Проблема сохранения генофондов доместицированных животных

Рассмотрены принципы и методы сохранения генофондов пород домашних животных. В мире под угрозой исчезновения находится 17 % пород. Аргументами в пользу сохранения локальных пород являются: 1) экономические факторы, такие как изменения требований к качеству пищевых продуктов, изменения гигиенических и климатических условий (новые виды болезней, вакцины, изменения внешней среды), необходимость сохранить резерв для успешной селекции, возможность использовать местные породы в трудных экологических условиях; 2) научные факторы, в частности возможность изучения генофонда местных пород для реконструкции эволюции доместицированного вида (изучение локальных пород может вскрыть механизмы процессов эволюции, онтогенеза, поведения, естественного и искусственного отбора); 3) культурно-исторические факторы, связанные с тем, что аборигенные породы служат живыми памятниками традиционной культуры населения. Разведение породы возможно только при сохранении ее внутрии межпородного генетического разнообразия, которое можно выявить с помощью различных молекулярно-генетических методов. Приведены примеры использования новых генетических технологий при сохранении локальных пород двух доместицированных видов: овец (Ovis aries) и крупного рогатого скота (Bos taurus). С помощью ISSR-фингерпринтинга (Inter Simple Sequence Repeats) получены данные, которые позволили определить коэффициент генетической оригинальности, проанализировать популяционную структуру, определить сходства и различия, провести идентификацию и оценку консолидированности, чистопородности и генеалогических связей генофондов пород (внутрипородных групп). Среди пород одного вида или внутри одной породы можно выделять древние или наиболее отдалившиеся от «протогенофонда» группы животных и, соответственно, использовать эти данные в селекционной стратегии, направленной на сохранение форм животных, приближенных к предковой форме. Применение различных ДНК-маркеров, методов геномной и генной селекции в природоохранной и частной генетике доместицированных видов предоставляет возможность получить данные о генетическом потенциале (ценности, оригинальности) породы, что важно для научного обоснования ее сохранения.

1. Aleksanyan S.M. Agrobioraznoobrazie i geopolitika [Agrobiodiversity and geopolitics]. St. Petersburg: GNTc RF VIR Publ., 2002. (in Russian)

2. Altukhov Yu.P., Korochkin L.I., Rychkov Yu.G. Hereditary biochemical diversity in the processes of evolution and individual development. Genetika = Genetics (Moscow). 1996;32(6):1450-1473. (in Russian)

3. Altukhov Yu.P., Rychkov Yu.G. Population systems and their structural components. Genetic stability and variability. Zhurnal obshchey biologii = Journal of General Biology. 1970;31(5):507-526. (in Russian)

4. Altukhov Yu.P., Salmenkova E.A., Kurbatova O.L., Pobedonostseva E.Yu., Politov D.V., Evsyukov A.N., Zhukova O.V., Zakharov I.A., Moiseeva I.G., Stolpovsky Yu.A., Pukhal’skiy V.A., Pomortsev A.A., Upel’niek V.P., Kalabushkin B.A. Dinamika populyatsionnykh genofondov zhivotnykh [Dynamics of populational animal gene pools]. Dinamika populyatsionnykh genofondov pri antropogennykh vozdeystviyakh. Pod red. Yu.P. Altukhova [Yu.P. Altukhov (Ed.) The Dynamics of Populational Gene Pools under Human Actions]. Moscow: Nauka Publ., 2004;110-294. (in Russian)

5. Belyayev D.K. Problems and prospects for research on animal genetics and breeding. Genetika = Genetics (Moscow). 1987;23(6):937-946. (in Russian)

6. Bodo I. Methods and experiences with in situ preservation of farm animals. Department of Animal Husbandry Univ. of Veterinary Sci. Budapest, 1989.

7. Brem G., Graf F., Krausslich H. Genetic and economic differences among methods of gene conservation in farm animals. Livestock Production Sci. 1984;11(l):65-68.

8. Diamond J. Evolution, consequences and future of plant and animal domestication. Nature. 2002;418:700-707.

9. Dragunesku C. Ratiunsi procedure penru conservarea materialului de genetic la animalele domestic. Rev. Cresteria Anim. 1975;3:25-30.

10. Drucker A.G., Anderson S. Economic analysis of animal genetic resources and the use of rural appraisal methods: Lesson from South-East Mexico. Int. J. Agricult. Sustainability. 2004;2:77-97.

11. EAAP/FAO. Survey of Livestock populations global animal genetic data bank EAAP. Hanover: EAAP/FAO, 1991.

12. Ernst L.K., Dmitriev N.G., Paronyan I.A. Geneticheskie resursy selskokhozyaystvennykh zhivotnykh v Rossii i sopredelnykh stranakh [Farm Animal Genetic Resources in Russia and Neighboring Countries]. St. Petersburg: All-Russian Research Institute of Genetics and Breeding Farm Animals Publ., 1994. (in Russian)

13. Ernst L.K., Zinovieva N.A. Biologicheskie problemy zhivotnovodstva v XXI veke [Biological issues of breeding in the 21th century]. Moscow: Russian Academy of Agricultural Sciences Publ., 2008. (in Russian)

14. Erokhin A.L., Erokhin S.A. Ovtsevodstvo [Sheep Breeding]. Moscow: Moscow State University Publ., 2004. (in Russian)

15. Evanno G., Regnaut S., Goud J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Mol. Ecology. 2005;14:2611-2620.

16. FAO. Primary guidelines for development of national farm animal genetic resources management plans. Rome, 1998.

17. FAO. The state of Food Security in the World. Rome: FAO, 2000.

18. FAO. Marker assisted selection current status and future perspectives in crops, livestock, forestry and fish. Ed. El. Guimaraes, J. Ruane, A. Sonnino, B. Scherf, J.D. Dargie. Rome, 2007.

19. FAO. Polozhenie del v oblasti prodovolstviya i selskogo khozyaystva. Zhivotnovodstvo: v poiskakh balansa [Situation in the field of food and agriculture. Breeding: in search of the balance]. Rome: FAO, 2009. (in Russian)

20. FAO. Vtoroy doklad o sostoyanii mirovykh geneticheskikh resursov zhivotnykh dlya proizvodstva prodovolstviya i vedeniya selskogo khozyaystva. Kratkoe izlozhenie [The second report on the state of the world’s animal genetic resources for food and agriculture. Summary]. Rome: FAO, 2015. (in Russian)

21. FAO. Development of integrated multipurpose animal recording systems. Rome, 2016.

22. Franklin J.R. Evolutionary changes in small populations. Soulé M.E., Wilcox B.A. (Eds) Conservation Biology. Sunderland: Sinauer Associates Inc. Publishers, 1980;135-149 (Russ. ed.: M. Suley, B. Uilkoks (Eds). Biologiya okhrany prirody. Perevod S.A. Ostroumova; Pod red. A.V. Yablokova. Moscow: Mir Publ., 1983;160- 176). (in Russian)

23. Gandini G.C., Villa E. Analysis of the cultural value of local livestock breeds: a methodology. J. Anim. Breed. Genet. 2003;120(1):1-11.

24. Glazko V.I., Stolpovsky Yu.A., Tarasyuk S.I., Bukarov N.G., Popov N.A. Genetic structure of Pinzgau breed in the Carpathian region. Genetika = Genetics (Moscow). 1996;32(5):676-684. (in Russian)

25. Glembotsky Y.L., Kopylovskaya G.Ya. The problems of saving farm animals gene pools. Zhivotnovodstvo = Farm Аnimals. 1972;6:59-61. (in Russian)

26. Ivanov M.F. Porody selskokhozyaystvennoy ptitsy [Fowl breeds]. Moscow: Ekon. zhizn Publ., 1924. (in Russian)

27. Krasota V.F., Lobanov V.T., Dzhaparidze T.G. Razvedenie selskokhozyaystvennykh zhivotnykh [Breeding of Farm Animals]. Moscow: Kolos Publ., 1983. (in Russian)

28. Lobashev M.E. Ocherki po istorii russkogo zhivotnovodstva. Otv. red. I.F. Shulzhenko [I.F. Shulzhenko (Exec. ed.) Essays on the history of Russian animal breeding]. Moscow; Leningrad, 1954. (in Russian)

29. Maijala K. Need and methods of gene conservation in animal breeding. Ann. Genet. Sel. Anim. 1970;2:403-415.

30. Marzanov N.S. Genetic resources of animals are a national concern. Izvestiya Timiryazevskoy selskokhozyaystvennoy akademii = Proceedings of the Timiryazev Agricultural Academy. 2007;5:135-141. (in Russian)

31. Meuwissen T., Hayes B., Goddard M. Genomic selection: A paradigm shift in animal breeding. Anim. Front. 2016;6(1):6-14.

32. Meuwissen T.H.E., Hayes B.J., Goddard M.E. Prediction of total genetic value using genome- wide dense marker maps. Genetics. 2001; 157:1819-1829.

33. Moiseeva I.G. Otechestvennye porody kur [Russian breeds of chickens]. Moiseeva I.G., Zakharov I.A., Mitichashvili R.S., Tikhonov V.N. Geneticheskie resursy selskokhozyaystvennykh zhivotnykh: redkie i ischezayushchie otechestvennye porody. Otv. red. I.A. Zakharov [I.A. Zakharov (Ed.) Farm Animal Genetic Resources: Rare and Endangered Russian Breeds]. Moscow: Nauka Publ., 1992;11-112. (in Russian)

34. Moiseeva I.G., Ukhanov S.V., Stolpovsky Yu.A., Sulimova G.E., Kashtanov S.N. Genofondy selskokhozyaystvennykh zhivotnykh: geneticheskie resursy zhivotnovodstva Rossii. Otv. red. I.A. Zakharov [I.A. Zakharov (Ed.) Gene Pools of Farm Animals: Genetic Resources for Russian Animal Breeding]. Moscow: Nauka Publ., 2006;467. (in Russian)

35. Negrini R., Nijman I.J., Milanesi E., Moazami-Goudarzi K., Williams J.L., Erhardt G., Dunner S., Rodellar C., Valentini A., Bradley D.G., Olsaker I., Kantanen J., Ajmone-Marsan P., Lenstra J.A. Differentiation of European cattle by AFLP fingerprinting. Anim. Genet. 2007;38:60-66.

36. Nesteruk L.V., Makarova N.N., Evsyukov A.N., Svisheva G.R., Lhasaranov B.B., Stolpovsky Yu.A. Comparative evaluation of sheep breeds gene pool based on ISSR analysis. Genetika = Genetics (Moscow). 2016;3:1-11. (in Russian)

37. Oldenbroek J.K. Genebanks and the Conservation of Farm Animal Genetic Resources. Lelystad, the Netherlands: DLO Institute for Anim. Science and Health, 1999.

38. Paronyan I.A. Geneticheskie resursy selskokhozyaystvennykh zhivotnykh [Genetic Pool of Russian Domesticated Animals]. St. Petersburg: Prospekt Nauki Publ., 2016. (in Russian)

39. Paronyan I.A., Prokhorenko P.N. Genofond domashnikh zhivotnykh Rossii [Genetic Pool of Russian Domesticated Animals]. St. Petersburg– Moscow–Krasnodar: Lan Publ., 2008. (in Russian)

40. Potokina E.K., Aleksandrova T.G. Coefficients of genetic originality of Vicia sativa L. species collection on the results of molecular marking. Genetika = Genetics (Moscow). 2008;44(11):1508-1516. (in Russian)

41. Raoul J., Danchin-Burge C., de Rochambeau H., Verrier E. Salvage a software to manage a population with few pedigrees. Book of Abstracts of the 55th Annual Meeting of the European Association for Animal Production, Bled, Slovenia, 5–9 Sept. 2004. Ed. Y. van der Honing. Wageningen, the Netherlands: Wageningen Acad. Publ., 2004.

42. Rychkov Yu.G. The system of ancient human isolates of North Asia in the highlight of population stability and evolution. Voprosy antropologii = Problems of Anthropology. 1973;44:3-22 (in Russian)

43. Sambraus H.H. Warum sollten alte und gefahrdete nutztierrassen er halten warden. Bongo. 1990;16:17-32.

44. Senner J. Inbreeding depression and the survival of zoo populations. Conservation Biology. Ed. V. Soule, B. Wilcox. Massachusetts, 1980;151-169.

45. Serebrovsky A.S. Genogeografiya i genofond selskokhozyaystvennykh zhivotnykh [Farm animals genogeography and gene pools]. Nauchnoe slovo = Scientific Word (Moscow). 1928;9:3-22. (in Russian)

46. Simon D.L. Conservation of animal genetic recourses – A review. Livestock Product. Sci. 1984;11(1):23-36.

47. Smaragdov M.G. Genomic selection of milk cattle: the practical application over five years. Genetika = Genetics (Moscow). 2013;49(11): 1251-1260. (in Russian)

48. Stolpovsky Yu.A., Evsyukov A.N., Sulimova G.E. Cattle breeds genomic diversity on intermicrosatellite polymorphism markers. Genetika = Genetics (Moscow). 2013;49(5):641- 648. (in Russian)

49. Stolpovsky Yu.A., Kol N.V., Evsyukov A.N., Ruzina M.N., Shimiyit L.V., Sulimova G.E. Analysis of the genetic structure of Tuvinian short-fattailed sheep populations with the use of the ISSR- PCR method. Genetika = Genetics (Moscow). 2010a;46(12):1660-1670. (in Russian)

50. Stolpovsky Yu.A., Lazebny O.E., Stolpovsky K.Yu., Sulimova G.E. The use of the ISSR-PCR method for identifying domesticated animal breeds and species, inferring their population structures, and assessing gene pool similarity. Genetika = Genetics (Moscow). 2010b; 46(6):1-9. (in Russian)

51. Soulé M.E. Thresholds for survival: maintaining fitness and evolutionary potential. Soulé M.E., Wilcox B.A. (Eds) Conservation Biology. Sunderland: Sinauer Associates Inc. Publishers, 1980;151-159

52. (Russ. ed.: M. Suley, B. Uilkoks (Eds). Biologiya okhrany prirody. Perevod S.A. Ostroumova; Pod red. A.V. Yablokova. Moscow: Mir Publ., 1983;177-197).

53. Sulimova G.E. DNA markers in genetic studies: types of markers, their properties and applications. Uspekhi sovremennoy biologii = Advances in Current Biology. 2004;124(3):260-271. (in Russian)

54. Tisdell C. Socioeconomic causes of loss of animal genetic diversity: analysis and assessment. Ecol. Economics. 2003;45(3):365-376.

55. Veprintsev B.N., Rott N.N. Strategiya sokhraneniya zhivotnogo i rastitelnogo mira Zemli [Strategy for the preservation of the flora and fauna of the Earth]. Konservatsiya geneticheskikh resursov [Conservation of Genetic Resources]. Pushchino, 1991;5-18. (in Russian)

56. Yudin N.S., Lukyanov K.I., Voevoda M.I., Kolchanov N.A. Application of reproductive technologies to the improvement of dairy cattle genomic selection. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2015;19(3):277-285. (in Russian)