ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА ГОРМОНА РОСТА (GH) И ЕГО СВЯЗЬ С ПРОДУКТИВНОСТЬЮ СВИНЕЙ ПОРОДЫ ЛАНДРАС

Колосов А.Ю.¹, Леонова М.А.², Гетманцева Л.В.³

¹ORCID: 0000-0002-6583-8942, Кандидат сельскохозяйственных наук,  ²ORCID: 0000-0003-2979-7108, Кандидат сельскохозяйственных наук, ³ORCID: 0000-0003-1868-3148, Кандидат сельскохозяйственных наук, Донской государственный аграрный университет

Работа выполнена за счет средств гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых-кандидатов наук - договор № 14.W01.16.7781-МК «14» марта 2016 г.

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА ГОРМОНА РОСТА (GH) И ЕГО СВЯЗЬ С ПРОДУКТИВНОСТЬЮ СВИНЕЙ ПОРОДЫ ЛАНДРАС

Аннотация

Гормон роста (GH) имеет большое значение для регулирования ростовых процессов, клеточной пролиферации и дифференцировки у всех видов млекопитающих. Целью исследований стало изучение влияния полиморфизма гена GH на продуктивные качества свиней породы ландрас. В статье дана генетическая характеристика свиней породы ландрас по гену гормона роста (GH). Установлена связь полиморфизма гена GH с показателями репродуктивных качеств свиней. Определены аллельные варианты гена, закрепление которых в популяции будет способствовать повышению продуктивных качеств свиней.

Ключевые слова: ДНК, ПЦР, селекция, свиньи, факторы роста.

Kolosov A.Yu.¹, Leonova M.A.², Getmanceva L.V.³

¹ORCID: 0000-0002-6583-8942, PhD in Agriculture, ²ORCID: 0000-0003-2979-7108, PhD in Agriculture,  ³ORCID: 0000-0003-1868-3148, PhD in Agriculture, Don State Agrarian University

POLYMORPHISM OF THE GROWTH HORMONE GENE (GH) AND ITS RELATION TO EFFICIENCY OF PIGS LANDRACE

Abstract

Growth hormone (GH) is important for the regulation of growth processes of cell proliferation and differentiation in all mammalian species. The aim of research was to study the effect of GH gene polymorphism on the productive qualities of the breed Landrace pigs. In the article the genetic characteristics of swine landrace gene of growth hormone (GH). The connection of GH gene polymorphism with indicators of reproductive qualities of pigs. Identified allelic variants of the gene, which is binding in the population will increase the productive qualities of pigs.

Keywords: DNA, PCR, selection, pig, growth factors.

Формирование продуктивных качеств у свиней регулируется сложным и лишь частично изученным каскадом последовательных совокупных действий центральной нервной системы, ряда секреторных тканей и тканей-мишеней [1,2]. Регулирование этих процессов является важным инструментом в наборе решений по управлению фермой, т.к. производительность свиней напрямую определяет прибыль. Для решения этой задачи главную роль отводят молекулярно-генетическим факторам, которые предопределяют генетически обусловленные параметры продуктивности [6].

В качестве перспективного маркера продуктивности свиней  рассматривается ген гормона роста (GH). Гормон роста имеет большое значение для регулирования ростовых процессов, клеточной пролиферации и дифференцировки у всех видов млекопитающих.  Полиморфизм гена G316A установлен  в области хромосомы 12p1.2-P1.5 [5].

Мутация в регуляторной области гена GH может влиять на уровень транскрипции и привести к повышению концентрации GH в плазме. Ученые определили полиморфизм в регуляторной области гена GH, но не выявили прямую причинно-следственную связь между этим полиморфизмом и ростом концентрации GH в плазме [3]. Исследованиями 1990-х годов установлена связь полиморфизма гена гормона роста с мясными качествами в различных европейских породах и линиях свиней, что позволило рассматривать ген GH в качестве маркера мясной продуктивности [5].

Темпы роста и состав тела являются двумя важными характеристиками в производстве животноводческой продукции.  Современное состояние отрасли свиноводства требует высоких темпов роста и большой процент выхода постного мяса, вместе с эффективной конверсией корма. По результатам многочисленных исследований ученых выявлено, что определенные варианты гена гормона роста (GH) связаны с более высокой мышечной массой и сравнительно низкой жирностью у свиней. Кроме того, имеются данные о связи гена GH с высокой конверсией корма, лучшей скороспелостью и среднесуточным приростом [3,4,5]. В результате изучения данных работ ясно, что эффект гена GH зависит от генетического потенциала конкретной породы и склонности ее, например, к отложению жира. Имеются данные, что животные породы ландрас немецкой породы показали более высокую связь вариантов гена GH с накоплением жира, чем порода пьетрен [5]. Кроме того, отобранные свиньи по показателю веса при убое или низкой средней толщины шпика имеют более высокие базальные концентрации GH чем у неотобранных для этих целей животных [3]. Практически отсутствуют данные по изучению воспроизводительных качеств свиней в зависимости от этого гена.

В связи с тем, что результаты исследований по гену GH имеют разноплановый характер и установлены различия в зависимости от породной принадлежности и направления продуктивности свиней, в наших исследованиях мы хотим оценить влияние различных вариантов гена GH на откормочную и мясную продуктивность, а также выявить связь с многоплодием у свиней породы ландрас, которая используется в качестве второй материнской породы в системах гибридизации.

В связи с вышесказанным целью наших исследований стало изучение влияния полиморфизма гена GH на продуктивные качества свиней породы ландрас.

Материалы и методы. Исследования проводили в лаборатории молекулярной диагностики и биотехнологии с.-х. животных Донского ГАУ. Для определения генетической структуры по данным полиморфизма гена GH были отобраны свиньи породы ландрас (n=98). По результатам генотипирования были сформированы группы животных с учетом генотипов по гену GH (AA, AG, GG). Откормочные и мясные качества оценивали по результатам контрольного выращивания до 100 кг по показателям скороспелости (дн.),  среднесуточного прироста (г), длины туловища и толщины шпика (мм). Воспроизводительные качества оценивали по результатам первых трех опоросов с учетом данных по многоплодию (гол).

Полиморфизм гена GH оценивали методом ПЦР-ПДРФ. Рестрикцию амплифицированного фрагмента гена GH длиной 604 п. н. проводили с рестриктазой FokI (ООО «СибЭнзим-М»). Размер продуктов рестрикции фрагмента гена GH оценивали методом электрофореза в 2 %-м агарозном геле (рис.1).

Рис. 1 – Электрофореграмма результата ПЦР-ПДРФ гена GH/FokI в 2% агарозном геле (Обозначения: 5 – генотип GG (345 и 259 п.н.);   – 1,3,5,6 генотип AA (604 п.н.); 2,4,7,8 – генотип АG (604, 345 и 259 п.н.); М - ДНК-маркер 100 bp (СибЭнзим))

Результаты исследований и их обсуждения. Изучению влияния полиморфизма гена GH на продуктивные качества свиней посвящено небольшое количество работ. Имеющиеся в открытом доступе исследования направлены главным образом на оценку связи полиморфизма гена GH с откормочными и мясными качествами. В тоже время, рассматривая влияние на физиологические процессы происходящие в организме свиньи можно предположить наличие связи GH с воспроизводительными показателями. Проведенные нами исследования генетической структуры свиней породы ландрас по данным полиморфизма гена GH показали наличие генотипов АА, АG и GG с частотой 34,7; 34,3; 31,0%, соответственно. Наибольшая частота принадлежит аллелю A (0,52), частота аллеля G составила 0,48. В отличие от генетической структуры свиней породы ландрас представленной в данной работе, в исследованиях Faria с соавторами, где изучали популяцию F2 полученную от скрещивания местных бразильских кабанов с 18 коммерческими свиноматками (ландрас × крупная белая × пьетрен) установлена напротив низкая частота генотипа АА, но именно эти животные обладали высокими продуктивными качествами. Частота генотипа GG составила 0,5672, генотипа AG-0,4005, АА-0,3230. Частота аллеля G составила 0,7674, аллеля A-0,2326. Для свиноматок наличие мутантного генотипа АА связано с увеличением количества правильных сосков, но в то же время и с повышением толщины шпика в точке P2 связанной с отложением жира. Наличие генотипа GG связано с лучшими показателями развития и длинной туши. Средний вес свиней был выше у гетерозиготного генотипа [4].

Анализ полиморфизма гена GH у свиней породы ландрас не показал наличия достоверного влияния на откормочные и мясные качества. Животные имели практические одинаковую скороспелость и длину туловища. Отмечаются некоторые различия по толщине шпика, но они незначительны. Следует отметить превосходство свиней генотипа GG, которые имеют более высокий показатель многоплодия в сравнении со свиньями гетерозиготного генотипа AG на 0,7 гол. (P<0,05) и животными генотипа GG на 0,3 гол. Результаты представлены в таблице.

Таблица 1 – Продуктивность свиней породы ландрас по гену GH

Генотип GH	Скороспелость, дн	Толщина шпика, мм	Длина туловища, см	Многоплодие, гол
AA	155,9±0,99	15,0±0,19	121,6±0,98	13,70±0,13
AG	155,9±0,84	14,8±0,21	121,9±0,69	13,30±0,13
GG	155,8±0,67	14,8±0,22	122,1±0,93	13,96±0,15*

* P<0,05 (разность между генотипами GG и AG)  

Выводы. В результате проведенных исследований влияние на откормочные и мясные качества свиней породы ландрас установлено не было. Возможно, это связано с особенностью генетической структуры данной выборки. Исследования проведенные нами ранее на свиньях породы дюрок показали значительное влияние на скороспелость и среднесуточный прирост. Данный факт подтверждает гипотезу о том, что эффект гена GH зависит от генетического потенциала конкретной породы и особенности протекания физиологических процессов. Свиноматки исследуемой популяции используются в системе гибридизации как материнская порода. Нами было установлено влияние на многоплодие, что имеет большое значение для определения дальнейшей селекционной стратегии при работе с этой популяцией по данному признаку.

Литература

1. Гетманцева Л.В. Леонова М.А., Третьякова О.Л. Усатов А.В. Взаимосвязь полиморфизма гена LIF/DraIII с продуктивными качествами свиней // Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. 2014. № 3. С. 36-39.
2. Леонова М.А., Гетманцева Л.В., Колосов А.Ю. Распределение частот аллелей и генотипов гена лейкемия ингибирующего фактора у свиней различных пород // Современные проблемы науки и образования.  – 2015. – № 2. ISSN 2070-7428, [Электронный ресурс] URL: www.science-education.ru/122-17343.
3. Cheng WTK, Lee CH, Hung CM, Chang TJ and Chen CM (2000) Growth hormone gene polymorphisms and growth performance traits in Duroc, Landrace and Tao-Yuan pigs. Theriogenology 54:1226-1237.
4. Faria D., Guimarães F., Lopes P.S. Association between G316A growth hormone polymorphism and economic traits in pigs. J.Genet. Mol. Biol. vol.29 no.4 São Paulo, 2006.
5. Knorr C, Moser G and Geldermann H (1997) Associations of GH gene variants with performance traits in F2 generations of European wild boar, Pietran and Meishan pigs. Anim Genet 28:124-128.
6. Leonova, M.A.,  L.V. Getmantseva, V.N. Vasilenko, A.I. Klimenko, A.V. Usatov, S.Yu. Bakoev, A.Yu. Kolosov, N.V. Shirockova. 2015. Leukemia Inhibitory Factor (LIF) Gene Polymorphism and its Impact on Reproductive Traits of Pigs. Am. J. Anim. Vet. Sci., 10 (4): 212-216.

References

1. Getmantseva L.V. Leonova M.A., Tretyakova O.L., Usatov A.V. Relationship polymorphism LIF/DraIII with productive qualities of pigs // Questions regulatory veterinary medicine. 2014. № 3. P. 36-39.
2. Leonov M.A., Getmantsev L.V., Kolosov A.Y. The frequency distribution of alleles and genotypes of leukemia inhibitory factor gene in pigs of different breeds // Modern problems of science and education. - 2015. - № 2. ISSN 2070-7428, [Jelektronnyj resurs] URL: www.science-education.ru/122-17343.
3. Cheng WTK, Lee CH, Hung CM, Chang TJ and Chen CM (2000) Growth hormone gene polymorphisms and growth performance traits in Duroc, Landrace and Tao-Yuan pigs. Theriogenology 54:1226-1237.
4. Faria D., Guimarães F., Lopes P.S. Association between G316A growth hormone polymorphism and economic traits in pigs. J.Genet. Mol. Biol. vol.29 no.4 São Paulo, 2006.
5. Knorr C, Moser G and Geldermann H (1997) Associations of GH gene variants with performance traits in F2 generations of European wild boar, Pietran and Meishan pigs. Anim Genet 28:124-128.
6. Leonova, M.A.,  L.V. Getmantseva, V.N. Vasilenko, A.I. Klimenko, A.V. Usatov, S.Yu. Bakoev, A.Yu. Kolosov, N.V. Shirockova. 2015. Leukemia Inhibitory Factor (LIF) Gene Polymorphism and its Impact on Reproductive Traits of Pigs. Am. J. Anim. Vet. Sci., 10 (4): 212-216.