Сравнительная оценка уровня геномного инбридинга у пород крупного рогатого скота, находящихся под различным селекционным давлением

Исследования проводили с целью определения влияния интенсивности селекции на изменение уровня инбредности популяции. Оценивали уровень геномного инбридинга в трех породах крупного рогатого скота, характеризующихся разной степенью селекционного давления: наибольшая – голштинская (HLST, n = 25); умеренная – красная степная порода (RED_STEPPE, n = 29); наименьшая – горский скот Дагестана (GRSK, n = 26). Всех исследуемых животных генотипировали с использованием ДНК-чипа Bovine GGP BeadChip (Illumina, San Diego, CA, USA), включающем около 150 тыс. SNP. Для поиска сегментов гомозиготности (ROH) использовали метод последовательных прогонов, реализованный в R пакете detectRUN. Сегменты ROH относили к различным классам в зависимости от их длины: 0,5…2, 2…4, 4…8, 8…16 и >16 Mb. Коэффициент геномного инбридинга (FROH) рассчитывали на основании данных о количестве и длине ROH в геноме. Животные группы HLST характеризовались наибольшей средней длиной ROH (365,26 Mb). У особей группы GRSK величина этого показателя была в 3 раза ниже (125,32 Mb). При этом индивидуальные максимальные значения длины ROH в GRSK были сопоставимы с аналогичными в HLST (452,71 Mb против 515,49 Mb соответственно). Среднее количество ROH в группе GRSK составило 104,88, RED_STEPPE – 155,21, HLST – 190,32. Средние значения FROH варьировали от 0,05 в GRSK до 0,145 в HLST. Во всех изучаемых группах преобладали короткие фрагменты ROH (0,5…2 Mb). В целом большее селекционное давление ассоциировано с увеличением средней длины и количества сегментов гомозиготности. Полученные результаты могут быть использованы при разработке селекционных программ и программ сохранения локальных пород.

1. Curik I., Ferencakovic M., Solkner J. Inbreeding and runs of homozygosity: A possible solution to an old problem // Livest Sci. 2014. Vol. 166. P. 26–34. doi: 10.1016/j.livsci.2014.05.034.

2. Runs of homozygosity: windows into population history and trait architecture / F. C. Ceballos, P. K. Joshi, D. W. Clark, et al. // Nat. Rev. Genet. 2018. Vol. 19. P. 220–234. doi: 10.1038/nrg.2017.109.

3. Ferencakovic M., Solkner J., Curik I. Estimating autozygosity from high-throughput information: effects of SNP density and genotyping errors // Genet. Sel. Evol. 2013. Vol. 45. No. 1. Article 42. URL: https://gsejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/1297-9686-45-42 (дата обращения: 07.08.2023). doi: 10.1186/1297-9686-45-42.

4. Selection signatures in two oldest Russian native cattle breeds revealed using high-density single nucleotide polymorphism analysis / N. A. Zinovieva, A. V. Dotsev, A. A. Sermyagin, et al. // PLoS ONE. 2020. Vol. 15. No. 11. Article e0242200. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0242200 (дата обращения: 07.08.2023). doi: 10.1371/journal.pone.0242200.

5. Genomic inbreeding and runs of homozygosity analysis of indigenous cattle populations in southern China / Y. Liu, G. Zhao, X. Lin, et al. // PLoS ONE. 2022. Vol. 17. No. 8. Article e0271718. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0271718 (дата обращения: 07.08.2023). doi: 10.1371/journal.pone.0271718.

6. Полногеномные исследования структуры популяций российских локальных пород черно-пестрого корня / А. С. Абдельманова, А. В. Доцев, А. А. Сермягин и др. // Генетика. 2022. Т. 58. № 7. С. 787–797. doi: 10.31857/S0016675822070025.

7. Оценка геномной вариабельности продуктивных признаков у животных голштинизированной черно-пестрой породы на основе GWAS анализа и ROH паттернов / А. А. Сермягин, О. А. Быкова, О. Г. Лоретц и др. // Сельскохозяйственная биология. 2020. Т. 55. № 2. С. 257–274. doi: 10.15389/agrobiology.2020.2.257rus.

8. Effect of artificial selection on runs of homozygosity in U.S. Holstein cattle / E. S. Kim, J. B. Cole, H. Huson, et al. // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. No. 11. Article e80813. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0080813 (дата обращения: 07.08.2023). doi: 10.1371/journal.pone.0080813.

9. Дунин И. М., Данкверт А. Г. Справочник пород и видов сельскохозяйственных животных, разводимых в Российской Федерации. М.: ВНИИПЛЭМ, 2013. 560 c.

10. Ковалева Г. П., Гаджиев З. К., Сулыга Н. В. Продуктивные особенности коров красной степной породы в условиях горного Дагестана // Сельскохозяйственный журнал. 2021. Т. 1. № 1. С. 34–39. doi: 10.25930/2687-1254/005.1.14.2021.

11. Investigation of the genetic diversity of Dagestan Mountain cattle using STR-markers / V. V. Volkova, A. S. Abdelmanova, T. E. Deniskova, et al. // Diversity. 2022. Vol. 14. No. 7. Article 569. URL: https://www.mdpi.com/1424-2818/14/7/569 (дата обращения: 07.08.2023). doi: 10.3390/d14070569.

12. Characterization of runs of homozygosity, heterozygosity-enriched regions, and population structure in cattle populations selected for different breeding goals / H. A. Mulim, L. F. Brito, L. F. B. Pinto, et al. // BMC Genom. 2022. Vol. 23. No. 1. Article 209. URL: https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-022-08384-0 (дата обращения: 07.08.2023). doi: 10.1186/s12864-022-08384-0.

13. Генетические ресурсы животных: развитие исследований аллелофонда российских пород крупного рогатого скота — миниобзор / Н. А. Зиновьева, А. А. Сермягин, А. В. Доцев и др. // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54. № 4. С. 631–641. doi: 10.15389/agrobiology.2019.4.631rus.

14. Недашковский И. С., Контэ А. Ф., Сермягин А. А. Влияние уровня геномного инбридинга голштинских быков-производителей на изменчивость показателей экстерьера и тип телосложения дочерей // Достижения науки и техники АПК. 2023. Т. 37. № 6. С. 66–74.

15. Analysis of runs of homozygosity and their relationship with inbreeding in five cattle breeds farmed in Italy / G. Marras, G. Gaspa, S. Sorbolini, et al. // Anim. Genet. 2015. Vol. 46. No. 2. P. 110–121. doi: 10.1111/age.12259.

16. Genome-wide assessment of runs of homozygosity in Chinese Wagyu beef cattle / G. Zhao, T. Zhang, Y. Liu, et al. // Animals (Basel). 2020. Vol. 10. No. 8. Article 1425. URL: https://www.mdpi.com/2076-2615/10/8/1425 (дата обращения: 07.08.2023). doi: 10.3390/ani10081425.