изменения частоты встречаемости

с в

аллеля Ат в сторону увеличения и аллеля Аш - в сторону уменьшения.

Уровень гетерозиготности локусов церулоплазмина и амилазы несколько

понижается с, увеличением кровноети по голштинской породе. Аналогичная

тенденция наблюдалась и по локусу трансферрина в самых высококровных

группах. Существенных изменений по локусам белков молока в связи с

голштинизацией не установлено. Практически по всем изученным локусам

выделяется группа животных с кровностыо 5/8, имеющая отклонения в

показателях аллельных и гснотипических частот и," в особенности, резкие

повышения или понижения гетерозиготности на общем фоне.

3.3. Характеристика генеалогических групп по полиморфным белковым системам • .

Влияние миграции, или штока генов, на генетическую структуру сгада можно проследить при анализе потомства использовавшихся в стаде быков-производителей, которые все без исключения были привозными. Данный вопрос был проанализирован с двух позиций: во-первых, с точки зрения принадлежности ' животных к определенной генеалогической группе голштинской породы, и, во-вторых, с точки зрения географического места селекции быков-производителей, использовавшихся в стаде:

Большинство обследованных животных относится к трем основным генеалогическим группам голштинской породы: Рефлекшн Соверпша, Силниг Трайджунг Рокита и У ее Идеала.

Пи h'kvva тр шсферр.ша (raúi 4 ipwnu Сишнг Граидж\нг Рокита щ шш нов* именной чаеттои li íe 14 IIх греппа Рсф leKiun Соверинга -u iv 14 1 Г iiuii no ¡o.i ib г шлс iHj .tu высокая кошхсшршшя гичошгот ЛА II I)il), Kvtn iinii i4 ipvnnax соответственно Г р\ппа Усе Идеала ичета несколько Hoibiuvto ч iciorv li ic 1ч Pt" что отра»и юсь прежде всего на vaewiemm ijciot it.í*_poimorni>ix KwinmoB выкнаюишх нот .u íeib - AD; н DiD-- Bu 1tex ipex ipvnnax нлмюиия <н murt |ьныи рашах в соотношении гомо- и icicpoiiiroiiiux leiioniiioB Иаибо ibibui |етерошготностьк> характеризовалась ip\nna V И leana. наименьшей - ipvmia Р Соверинга ipvnna С Т Рокита мничала иромеж\ точное i ü юлепие По распреде lenrao генотипов ф шеферринл rpvium Р С овериша юстоверно рапичалась с группой У Идеала (Р ОО-ч)

¡чтица 4 Характеристика генеалогических ipvnn животных по частот im ал те icit в tokvcc грансферрина

Генезпсгическая\ П Час-поты аллелей Tf

I группа I A D, D; £

1 Рефпечшн Соверинга 2 Силинг Траиджунг Рокита 288 106 0 411 0 322 0 458 0 264 0 260 0 269 0 007 0 009

3 Уес Идеала 312 0 438 0 268 0 284 0

Гjo ищи 5 Характеристика генеало! ических групп животных по частотам 1енотипов в ioKvce трансферрина

Генеалог^е

сдал группа j

1 Рефлека»* Созесинга

2 Сипинг 1 Рокита

I п

Частоты алпелей Tf A A A Di А йг АЕ О,О, О.Ог D,£ ОгОг ОгЕ

Дол ч гомо злгот

288 0 201 0 236 0 181 0 003 0 132 0 135 0С07 0 101 0 003| 0.434

Юб'О 217 0 236 0 236 0С09 0 085 0 113 0 009 0 094 0 3 >ес .'деача 312*0 196 0 234 0 244 0 006 0 067 0 160 0 010 0 080 0 003 13 р\ппы X'

0 396 0 343

Гр\ппы Рефпжшн Соверинга и Силинг Грайдяаш Рокита очень сходны меж i\ «.i оои ю распредетению частот ai ie leu и генотипов кж\са амилазы (г-ií 16> IpMini же Vec Идеала. ч частности, оттичалась повышенной мчи „HrpjUHcn ал ¡с. я \шС ОссСенностью распретечения генотипов в ip\ime Ve^ И viu явтяется |.е¡ко i оннженн^-ч тегерошготность |'ри самых высоких

концентрациях гочоипог обоих iiiiiob - ИМ и < С ни ,111111 i 1 и достоверный характер и с группой С и 111111 i раинами I . мч п v i|\i м Рефлекши Совериша по хи-квадрат при Рмм^ íIui^.i^li > но i <> ■ u\ амилазы все три генеалогические rpvnnu имс ш млкчп м е i.n и м ош отличные от показателей 110 стаду в и, мм н> ееп \ ржи, им u mi е им специфическим распреде лением

Таопицаб Характеристика iенеллогичесь.их iр\пп ки иших по lOKVey ами мзы

Генеалогическая П

гр/rna

1 Рефлекшн Совеоинга 2 Силинг Трайджунг Рокита 225 85

3 Уес Идеал 254

Частоты генопигов Ат t .1 г <- ¡

f Ат

JB____ВС С С [ 3 с

О 111 0609 0 280 i 0 416 0 5 4

0 094

0 635 0 500

0 271 0 370

0 412 0 0 380 О 6Л)

1,3 группы .V факт=5 87* 2 3 ^р\ппы V сЗ*

Достоверных различии между генеалогическими ipvini ми i о ч егш м аллелей и распределениям генотипов nepv юп i нмнн i и ое ikok чи чк i не обнаружено

По локусу бета-лактоглобулина, как и по cva.iv ни исех ipex ip\inu\ преобладал аллель (3-LgB, но его концентрация в к л.к юм с i\ ue 1 v i

специфична Наибольшая частота (i-I g набиолыаеь

ipWlllv С и НИИ

Трайджунг Рокита, наименьшая - в группе Уес И iea-ы в ipwme РсЛк> mi Соверинга частота аллеля (i-LgB мнимала промежуточное по юженпе V р<>> ль 1стерозиготности в группе С Т Рокита бьп существенно вып е по ера шиш»" с другими группами Группа Уес Идеала достоверно ипи иш чг ip\imn Силинг Граиджунг Рокита по частоте генотипов АД (Р О (1^)

3 4 Характеристика животных по по тиморфпым Ге1кочпм citeieMuM и связи с географическим местом селекции протво iitn ей

Д.И характеристики животных в спяш с местом ее .екпии иронию шге ui все животные были разделены на три группы coi ысно mccin. ро* ¡eiiu 1 их «чпон - быков европейской, северо&мериканскои и огсч^с ГРешгои с^ aun!

Различия между группами в зависимыми иг меси с^ им ни производителей имели место В большей ИЛИ МсНЯПеП elellellll И: ip.IAelllll.lt колебания отельных частот и i мечены по k>k\cim idjhci е; рнна. перуюплазмина, бета-тактопооуина а^ьфа-ъ1-к„зсина I !р 1«.ги ieei 11 1 1

щученным локусам белков молока и сыворотки крови обнаружены различия между фуинамн в распределении генотипов, которые в ряде случаев носили достоверный характер, а именно: группы европейской и американской селекции достоверно различались по локусам амилазы и альфа-в!-казеина; группы российской и европейской селекции - по локусу трансферрина (Р<0,05), Причем в некоторых локуеах уровень гомо- гетерозиготности во всех группах совпадал с этим показателем по стаду, в частности, в системах трансферрина и церулонлазмииа. По локусам полиморфных белков молока и амилазы наблюдались колебания гетерозиготности в ту ми иную сторону от уровня по стаду.

3.5, Характеристика коров с разным уровнем молочной продуктивности но полиморфным белковым системам

Для выявления возможного действия отбора по молочной продуктивности на генетическую структуру стада был проведен анализ частот генов и генотипов изучаемых локусов в группах коров с различным уровнем молочной продуктивности. -

Распределение генных и генотшшческих частот в изучаемых локуеах, контролирующих тины белков у коров с низкой, и с высокой продуктивностью, представлено в табл.7-9. Число животных в низко- и высокоудойной группах при анализе различных полиморфных систем было неодинаковым, поскольку отражало выборку, у которой были определены типы соответствующих белков.

Таблица 7. Частоты аллелей трансферрина у коров с различным уровнем молочной продуктивности

Гоуппы Лимиты удоев Л М Частоты аллелей 77 А О, О? Е

1 2127-3804 64 3355 0,383 0,289 0,320 0,008

2 4470-5834 62 4872 0,460 0,274 0,250 0,016

Примечание. В табл. 7-9: 1 - низкопродуктивная группа (М-0, 5а)

2 - высокопродуктивная группа (М+0,5а) '

Таблица 8. Частоты генотипов трансферрина у коров с ' различным уровнем молочной продуктивности

Гоуппы п М Частоты генотипов 77 А А А О, А Ог А Е 0,0,0,02 0,Е 0£>г й2Е Доля аоио зигот А*

1 2 64 62 3355 4872 0,188 0,172 0,203 0,016 0,109 0,188 0 0,125 0; 0,226 0,161 0,290 0,016 0,129 0,129 0 0,032 0,016 0,422 0,387 6,4

Ю

В ткусе фансферрина группа кысокогршчлиинич кикинич по частотам оллстеи I Г4 И1" и П" а пкже по нырс I 1с\<очп н>и«читгии\ «енотипов ДА и превосходила группу I. шиком 1 ро ими пич.гыо ьоюр 1ч ч иина очередь отличалась боих высокой конц^шрапт-и а-< к, > I И и соотве.ственно большей то*!еи генотипов нк ноч нощич ног .ми п. н частности 0|0; Встречаемость гомони о! О О п 1 р\ш с пи жоу юипыч

коров достоверно выше, чем в группе с высокой про активной! ю (!' о 01)

По токусу церулоплазмича группа высокое«оиныч жпиотнх 01 шч! ич. более высокой концентрацией ал имя ( рч и выре ысмо^гыо иногшю» \ \ и АВ Частота гомозигот ВВ в низкопродуктивноц I руппе бы п юсгов^рно «шш. (Р<0 05) чем в высокопродуктивной Распреюпения генотипов нср\ юн 1 пчин 1 в группах с различным уровнем мо очной про лмннносги теюнерпо различались (Р< О 05)

Таочица 9 Характеристика коров с ра> шчиым чро.шем мо .о той

Группы п ^ас-юты ' 1,11 1 генотипов ч^.сп-с^ы | ~__А В \ О N00 0 Ч 0 I 0 ьы) (1 «<| 1 В С

Локус иерулоплазмина АА А В ВВ

1 2 31 ¡3 3;ч5 6+м) 6 4Кб5 41:47 0 о 35^ о2чо оз^ 0 472 0 377 0 151

Покус амилазы ВВ ВС сс

2 42 59 3337 6±51 0 4880.0+45 8 0 095 0 405 0 500 0 102 0 504 0 Зч > <)2уХ 0 702 | 0 3 ОМ4 А В 1

Покус бета-лактоглобулина АА А В ВВ

1 | 21 | 3478 6±50 7 2 1 48 14879 6±485 0 333 0 <24 0 143 0 208 0438 0 354 0 5ЧЧ »40« 1 0 427 0 573

Покус альфа-з1-казеина | д д д с С С 3 _С 0 90« 0 09« > 0 979 0 021 1 А__В 1 0 976 0 024 0 93Н 0ОЬЗ }

1 2 21 43 ^478 6±50 7 4879 61:48 5 0 410 0 190 0 0 954 0 042 0

Покус 6 ата-казвина АА А В ВВ

1 2 21 48 3478 6+<0 7 4879 6ИН Я 0 052 0 048 0 0 875 0 125 0

0

В (руппе высокопродуктивтлч животных встреч гечочль а_ие1я \т" локуса амилазы превышала его частое в группе с ншкон про ктивпоимо чю отразилось на генотипическич частотах в группе высокоу юиных корой чаепп !

iомозигот CC была значительно ннже, частота ВВ - несколько выше, и особенно увеличилась встречаемость гетерозигот ВС.

Кроме того, отмечалось некоторое увеличение гетерозиготности в группе высокоу донных коров по всем трем локусам белков сыворотки крови.

По трем изученным локусам белков молока группа высокоудойных коров характер] попалась концентрациями аллелей и генотипов, близкими к средним но стаду, при несколько пониженной гетерозиготности. Группа же с низкой продуктивностью имела следующие достаточно четкие отклонения частот от соо1вс1С1в\кшшх показателей по стаду и высокопродуктивной группе: по локуеу бега-лакюглобу.чина существенно преобладал аллель P-LgA, вызывая повышенную встречаемость гомозигот АА и гетерозигот АВ. По локусу альфа-sl-казеина пткоиродуктнвная группа имела частоту редкого аллеля aSiCnc, в 4 раза превышающую ее в стаде и высокопродуктивной группе. Эта группа характеризовалась также большей долей генотипов, включающих этот аллель -гетерошшт ВС. Распределения генотипов по локусу asiCn в группах с различным уровнем продуктивности различались достоверно (Р<0,05), В группе коров с низкой проду ктивностью частота аллеля р-СпА локуса бета-казеина несколько превышала средние показатели по стаду и по высокопродуктивной группе, и наблюдалась заметно большая доля гомозигот в ущерб i етеро ни о i ностн.

11рн выделении групп животных с отклонением на сигму от средней по стаду картина различий генных и генотипических частот была аналогична вышеприведенным результатам при отклонении на 0,5 сигмы, но численность жнвошых в г руппах была меньше. ■ .

3 6 Изменение генетических параметров в стаде на протяжении ряда лет и и\ направленность -

Анализ полу ченных результатов в связи с возрастом животных позволяет проследить действие отбора не генетическую структуру стада по изучаемым локу сам. Общая картина генетических. изменений по годам выглядела следующим образом: частоты аллелей и генотипов изменялись скачкообразно, без определенных закономерностей и чаще' всего было невозможно выявить даже какие-либо тенденции. Наибольший интерес представляет динамика частот аллелей транефёррина, где прослеживались определенные тенденции огноентелыю соотношения аллелей Tí01 и TF02. У животных старшего возраста концентрация Tt1}| значительно превышала концентрацию аллеля Tf°2; далее с уменьшением возраста животных этот разрыв сокращался и уже в группах животных 1993-1994 г.р. аллель Tf°2 превалировал над аллелем Tf°'. • Следовательно, в стаде наблюдается тенденция накопления аллеля Tf01 локуса

трансферрина во временном аспекте В остальных илчснныч пик тих

выраженных тенденций в колебании частот алте ¡ей umim.icttichihi ыир icmon группе животных не обнаружено

Относительно встречаемости гечотипов отмечены некторнс оинЧит v im в лот/сах амилазы и бета-тактопобутина. Гак имело мьсто uvuikc уменьшение с возрастом животных концентрации юмшигшных iuioiimior НИ локуса амилазы, а также неплавное снижение гомоштот шил и по >гом\ юк\ i,v в группах животных старшего возраста По юиi_v tíerj-'jicioi ioóv ним карпша изменений была более четкая i трал ieni.no уветичсиию вофлста кижииыч происходило плавное уменьшение встречаемости гстерошмнных re ¡omium \li при увечичении концентраций гомозш от обоих типов - АА и ВВ В свя <ц с >гим ясно прослеживалось нарастание гомошготиости во временном аспекте

Заключение

В целом можно счшать что среди факторов формирукшшч генетическую структуру стада крупного рогатого скота, одним и| ос ioriii гч по-видимому, является влияние быков-производите ши

Анализ "долей крови' помесных животных не laer достаточно чепан» картины изменения генетической структуры при скрещивании н с и >\ юю 'ни само понятие "доля крови" носит условный характер

Можно также предположите тьно судить о вовлеченности в опре .етемшш степени генетического полиморфизма трансферрина. uepv гон i ими на и ами i ны в сетекционный процесс по ветичине молочной продуктивности 'Лог процесс сопровождался накоплением гетерозиготных генотипов в утих tokvcix Вопрос о реальном участии полиморфных систем молока в шфференииашш по продуктивности остается невыясненным

Действие отбора, отражающегося в направленных изменениях юшыч и генотипических частот во временном разрезе, как правило не бы ю нырамлю возможно, в силу таких причин, как относитечьно неб» ibuion временной промежуток .для исследования, специфика племенной работы а ык*с пониженный уровень кормления и содержания скота в анализируемы» nepm» i времени

Можно также считать, что в качестве маркеров сетекиионныч процессом и популяциях крупного рогатого скота наибо ле цетесообразно испо (ыон.п >, полиморфные системы с более высоким уровнем по шморфшма, ю сен, сравнительно большим числом активно действующих алтетеи Системы икич белков как амилаза, церулоплазмин, бета-тактопобу тин и в первую о icpe и. грансферрин могут быть достаточно информативными

и

Выводы:

'I. Полиморфные системы трансферрина, церулоплазмина, амилазы и осIа- иктот лобулина отличались сравнительно высоким, уровнем полиморфносж, наличием двух и более активно действующих аллелей и умеренной тмошготпостыо. Изученные казеиновые локусы характеризовались низким уровнем полиморфизма с очень малыми частотами неосновных аллелей и высокой гомозиготностью.

2. Полиморфные локусы трансферрина и белков молока находились в состоянии генетического равновесия, которое отсутствовало в локусах церулоплазмина и амилазы.

3. В шести изученных локусах выявлено наличие высокой , доли • гомозиготных животных в стаде, однако, как правило, это связано с

особенностями аллелытых частот, а не со сдвигом генетического равновесия в сторону избытка гомозигот.

4. Для групп животных с различной кровностью по голштинской породе характерны значительные колебания встречаемости аллелей и генотипов в изучаемых локусах, причем чаще всего ненаправленные. Определенные тенденции соответственно повышению . доли голштинской крови просматривались, главным образом, по концентрациям аллелей трансферрина, частотам генотипов нерулоплазмина и амилазы. С увеличением кровности уровень гетсрозигогности несколько понижался по локусам, контролирующим тины белков сыворотки крови. По локусам белков молока заметных отклонений не обнаружено.

5. Исследованные генеалогические группы имели значительные расхождения в распределении частот аллелей и генотипов в изучаемых полиморфных системах, особенно в локусах трансферрина, амилазы и бета-лактоглобулина. Обнаружены достоверные различия в распределении генотипов между группами Уес Идеала и Рефлекши Соверинга по локусам трансферрина и амилазы, и между группами Уес Идеала и Силинг Трайджунг Рокита также по локусу амилазы. На фоне других групп в группе Уес Идеала наблюдались наиболее значительные уклонения аллельных и генотипических частот, а также "скачки" гетерозиготности в сторону повышения (локусы ТГ и а51Сп), или понижения (локусы Ср и Ат). Высокой долей гетерозигот отличалась группа Силинг Трайджунг Рокита по локусу бета-лактоглобулина.

6. Установлена определенная генетическая специфика животных в зависимости ог географического места их селекции. ' Групгаг европейской и американской селекции достоверно различались в .

распречечении генотипов по юкуеам „ми u¡m ii ш i -1 i «чин i группы российской и европейской сечекшш - по i| шч, , >н i

Выраженные разчичия алчечьных частот в р иных i рмш м»пп

чокусам грансферрина, перучоплазмии i, ñera ммш u »v пш ■ 11> > i sI-казеина Значение уровня гетерошготноеш 61г ю cdiin«! iiiiiim i i отдельных mikvcoh

7 Анализ групп животных с раличныч хропнеч мо о ш >н

продуктивности показал группа выеокопро пкптних ы>,чм i и

сравнению с низкоудоиными характерп ювал >еь i и ia >ч п'м. i

концентрацией ал те чей ItA IT01 П* в юк\се rp ше<! еррии i im

А , h

Ср в чокусе церучоплазмина ¿ne w Am в шпч jmiiuih i i - ..

повышенной встречаемостью гетерошгогных тсноппнт по чрм

чокусам Различия алчечьных и генопшических час юг в >k\ci\

контролирующих типы белков мопока, в енчш с \роикч

продуктивности были менее выраженными по ним i».\e im

высокотфодуктивиой группе евойственна тишь неекч 1ько нонпкепп ч

гетерозиготность

8 Направленного изменения частог ал те тей в но (растим jv.i4.Kie па изучаемым локусам не выявлено за исключением юк\еа гранеферрпн i где наблюдается перераспреде тение концентрации ал ie icn п" н 111' в пользу Tf°' с увеличением во»раста животных к i рмш tx Закономерных изменений в распре течении геноинти v шмщшх разного возраста по большинству чокусов не Усганон iv.no 1п пь м токусах бета-лактоглобулшта и амилазы нрое ie-кива. ^еь iv.ii »ешшч соответственного повышения и понижения юмонп чтости с увечичением возраста животных

9 Исследованное разнообразие и концентрации хччелеи и luioim t>i изученных полиморфных систем мочока и крови типичны i im популяций черно-пестрого скота

Предложение.

Для мониторинга генетических процессов (тнменения '(„uní аллечей и генотипов, гомо- и гетерозигстюсти и ip ) происхо ищих к племенных стадах черно-пестрого скота при скрещивании с ю шпинском породой необходимо периодически черт 1-2 гоко icmix проно ппь комплексное исследование наиболее информативных но шчпрфнич систем белков крови и молока (грансферриновои цер\ íotuaivuiin» он амилазной и бета- тактогчобучиновои)

к

Список публикаций.

Основные положения диссертации опубликованы в работе: .;

1. Полиморфизм белков сыворотки крови черно-пестрого скота Подмосковья в связи с происхождением и уровнем молочной продуктивности. // Рукопись' депонирована во ВНИИТЭИагропрома под №95/35 ВС-9К (выпуск 3.1 за 1998 г.).

Объем 1 п л

Заказ 265

Тираж 100

Типография Издательства .ЧСХА 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул, 44

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Копылова, Наталья Валерьевна, Москва

ы

: ЦЦ

9

/

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ К.А.ТИМИРЯЗЕВА

ОСОБЕННОСТИ ПОЛИМОРФИЗМА БЕЛКОВ КРОВИ И МОЛОКА ЧЕРНО-ПЕСТРОГО СКОТА ПОДМОСКОВЬЯ В СВЯЗИ С ПРОИСХОЖДЕНИЕМ, КРОВНОСТЬЮ ПО ГОЛШТИНСКОЙ ПОРОДЕ И УРОВНЕМ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

Специальность 06.02.01 - разведение, селекция, генетика и воспроизводство сельскохозяйственных животных

Диссертация на соискание Научный руководитель:

ученой степени кандидата доктор сельскохозяйственных

сельскохозяйственных наук наук, профессор М.М.КОТ

На правах рукописи

Наталья Валерьевна КОПЫЛОВА

Москва - 1999

Содержание

литературы...................................................................................'

юлема генетической изменчивости популяций: история

жирования представлении..........................................................>

.1. Генетическая изменчивость популяций п

морфологическим признакам.....................................................1

.2. Иммуногенетическая и биохимическая изменчивост

юпуляций....................................................................................5

.3. Генетическая изменчивость популяций на уровн ЦНК............................................................................................1]

скота...................................................................................................2»

1.5.1. Биохимический полиморфизм белков и ферментов крови........................................................................................28

1.5.2. Биохимический полиморфизм белков молока.......................31

1.5.3. Межпородные и внутрипородные различия генетической структуры стад по полиморфным системам белков..............34

1.5.4. Связь биохимического полиморфизма с хозяйственно-полезными качествами крупного рогатого скота.................37

II. Материал и методы исследования.......................................................41

III. Результаты экспериментальных исследований.................................46

3.1.Анализ генетической структуры стада по полиморфным белкам крови и молока (разнообразие и встречаемость аллелей и генотипов; оценка состояния стада по генному равновесию и уровню гомо- гетерозиготности)...................................................46

3.2. Генетические особенности помесного скота различной кровности по голштинекой породе.....................................................................57

3.3. Характеристика генеалогических линий по полиморфным белковым системам............................................................................66

3.4. Характеристика групп животных по полиморфным белковым системам в связи с географическим местом селекции производителей.................................................................................73

3.5. Характеристика коров с разным уровнем молочной продуктивности по полиморфным белковым системам.................80

3.6. Изменение генетических параметров в стаде на протяжении ряда лет и их направленность....................................................................89

Заключение...............................................................................................97

Выводы......................................................................................................98

Предложение...........................................................................................101

Список использованной литературы....................................................102

Приложения............................................................................................116

Введение

В последние годы черно-пестрый скот в Российской Федерации получает все большее распространение - как в большей мере отвечающий условиям производства молока на индустриальной основе (15). Повышение его удельного веса происходит за счет увеличения поголовья различных групп скота черно-пестрого корня (отечественного, голландского, голштинского, немецкого, датского черно-пестрого скота). Перенос в страну мирового генофонда специализированных пород молочного скота, использование их в качестве улучшающего материала при межпородном скрещивании позволяет значительно сократить сроки генетического улучшения скота (59). Совершенствование черно-пестрого скота должно проводиться в направлении повышения молочной продуктивности, содержания жира в молоке, пригодности к интенсивной технологии, повышения живой массы коров. Этого можно достичь путем создания новых типов, линий, семейств и, в конечном счете, новой породы на основе использования генофонда родственных пород (28).

В России, согласно "Комплексному плану селекционно-племенной работы на период 1985-1990 гг и далее", было намечено в зонах разведения наиболее распространенных пород скота, таких как черно-пестрая, симментальская и ряда других, широкое использование в качестве улучшающей голштинской породы, которая считается наиболее специализированной в направлении молочной продуктивности (21). В зонах интенсивного молочного скотоводства предусмотрено создание нескольких внутрипородных типов черно-пестрого скота для различных регионов страны. В частности, Программой выведения московского типа черно-пестрого скота запланировано получение для товарных хозяйств животных 1/2-, 3/4-, 5/8-кровных по голштинской породе, с молочной продуктивностью 5-6,2 тыс.кг; жирномолочностью 3,6-3,7%, живой массой 550-570 кг (15).

Многочисленные исследования свидетельствуют об эффективности преобразования черно-пестрой породы крупного рогатого скота с использованием голштинской породы (11, 21, 28, 60, 61) .

С целью углубления представления о специфике племенного материала в популяциях черно-пестрого скота и контроля селекционно-генетических процессов на данном этапе желательно использование полиморфных белковых систем в качестве генетических маркеров, чтобы более обоснованно планировать направление селекции и осуществить выбор конкретных форм и методов разведения.

К настоящему времени определились прикладные аспекты генетико-биохи ми ческою полиморфизма и он широко используется с целью более объективной характеристики отдельных пород, отродий, линий, их генеалогических связей и уточнения истинности происхождения племенных животных. Данные о генетической структуре групп животных могут непосредственно использоваться в селекционной работе в ряде направлений -для выделения генетико-биохимических систем, сопряженных с изменчивостью признаков продуктивности, в целях использования их при формировании групп животных с повышенной вероятностью развития желательного фенотипа; для оценки генетической консолидированности групп животных; для контроля и коррекции направленности породообразовательного процесса; для оценки генетической близости между породами при подборе вариантов скрещиваний; для выявления звеньев общего метаболизма, лежащих в основе дифференциации животных по признакам продуктивности (17).

Однако в доступной литературе до настоящего времени не встречалось комплексных исследований генетической структуры вновь создаваемых типов черно-пестрого скота по полиморфным системам молока и крови.

Исходя из этого, в данной работе была предпринята попытка изучить воздействие основных факторов, изменяющих генетическую структуру популяции, на стадо крупного рогатого скота черно-пестрой породы, а именно: влияние межпородного скрещивания, генеалогической

дифференциации, а также действие отбора, в частности, по молочной продуктивности.

Цель и задачи.

Цель исследования: изучение генетической структуры черно-пестрого скота Подмосковья, улучшенного путем скрещивания с голштинской породой, по полиморфным белкам крови и молока, и выявление возможности использования полученных данных в племенной работе.

Конкретные задачи работы:

1. Изучение разнообразия и встречаемости аллелей и генотипов по локусам трансферрина, церулоплазмина и амилазы сыворотки крови, бета-лактоглобулина, альфа-яг, бета- казеинов молока; оценка состояния стада по генному равновесию и уровню гомо- гетерозиготности.

2. Изучение характера изменения генетических особенностей помесного скота различной кровности по голштинской породе .

3. Характеристика генеалогических групп животных по изучаемым полиморфным белковым системам.

4. Характеристика коров с разным уровнем молочной продуктивности по изучаемым полиморфным белковым системам.

5. Исследование изменений генетических параметров в стаде на протяжении ряда лет и их направленности.

6. Выявление возможности использования полученных данных в племенной работе.

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Проблема генетической изменчивости популяций: история формирования представлений

1.1.1. Генетическая изменчивость популяций по морфологическим признакам

Исторически полиморфизм был открыт ранее всего для морфологических признаков. Однако, не всегда ясно, какая доля морфологической изменчивости обязана своим существованием изменчивости генетической, а какая - паратипической изменчивости, обусловленной влиянием внешней среды (1). Для генетического полиморфизма характерна не внешняя сторона фенотипического проявления различий - прерывистые или непрерывные переходы между морфами, видимые или скрытые от глаз внешние признаки, а их регулярность и постоянство в каждой отдельной популяции. Это прежде всего та часть генетического разнообразия, которая сформировалась эволюционно, уже вошла в достаточно стабильной форме в генофонд вида и отражает наследственную специфику его популяций (24). Дальнейшими научными исследованиями было установлено, что изменчивость генетическая намного выше, чем можно заключить из простых наблюдений над морфологической изменчивостью.

Исследование С.С.Четвериковым с сотрудниками видимых мутаций в популяциях дрозофилы явилось основополагающим для экспериментальной генетики популяций. С 1923 года ими было начато систематическое изучение природных популяций дрозофил, сначала подмосковных популяций местных видов, а затем с 1926 года северо-кавказской популяции Геленджик Г)го8орЫ1а те1апо§аз1ег. Основной метод исследования - анализ потомства инбредных линий, заложенных из природных популяций. При этом

увеличивается вероятность появления в потомстве гомозигот, в частности рецессивных, выщепляющихся спустя два-три поколения после начала инбридинга, у которых обнаруживается проявление рецессивных генов. Именно таким путем была обнаружена высокая генетическая гетерогенность в популяциях дрозофилы (С.С.Четвериков с сотрудниками), а затем и в других популяциях растений и животных, а также человека: Е.А.и Н.В.Тимофеевы-Ресовские - берлинская популяция дрозофилы, 1927; Э.Баур - львиный зев; Е.К.Гинтер - человек, 1979; Э.Безигер - дрозофила, 1980; В.Г.Смирнов и С.П.Соснихина - рожь, 1984 [Цит. по Л.З.Кайданову, (26)]. Инбридинг выявил также существование аллелей, влияющих в гомозиготном состоянии на приспособленность (1). Убедительные данные, свидетельствующие о широком распространении генетической изменчивости

V-«

дает искусственный отбор: если на протяжении ряда поколении значение данного признака изменяется в направлении отбора, то очевидно, что в исходной популяции существовала генетическая изменчивость по этому признаку (1). Подводя итоги начального этапа изучения мутаций в популяциях, С.С.Четвериков в 1929 году писал "Природа вмещает в органическом мире необъятный резерв наследственной изменчивости -геновариаций, из которых отбор может свободно черпать всегда, как только возникает необходимость.""(88) Итак, мутации морфологических признаков широко распространены в популяциях разных видов и могут достигать высоких концентраций. Мутационный процесс служит источником появления новых мутантных аллелей и перестроек генетического материала. Однако возрастание их частоты в популяции под действием мутационного давления происходит крайне медленно, даже в эволюционном масштабе, к тому же подавляющее большинство возникающих мутаций устраняется из популяции в течение немногих поколений уже в силу чисто случайных

причин. Неизбежность такого течения событий впервые обосновал Р.Фишер в 1930 году [Цит. по Л.З.Кайданову, (26)].

Во второй половине 20-х годов Г.Меллер, а затем и другие генетики сконструировали тестерные линии дрозофилы для строгого количественного учета не только видимых, но и физиологических мутаций, влияющих на жизнеспособность и плодовитость (26).

Со второй половины 30-х годов исследования хромосомных перестроек, прежде всего инверсий, в популяциях дрозофил были начаты во многих лабораториях. Наиболее крупный вклад в популяционную генетику внесли исследования С.С.Четверикова, Н.В.Тимофеева-Ресовского, Ф.Г.Добржанского, М.Демереца, Н.П.Дубинина, С.М.Гершензона (26).

1.1.2.Иммуногенетическая и биохимическая изменчивость популяций

Открытие К.Ландштейнером в 1900 году групп крови человека, а также работа Эрлиха и Могенрота по группам крови животных, опубликованная в том же году, положили начало исследованию полиморфизма эритроцитарных антигенов (81). Изучение групп крови по эритроцитарным антигенам привело к созданию особого раздела генетики, названного в 1947 году иммуногенетикой (46). Большая численность антигенов создает огромные возможности для их комбинирования по особям, что приводит к бесконечно большому числу сочетаний аллелей и разнообразия генотипов животных. Так, у крупного рогатого скота в данное время выявлено 12 систем групп крови, формируемых 480 аллелями, которые определяют наследование групп крови, включающих около 85 антигенов (46). Таким образом, многообразие групп крови служит источником генетического полиморфизма и генетической изменчивости популяции.

Изменчивость популяций по белкам приобретает особое значение, поскольку открытие биосинтеза белков выявило механизм, отражающий

прямую связь между молекулярной структурой гена и первичной структурой белка, то есть полипептидной цепью (38). Впервые изменение структуры гена прослежено на молекулярном уровне до отражения замены аминокислоты в специфичном белке при изучении серповидно-клеточной анемии.

Открытие О.Смитисом в 1955 году метода гель-электрофореза для выявления генетически контролируемого полиморфизма растворимых белков означало переворот в генетике популяций: был обнаружен необычайно широкий спектр биохимической наследственной изменчивости (4). Это объяснялось высокой разрешающей способностью метода - четким разделением белков из любых гомогенатов тканей или сыворотки крови, что обеспечило широкое распространение метода электрофореза во всем мире. Значение этого метода столь велико благодаря прямому исследованию генных продуктов, а не их физиологических проявлений (38). Классическими работами, посвященными биохимической изменчивости, явились исследования Р.Левонтина и Д.Хабби по дрозофиле (114) и Г.Харриса по Homo Sapiens (107). Из сущности процесса биосинтеза белков и, в частности, процесса трансляции вытекает, что любое изменение в последовательности оснований в ДНК приводит к изменению аминокислотной последовательности белков, составляющих полипептидную цепь (в виде замещения, делеции или добавления аминокислоты в полипептидной цепи), то есть к дискретному изменению фенотипа данного белка. Различия в подвижности белков в электрическом поле обусловлены тем, что их молекулы имеют разную конфигурацию и разную величину электрического заряда. Гель-электрофорез позволяет установить для каждого исследуемого белка число аллелей, участвующих в формировании генетической изменчивости и соотношение гомозигот и гетерозигот различных типов. Проведенные исследования показали, что во многих природных популяциях

полиморфизм охватывает до 30% изученных локусов структурных и ферментных белков, а некоторая средняя особь может быть гетерозиготна в отношении 12% своих генов (107, 114, 115). Однако некоторые из аминокислотных замен не сопровождаются ни изменением суммарного электрического заряда, ни сколько-нибудь существенными изменениями молекулярной конфигурации. Следовательно, электрофоретическая оценка генетической изменчивости белков занижена, но неизвестно, до какой степени (1).

В многочисленных экспериментах на лабораторных и домашних животных, заключавшихся в скрещивании и анализе потомства от родителей с известными белковыми фенотипами, была с бесспорностью доказана генетическая обусловленность биохимического полиморфизма. Это позволило описывать внутривидовую белковую изменчивость самым строгим образом - в терминах частот генотипов и частот генов. Генетическая обусловленность и высокий уровень биохимического полиморфизма в генофондах видов, наличие аллельных генов даже без учета того, что электрофорез выявляет далеко не все варианты, позволяет использовать это явление для изучения внутривидовой популяционной структуры разнообразных видов (12). Уровень биохимического полиморфизма популяций лучше всего может быть выражен двумя количественными показателями - относительной долей полиморфных локусов (Р) и средней гетерозиготностью составляющих ее особей (Н) (31).

1.1.3. Генетическая изменчивость популяций на уровне ДНК

Современные методы исследований позволяют изучать полиморфизм генов не только на уровне их продуктов, но и непосредственно на уровне ДНК. Это ряд методов молекулярной био