АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ПОГОЛОВЬЯ ОРЛОВСКОЙ РЫСИСТОЙ ПОРОДЫ В СОВРЕМЕННЫХ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ПОГОЛОВЬЯ ОРЛОВСКОЙ РЫСИСТОЙ ПОРОДЫ В СОВРЕМЕННЫХ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Аннотация
В настоящем исследовании рассматривается вопрос о наличии внутрипородных типов в породе орловская рысистая в настоящее время и 20-30 лет назад, поскольку селекционные стратегии в породе в целом и селекционные приоритеты конкретного коневодческого хозяйства напрямую зависят от существующих в конкретный период социально-экономических отношений.
Для проведения анализа были прогенотипированы 73 лошади, которые являются ныне живущими представителями орловской рысистой породы лошадей и происходят из разных хозяйств и регионов страны. Также для сравнения использовали образцы древней ДНК, полученной от Бычка (1824 г.р.) и Улова (1928 г.р.).
Генотипирование проводили по 17 STR-маркерам на основании рекомендаций ISAG.
Установлено, что в 1990-ые годы в породе могли быть выделены внутрипородные типы, основой которых служили такие конные заводы как Пермский, Хреновской Чесменский, Московский и др. В настоящее время внутрипородные группы в большей степени различаются по тому, комбинация каких производителей с разными генетическими компонентами используется в том или ином регионе страны.
1. Введение
Как указывал один из основателей науки о разведении животных, Кисловский Д.А., «…любое зоотехническое положение, любая зоотехническая теория должны строиться не только на лабораторных экспериментах и математическом моделировании, но и на анализе самого зоотехнического производственного процесса в целом»
. В первую очередь, это касается вопросов, связанных с развитием и совершенствованием пород сельскохозяйственных животных, темп изменения которых напрямую зависят от социально-экономических факторов. При изменении форм собственности племенных хозяйств, возникновении новых финансовых механизмов в стране в целом и в отрасли, в частности, значительное влияние этих процессов испытывают на себе так называемые межзональные породы, отдельные популяции которых находятся в разных почвенно-климатических зонах и экономических отличных регионах.Одной из таких пород, которая имеет особое культурно-историческое значение, является орловская рысистая порода. Созданная более 200 лет назад, эта порода прошла через многие селекционные решения, включая скрещивания с другими породами и поиск дополнительных направлений применения, кроме ипподромных испытаний.
Если 30 лет назад значительная часть племенного поголовья была сосредоточена в конных заводах, управление которыми осуществляли государственные структуры, то в настоящее время поголовье породы рассредоточено как сократившемся числе конных заводов, ставших частной собственностью, так и в отдельных, так же частных, коневодческих хозяйствах. Как показано в работе Калинкиной Г.В. и др., наблюдается увеличение числа владельцев орловских рысаков, маточное поголовье которых составляет 1-5 кобыл, что снижает долю относительно крупных хозяйств
. Эти организационно-структурные изменения обязательно должны сказываться не только на общей численности поголовья, но и на соотношении ее структурных элементов, таких как линии и семейства. Именно этот процесс описан в исследовании Рождественской Г.А. и Крешихиной В.В., которые обращают внимание на следующий факт: за последние 20 лет общее число семейств в породе уменьшилось всего с 142 до 130, но при этом статус 47 линий может быть оценен как «на грани исчезновения . Эти же авторы указывают, что небольшая часть поголовья находилась в конных хозяйствах Украины. Ткачева И.В. и др., анализировавшие состояние линий в украинском поголовье орловской рысистой породы сообщают, что племенное поголовье преимущественно находилось в четырех конных заводах, часть – в племрепродукторах и у физических лиц. Важным выводом этого исследования является то, что большую часть линий представляют от 1 до 3 жеребцов-производителей (кроме линий Барчука, Пилота и Воина), что определяет их состояние как «статус риска» . Доминирование линий Пиона и Барчука в определённой степени, обусловлено дистанционной универсальности представителей данных линий .Для того чтобы оценить своеобразие каждой из заводских популяций орловской рысистой породы, которое может быть обусловлено, как особенностями климата и экономики региона, так и различиями в селекционных стратегиях, следует провести сравнительную характеристику текущего поколения лошадей, используя современные методы, в частности, молекулярно-генетический анализ
.В последнее десятилетие микросателлитные маркеры широко применяются для характеристики генетической структуры разных пород крупного рогатого скота, овец, коз и лошадей, а также используются в качестве официальных показателей контроля происхождения животных
.Поэтому цель исследований заключалась в сравнительной характеристике лошадей орловской рысистой породы в зависимости от их происхождения с использованием 17 микросателлитных локусов, рекомендованных Международным обществом генетики животных (ISAG).
2. Методы и принципы исследования
В качестве биоматериала для выделения ДНК использовали волосяные луковицы, от лошадей которые находились в Алтайском конном заводе и Тамбовском ипподроме. Половозрастная структура исследуемого поголовья – жеребцы и кобылы от 3 лет и старше. Все лошади имели оценку по экстерьеру и рабочим качествам. Доля животных, находящихся в близком родстве не превышала 5%. Перед проведением лабораторных исследований все образцы были зашифрованы. Анализ проводили по 17 микросателлитных локусов ДНК (AHT4, AHT5, ASB2, ASB17, ASB23, CA425, HMS1, HMS2, HMS3, HMS6, HMS7, HTG4, HTG6, HTG7, HTG10, LEX3 и VHL20), рекомендуемых международным обществом генетики животных (ISAG) для лошадей. Генотипирование по STR-маркерам было проведено в лаборатории биотехнологической компании «ГОРДИЗ» (г. Москва) с применением набора праймеров (Extra Gene™ DNA Prep 200) этой же лаборатории. ДНК амплифицировали на термоциклере 2720 Cycler Gene Amp PCR (Applied Biosystems Inc., США) с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) с использованием праймеров с флуоресцентно-меченной меткой. Электрофорез продуктов амплификации осуществлялся на автоматическом 4-капиллярном генетическом анализаторе 3130 DNA Analyzer (Applied Biosystems Inc., США). Расшифровка и документирование полученных графических результатов осуществлялась на компьютере с помощью программного обеспечения автоматической расшифровки результатов фрагментного анализа DNA Genotyper® и Gene Mapper™ ID v3.2. Полученные данные обрабатывали в надстройке для MS Excel – GenAlEx 6.5
. Для оценки соответствия полученных распределений частот генотипов равновесию Харди-Вайнберга использовали метод хи-квадрат. Значение p<0,05 считалось статистически значимым. Для сравнения генетической структуры исследуемых групп использовался пакет STRUCTURE 2.3.4 как инструмент кластерного анализа. Для математического подтверждения (метод Evanno) результаты кластеризации, полученные в STRUCTURE 2.3.4, обрабатывались в веб-приложении Clampuck .Для анализа различий по основным промерам (высота в холке, косая длина туловища, обхват груди, обхват пясти), индексам телосложения и экспертной оценке были использованы следующие данные: каталог лошадей орловской рысистой породы, проходивших испытания на ЦМИ в беговом сезоне 1997 года, программы испытаний, годовой отчет о деятельности ипподрома за 1997 год, результаты экспертной оценки типа и экстерьера орловских лошадей за 1996-97 гг. Чемпионат и экспертную оценку проводил недавно созданный Международный Общественный Совет по сохранению орловской рысистой породы лошадей. В экспертную комиссию входили: профессор, д. с.-х. наук Г.А. Рождественская, Президент Ассоциации рысистого коневодства «Содружество» А.М. Ползунова, с.н.с ВНИИ коневодства Г.В. Калинкина, А.Г. Мартыненко и П.В. Заборских. Экспертиза проводилась с 10 часов утра, методом глазомерной оценки. Экспертам были предоставлены каталоги оцениваемых лошадей, в которых были указаны масть, год рождения, происхождение, завод, промеры, лучшая резвость, владелец, тренер.
3. Основные результаты
Прежде чем проводить популяционно-генетический анализ результатов генотипирования лошадей, мы решили выяснить, действительно ли в породе, до перехода конных заводов в частную собственность, существовали внутрипородные группы. Поскольку речь идет о поголовье, которое существовало более 20 лет назад, когда молекулярно-генетические технологии еще не получили широкого распространения, мы провели сравнение лошадей орловской рысистой породы, находившиеся в тренотделениях Центрального московского ипподрома. Нами были рассмотрены жеребцы и кобылы в возрасте 1,5-2-х-лет из 4 основных заводов – Хреновской, Пермский, Чесменский и Московский, из которых поступало большая доля испытываемых лошадей в исследуемый период.
Анализ данных промеров жеребцов 3 лет и старше, выращенных в разных заводах (табл. 1), показал, что к 4-летнему возрасту лошади Пермского завода демонстрируют достоверное преимущество по обхвату пясти над лошадьми Чесменского завода и также над лошадьми Московского конного завода.
Таблица 1 - Промеры жеребцов 4-х лет 1993 г.р. и старше из разных заводов
N п/п | Завод |
| Высота в холке, см | Косая длина, см | Обхват груди, см | Обхват пясти, см | ||||
n | М±m | Сv,% | М±m | Сv,% | М±m | Cv,% | М±m | Cv,% | ||
1 | Хреновской | 9 | 162,1±1,29 | 2,38 | 164,0±1,29 | 2,36 | 179,7±1,05 | 1,75 | 20,1±0,27* | 4,10 |
2 | Пермский | 5 | 163,6±1,12* | 1,53 | 164,0±1,69 | 2,30 | 180,6±1,74 | 2,16 | 20,6±0,36* | 3,98 |
3 | Чесменский | 4 | 162,7± 0,48* | 0,59 | 164,2±0,80 | 1,04 | 177,5±2,06 | 2,32 | 19,3±0,23 | 2,38 |
4 | Московский | 2 | 159,0±0,99 | 0,88 | 160,0±1,49 | 1,32 | 173,5±3,50 | 2,85 | 19,5±0,49 | 3,58 |
Примечание: * – B>0,95; ** – B>0,99
Лошади Московского конного завода оказались среди своих сверстников самыми низкорослыми: они достоверно уступали по высоте в холке жеребцам Пермского и Чесменского заводов. Такие различия в высоте лошадей и их костистости при одинаковых уровнях кормления, содержания и тренинга в течение трех лет, вероятно, обусловлены экстерьерными особенностями производителей и маточного состава, используемых в разных заводах.
На основании данных о промерах были построены экстерьерные профили. При построении экстерьерных профилей для показателей промеров за 100% были использованы средние стандарты по породе, а для индексов – абсолютные отклонения в процентах (рис. 1).
Рисунок 1 - Экстерьерные профили жеребцов разных заводов в возрасте 4-х лет и старше, проходивших испытания на Центральном московском ипподроме в 1997 гг.
Уровень резвости является крайне важным критерием при отборе орловского рысака, в качестве второго критерия может быть рассмотрено соответствие желательному типу, определенному экспертами. Для определения балла за типичность были оценены 87 лошадей орловской рысистой породы. Наивысший балл выводки составил 4,25, наименьший балл – 3,5. Средняя оценке по породе составила 3,73 балла, оценку выше средней получили 57% лошадей (табл. 2).
Таблица 2 - Экспертная оценка лошадей разных заводов, проходивших испытания на ЦМИ в 1997 году
Завод | N, голов | М ± m, баллы |
Пермский | 19 | 3,84 ± 0,03*** |
Завиваловский | 6 | 3,82 ± 0,06* |
Хреновской | 30 | 3,74 ± 0,13 |
Чесменский | 21 | 3,70 ± 0,30 |
Московский | 8 | 3,70 ± 0,44 |
Дубровский | 3 | 3,58 ± 0,04** |
В среднем по ипподрому | 87 | 3,75 ± 0,0 |
Примечание: * - B>0,95; ** - B>0,99
В целом лошади из всех конных заводов имеют не слишком высокий, но сходный балл за соответствие желательному типу – от 3,70 до 3,84. Только лошади Дубровского конного завода достоверно уступают как представителям Пермского и Завиваловского заводов, имеющим наивысшие оценки, так и средней оценке по ипподрому.
Таким образом, сравнительный анализ лошадей орловской рысистой породы, полученных в 1990-х годах, показал, что в породе действительно наблюдалось разнообразие лошадей по промерам и типам телосложения, достаточное, чтобы могли быть выделены внутрипородные типы в зависимости от того, на каком конном заводе была получена та или иная лошадь.
Поэтому следующим этапом нашей работы было определение разнообразия лошадей орловской рысистой породы на основании данных молекулярно-генетического анализа. Для этого был использован кластерный анализ, где входными данными являлись генетические профили 75 лошадей, происходивших из разных конных заводов и хозяйств России. После проведения обработки в ПО STRUCTURE, для результатов были проверены значения DeltaK и максимальное значение соответствовало K=7 (рис. 2).
Рисунок 2 - Значения DeltaK при разном числе групп
Рисунок 3 - Сводный график оценок лошадей по соотношению генетических компонентов при K=7
Примечание: числа (1..75) соответствуют конкретному животному, а в скобках (1...7) – заранее предполагаемому кластеру
4. Обсуждение
При обсуждении результатов кластерного анализа мы учитывали не только регион и хозяйство, где были получены лошади, но также и родственные связи между ними, поскольку животные со сходным происхождением имеют более высокую вероятность совпадения по соотношению генетических компонентов
.Подробный анализ родословных исследованных животных позволил выделить следующие группы (верхний ряд, слева направо): первую группу образуют лошади, рожденные в хозяйствах Воронежской области, восходящие к племенному поголовью Чесменского конного завода.
Следом расположена группа лошадей, полученная от производителей и маток Чесменского и Хреновского конных заводов вплоть до лошади под номером 61(4), которая является представителем исторических форм орловского рысака – жеребцом Уловом (1928 г.р.).
После него расположена группа лошадей, полученных в Хреновском конном заводе, а далее распределились лошади, в родословных которых сочетаются предки, рожденные в Чесменском, Хреновском, Пермском конных заводах и частично – из украинских предприятий. В середине этой группы выделяется самый древний прогенотипированный представитель орловской рысистой породы – Бычок (1824 г.р.) – номер 60(4).
В нижнем ряду слева разместилась группа, характеризующаяся тем, что у лошадей, ее образующих, очень велика доля одного сегмента. Анализ их происхождения показал, что всех лошадей объединяет наличие в их родословных общего предка или предков – жеребцов Пермского конного завода Кипра и/или Дротика.
Следом выделена группа лошадей, предки которых получены в результате спаривания, целью которых являлось повышение генетического сходства с жеребцом Фортунато (1973 г.р.), помесью 2-го поколения, полученным в процессе вводного скрещивания с жеребцом чистокровной верховой породы Фактотумом, и/или с жеребцом американской стандартбредной породы Биллом Ганновером (1958 г.р.).
И последняя группа (нижний ряд справа), в которой также велика доля одного сектора (песчаного цвета), представляет собой лошадей, в родословной которых встречается либо сам жеребец Корифей (2009 г.р.), либо родственные ему лошади.
5. Заключение
Таким образом, если еще 20-30 лет наличие внутрипородных типов в орловской рысистой породе во многом определялось селекционными стратегиями и представлениями о желательном типе в конных заводах, то в настоящее время наблюдается формирование новых внутрипородных структурных единиц, которые в большей степени, различаются по соотношениям генетических компонентов. Сохраняется оригинальность лошадей, получаемых в обоих конных заводах Воронежской области, причем именно они наиболее схожи по генетическим профилям со своими историческими предками – жеребцами-рекордистами Уловом и Бычком.
Для более детального анализа причин, которые привели к дифференциации, необходимо привлечение дополнительной информации, включая технологические условия хозяйств и особенности селекционной работы в них, а также проведение исследований с целью дополнить базы данных генотипов лошадьми из других конных заводов.