Поиск полиморфизмов у баранов ставропольской породы с использованием Illumina 600K BeadChip для разработки панели генотипирования секвенированием по технологии AgriSeq

Несмотря на достаточно большое количество исследований, методы геномной и маркер-ассоциированной селекции до сих пор не применяют в овцеводстве на хозяйственно значимом уровне. Одно из важных направлений – выявление локусов генома, связанных с показателями межпородной изменчивости, которые также можно будет использовать в качестве маркеров породной принадлежности животных. Цель исследований – поиск полиморфизмов у баранов ставропольской породы с использованием биочипов Illumina 600K BeadChip для последующей разработки панели для генотипирования секвенированием по технологии AgriSeq. Объектом исследования служили баранчики в возрасте 12 месяцев (n=50). Первичную обработку результатов и их анализ, определение частоты встречаемости полиморфизмов, оценку распределения SNP по регионам генома выполняли в программе Genome Studio 2.0. Для картирования SNP использовали сборку генома Ovis_Aries_3.1. Выявлены однонуклеотидные полиморфизмы с частотой встречаемости гомозигот, как распространенных, так и мутантных вариантов в диапазоне 0,2850…0,3149. Гетерозиготные варианты этих замен отмечали с частотой 0,381± 0,011. Всего выбранным критериям полиморфизмов соответствовало 573. Обнаруженные SNP были расположены по всей длине генотипируемой области ДНК. Наибольшее их количество находилось на 1, 2, 3, 5 и Х хромосомах. Меньше всего полиморфизмов выявлено на 18, 20, 21 и 24 хромосомах. Установленный набор замен позволит эффективно точно идентифицировать животных в процессе селекционной работы, проводить учет инбридинга в популяции и др. Предложенный набор SNP можно рекомендовать для использования в генотипировании секвенированием нового поколения и кастомизации SNP-биочипов.

1. Whole-genome selective scans detect genes associated with important phenotypic traits in sheep (Ovis aries) / S.-S. Xu, L. Gao, M. Shen, et al. // Frontiers in Genetics. 2021. Vol. 12. Article 738879. URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2021.738879/full (дата обращения: 19.05.2023).

2. Genomic selection and use of molecular tools in breeding programs for indigenous and crossbred cattle in developing countries: Current status and future prospects / R. A. Mrode, J. M. K. Ojango, A. M. Okeyo, et al. // Front. Gen. 2019. Vol. 9. Article 694. URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2018.00694/full (дата обращения: 19.05.2023).

3. Braz C. U., Rowan T. N., Schnabel R. D. Genome-wide association analyses identify genotype-by-enviro nment interactions of growth traits in Simmental cattle // Sci. Rep. 2021. Vol. 11. Article 13335. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-021-92455-x (дата обращения: 19.05.2023).

4. Genome-wide association study of meat quality traits in a three-way crossbred commercial pig population / G. Gao, N. Gao, S. Li, et al. // Front. Genet. 2021. Vol. 12. Article 614087. URL: https://www.mdpi.com/2073-4425/13/11/1990 (дата обращения: 19.05.2023).

5. Al-Atiyat R. M. The power of 28 microsatellite markers for parentage testing in sheep // El. J. Biotech. 2015. Vol. 18. No. 2. P. 116–121.

6. De Camargo G. M. F. The role of molecular genetics in livestock production // An. Prod. Sc. 2019. Vol. 59. No. 2. P. 201–206.

7. Rodriguez-Ramirez R., Gonzalez-Cordova A. F., Vallejo-Cordoba B. Authentication and traceability of foods from animal origin by polymerase chain reaction-based capillary electrophoresis //Analytica Chimica Acta. 2011. Vol. 685. No. 2. P. 120–126. doi: 10.1016/j.aca.2010.11.021.

8. A high throughput single nucleotide polymorphism multiplex assay for parentage assignment in New Zealand sheep / S. M. Clarke, H. M. Henry, K. G. Dodds, et al. // PLoS ONE. 2014. Vol. 9. No. 4. Article e93392. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0093392 (дата обращения: 23.05.2023).

9. SNPs for parentage testing and traceability in globally diverse breeds of sheep / M. P. Heaton, K. A. Leymaster, T. S. Kalbfleisch, et al. // PLoS ONE. 2014. Vol. 9. No. 4. Article e94851. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0094851 (дата обращения: 23.05.2023).

10. Genotyping-by-sequencing (GBS): A novel, efficient and cost-effective genotyping method for cattle using nextgeneration sequencing / M. de Donato, S. O. Peters, S. E. Mitchell, et al. // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. No. 5. Article e62137. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0062137 (дата обращения: 22.05.2023).

11. On the origin of European sheep as revealed by the diversity of the Balkan breeds and by optimizing populationgenetic analysis tools / E. Ciani, S. Mastrangelo, A. Da Silva, et al. // Gen. Sel. Evol. 2020. Vol. 52. Article 25. URL: https:// gsejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12711-020-00545-7 (дата обращения: 22.05.2023).

12. Modular automation solution for genotyping by sequencing for animal breeding / R. C. Willis, A. Burrell, M. Swimley, et al. // Proceedings of the World Congress on Genetics Applied to Livestock Production. 2018. Vol. 11. Article 313. URL: http://www.wcgalp.org/proceedings/2018/modular-automation-solution-genotyping-sequencing-animal-breeding (дата обращения: 22.05.2023).

13. Genomic tools and genetic improvement of crossbred Friesian cattle / M. A. Rahman, N. S. Juyena, M. Shmsuddin, et al. // Res. Agric. Livest. Fish. 2021. Vol. 8. No. 1. P. 89–107 . doi: 10.3329/ralf.v8i1.53271.

14. SNP panels for the estimation of dairy breed proportion and parentage assignment in African crossbred dairy cattle / N. Z. Gebrehiwot, E. M. Strucken, K. Marshall, et al. // Genet. Sel. Evol. 2021. Vol. 53. Article 21. URL: https://gsejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12711-021-00615-4 (дата обращения: 22.05.2023).

15. Prediction of genomic breeding values for growth, carcass and meat quality traits in a multi-breed sheep population using a HD SNP chip / L. F. Brito, S. M. Clarke, J. C. McEwan, et al. // BMC Genet. 2017. Vol. 18. Article 7. URL: https://bmcgenomdata.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12863-017-0476-8 (дата обращения: 22.05.2023).

16. Purcell S., Neale B., Todd-Brown K. PLINK: A tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses // Am. J. Hum. Genet. 2007. Vol. 81. P. 559–575. doi: 10.1086/519795.

17. Genome-wide search for associations with meat production parameters in Karachaevsky sheep breed using the Illumina BeadChip 600 K / A. Krivoruchko, A. Likhovid, A. Kanibolotskaya, et al. // Genes. 2023. Vol. 14. No. 6. Article 1288. URL: https:// www.mdpi.com/2073-4425/14/6/1288 (дата обращения: 25.05.2023).

18. SNP data quality control in a national beef and dairy cattle system and highly accurate SNP based parentage verification and identification / M. C. McClure, J. McCarthy, P. Flynn, et al. // Front. Genet. 2018. Vol. 9. Article 84. URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2018.00084/full (дата обращения: 25.05.2023).

19. Tortereau F., Moreno C. R., Tosser-Klopp G. Development of a SNP panel dedicated to parentage assignment in French sheep populations // BMC Genet. 2017. Vol. 18. Article 50. URL: https://bmcgenomdata.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12863-017-0518-2 (дата обращения: 25.05.2023).

20. Development of a genetic tool for determining breed purity of cattle / I. Hulsegge, M. Schoon, J. Windig, et al. // Livest. Sci. 2019. Vol. 223. P. 60–67. doi: 10.1016/j.livsci.2019.03.002.