Эффективность использования SNP-маркеров в гене MSTN в селекции кур пушкинской породы

В птицеводстве показатели, отражающие интенсивность роста молодняка и экстерьерные характеристики кур, – важные ориентиры для селекции. Традиционный селекционный отбор, основанный на фенотипической оценке, отличается невысокой эффективностью при низком коэффициенте наследуемости признака, и в малочисленных группах животных и птиц, разводимых в биоресурсных коллекциях, его сложно применять. Использование молекулярно-генетических маркеров, связанных с экономически значимыми признаками, позволяет проводить ранний отбор птицы. Это влечет за собой повышение рентабельности птицеводства. В последнее время удобными для селекционных целей маркерами служат однонуклеотидные полиморфизмы (SNP). В опытной популяции кур пушкинской породы в течение пяти поколений (P1 – P5) проводили маркерную селекцию на увеличение живой массы. В ее основе был отбор по однонуклеотидной замене rs313744840 в гене MSTN. В результате отбора за этот период произошло значительное увеличение частоты аллеля А в этом гене: с 0.11 до 0.50. Ассоциация SNP-маркера c мясными качествами в опытной группе кур привела к изменениям экстерьерного профиля взрослой птицы в возрасте 330 дней. Наибольшей живой массой и длинным корпусом отличались особи с генотипами AG и AA. В результате селекции птица в среднем стала крупнее за счет увеличения количества гетерозиготных особей с длинным корпусом и большим обхватом груди. Глубина груди и ширина таза увеличились параллельно с ростом частоты аллеля A в опытной популяции. Обнаружена тенденция к увеличению этих показателей при замене G на A в генотипе. Насыщение популяции желательными аллелями привело к росту средних показателей живой массы кур. Анализ экстерьерных параметров взрослой птицы показал, что этот рост достигается за счет увеличения глубины и объема корпуса птицы, а не роста длины конечностей. Таким образом, в опытной популяции кур пушкинской породы на протяжении пяти поколений проведена маркерная селекция на увеличение живой массы, которая достоверно (p < 0.001) изменила экстерьерный профиль взрослой птицы.

1. Baron E.E., Wenceslau A.A., Alvares L.E., Nones K., Ruy D.C., Schmidt G., Zanella E., Coutinho L., Ledur M.C. High level of polymorphism in the Myostatin chicken gene. In: Proc. of the 7th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production, August 19-23, 2002. Montpellier, France, 2002;19-23.

2. Boschiero C., Moreira G., Gheyas A., Godoy T., Gasparin G., Mariani P., Paduan M., Cesar A., Ledur M., Coutinho L. Genomewide characterization of genetic variants and putative regions under selection in meat and egg-type chicken lines. BMC Genomics. 2018;19(83):1-18. https://doi.org/10.1186/s12864-018-4444-0.

3. Collard B., Jahufer M., Brouwer J., Pang E. An introduction to markers, quantitative trait loci (QTL) mapping and marker-assisted selection for crop improvement: The basic concepts. Euphytica. 2005; 142:169-196. https://doi.org/10.1007/s10681-005-1681-5.

4. Cruz V., Schenkel F., Savegnago R., Grupioni N., Stafuzza N., Sargolzaei M., Ibelli A., Peixoto J., Ledur M., Munari D. Association of apolipoprotein B and adiponectin receptor 1 genes with carcass, bone integrity and performance traits in a paternal broiler line. PLoS One. 2015;10(8):e0136824. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0136824.

5. Dementeva N.V., Mitrofanova O.V., Kudinov A.A. The effect of different diets of feeding on the result of associative analysis of polymorphism in the MSTN gene and growth of live weight in chickens. Mezhdunarodnyy Zhurnal Prikladnykh i Fundamentalnykh Issledovaniy = International Journal of Applied and Fundamental Research. 2018;6:145-148. https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.72.6.017. (in Russian)

6. Dementeva N., Mitrofanova O., Tyshchenko V., Terletskiy V., Yakovlev A. The rate of weight gain and productivity of a chicken broiler cross with various polymorphic types of the myostatin gene. Russ. J. Ge net.: Appl. Res. 2017;7(1):1-5. https://doi.org/10.1134/S207905971701004X.

7. Dushyanth K., Bhattacharya T.K., Shukla R., Chatterjee R.N., Sitaramamma T., Paswan C., Guru Vishnu P. Gene expression and polymorphism of Myostatin gene and its association with growth traits in chicken. Anim. Biotechnol. 2016;27(4):269-277. https://doi.org/10.1080/10495398.2016.1182541.

8. Fornari M., Zanella R., Ibelli A., Fernandes L., Cantao M., ThomazSoccol V., Ledur M., Peixoto J. Unraveling the associations of osteoprotegerin gene with production traits in a paternal broiler line. SpringerPlus. 2014;3(682). https://doi.org/10.1186/2193-1801-3-682.

9. Grupioni N., Stafuzza N., Carvajal A., Ibelli A., Peixoto J., Ledur M., Munari D. Association of RUNX2 and TNFSF11 genes with production traits in a paternal broiler line. Genet. Mol. Res. 2017;16(1). https://doi.org/10.4238/gmr16019443.

10. Guo X., Fang Q., Ma C., Zhou B., Wan Y., Jiang R. Whole-genome resequencing of Xishuangbanna fighting chicken to identify signatures of selection. Genet. Sel. Evol. 2016;48(62). https://doi.org/10.1186/s12711-016-0239-4.

11. He Y.L., Wu Y.H., Quan F.S., Liu Y.G., Zhang Y. Comparative analysis of myostatin gene and promoter sequences of Qinchuan and Red Angus cattle. Genet. Mol. Res. 2013;12(3):3398-3406. https://doi.org/10.4238/2013.September.4.6.

12. Hope M., Haynes F., Oddy H., Koohmaraie M., Al-Owaimer A., Geesink G. The effects of the myostatin g+6723G>A mutation on carcass and meat quality of lamb. Meat Sci. 2013;95(1):118-122. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2013.03.029.

13. Hu W., Chen S., Zhang R., Liu Y. Single nucleotide polymorphisms in the upstream regulatory region alter the expression of myostatin. In Vitro Cell. Dev. Biol. Anim. 2013;49(6):417-423. https://doi.org/10.1007/s11626-013-9621-5.

14. Khlestkina E.K. Molecular markers in genetic studies and breeding. Russ. J. Genet.: Appl. Res. 2014;4(3):236-244. https://doi.org/10.1134/S2079059714030022.

15. Li H., Zhu W., Chen K., Song W., Shu J., Han W. Associations between GHR and IGF-1 gene polymorphisms, and reproductive traits in Wenchang chickens. Turk. J. Vet. Anim. Sci. 2008;32(4): 281-285.

16. Mitrofanova O., Dementeva N., Krutikova A., Yurchenko O., Vakhrameev A., Terletskiy V. Association of polymorphic variants in MSTN, PRL, and DRD2 genes with intensity of young animal growth in Pushkin breed chickens. Cytol. Genet. 2017;51(3);179-184. https://doi.org/10.3103/S0095452717030082.

17. Rooney M.F., Porter R.K., Katz L.M., Hill E.W. Skeletal muscle mitochondrial bioenergetics and associations with myostatin genotypes in the Thoroughbred horse. PLOS One. 2017;12(11):e0186247. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0186247.

18. Smaragdov M.G. Genomic selection as a possible accelerator of traditional selection. Russ. J. Genet. 2009;45(6):633-636. https://doi.org/10.1134/S1022795409060015.

19. Sun Y., Liu R., Zhao G., Zheng M., Sun Y., Yu X., Li P., Wen J. Genome-wide linkage analysis identifies loci for physical appearance traits in chickens. G3 (Bethesda). 2015;5(10):2037-2041. https://doi.org/10.1534/g3.115.020883.

20. Tu P.-A., Lo L.-L., Chen Y.-C., Hsu C.-C., Shiau J.-W., Lin E.-C., Wang P.-H. Polymorphisms in the promoter region of myostatin gene are associated with carcass traits in pigs. J. Anim. Breed. Genet. 2013;131(2):116-122. https://doi.org/10.1111/jbg.12053.

21. Ye X., Brown S., Nones K., Coutinho L., Dekkers J., Lamont S. Associations of myostatin gene polymorphisms with performance and mortality traits in broiler chickens. Genet. Sel. Evol. 2007;39(1): 73-89. https://doi.org/10.1051/gse:2006029.

22. Zhang G., Fan Q., Zhang T., Wang J., Wang W., Xue Q., Wang Y. Genome-wide association study of growth traits in the Jinghai Yellow chicken. Genet. Mol. Res. 2015;14(4):15331-15338.

23. Zhang G., Zhang L., Wei Y., Wang J., Ding F., Dai G., Xie K. Polymorphisms of the myostatin gene and its relationship with reproduction traits in the Bian chicken. Anim. Biotechnol. 2012;23(3):184-193. https://doi.org/10.1080/10495398.2012.681411.