vetpressАграрная наукаAgrarian science0869-81552686-701XРедакция журнала "Аграрная наука"10.32634/0869-8155-2022-363-10-77-85vetpress-2317Research ArticleЗООТЕХНИЯ И ВЕТЕРИНАРИЯZOOTECHNICS AND VETERINARY MEDICINEПолиморфизм гена каппа-казеина в популяциях молочного скота Костромской области и его влияние на молочную продуктивность коровPolymorphism of the kappa-casein gene in dairy cattle populations of the Kostroma region and its effect on dairy productivity of cowshttps://orcid.org/0000-0003-3552-8457ЩеголевП. О.SchiogolevP. O.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории генетики и ДНК технологий,

34, ул. Учебный городок, Костромская обл., 156530

PhD in Agricultural Sciences, Senior Researcher at the Laboratory of Genetics and DNA Technologies,

34, Karavaevo Campus, Kostroma region, 156530

bigboy25@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7737-6351ЛемякинА. Д.LemyakinA. D.

магистрант 2 года очной формы обучения направления подготовки 36.04.02 Зоотехния, профиль «Технология производства продуктов животноводства», техник лаборатории генетики и ДНК технологий,

34, ул. Учебный городок, Костромская обл., 156530

Master’s student 2 years 36.04.02 Zootechnics, profile «Technology of production of livestock products», technician of the laboratory of genetics and DNA technologies,

34, Karavaevo Campus, Kostroma region, 156530

whichspecial@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5853-3809ЧаицкийА. А.ChaitskiyA. A.

младший научный сотрудник лаборатории генетики и ДНК технологий,

34, ул. Учебный городок, Костромская обл., 156530

Researcher at the Laboratory of Genetics and DNA Technology,

34, Karavaevo Campus, Kostroma region, 156530

leha.chaitskiy@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3282-4779СабетоваК. Д.SabetovaK. D.

кандидат ветеринарных наук, заведующий лабораторией генетики и ДНК технологий,

34, ул. Учебный городок, Костромская обл., 156530

PhD in Veterinary Sciences, Head of the Laboratory of Genetics and DNA Technologies,

34, Karavaevo Campus, Kostroma region, 156530

kseniyasabetova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9280-8282КофиадиИ. А.KofiadiI. A.

доктор биологических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник лаборатории генетики и ДНК технологий,

34, ул. Учебный городок, Костромская обл., 156530

Doctor of Biological Sciences, Professor of the Russian Academy of Sciences, Leading Researcher at the Laboratory of Genetics and DNA Technologies,

34, Karavaevo Campus, Kostroma region, 156530

kofiadi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6404-0453БелокуровС. Г.BelokurovS. G.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории генетики и ДНК технологий,

34, ул. Учебный городок, Костромская обл., 156530

PhD in Agricultural Sciences, Senior Researcher at the Laboratory of Genetics and DNA Technologies,

34, Karavaevo Campus, Kostroma region, 156530

sgbelokurov@yandex.ruКостромская государственная сельскохозяйственная академияРоссияKostroma State Agricultural AcademyRussian Federation2022161220220107785Copyright © Щеголев П.О., Лемякин А.Д., Чаицкий А.А., Сабетова К.Д., Кофиади И.А., Белокуров С.Г., 20222022Щеголев П.О., Лемякин А.Д., Чаицкий А.А., Сабетова К.Д., Кофиади И.А., Белокуров С.Г.Schiogolev P.O., Lemyakin A.D., Chaitskiy A.A., Sabetova K.D., Kofiadi I.A., Belokurov S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vetpress.ru/jour/article/view/2317Актуальность

Актуальность. Несмотря на более чем 20-летнюю историю изысканий, изучение полиморфизма гена каппа-казеина (CSN3) в отечественных породах крупного рогатого скота молочного направления и его влияния на показатели молочной продуктивности коров по-прежнему остается актуальным. Наибольшее число отечественных исследований по гену каппа-казеина затрагивает черно-пеструю и ярославскую породы, в то время как костромская порода молочного скота по данному направлению изучена недостаточно.

Методы

Методы. Источником ДНК для анализа была цельная кровь, отобранная из хвостовой вены животных и обработанная набором реагентов «Проба-НК» (ООО «НПО ДНК-Технология», Россия) согласно инструкции производителя. Генотипирование однонуклеотидного полиморфизма гена каппа-казеина (rs43703017) реализовано методом полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) с использованием амплификатора «DTprime» (ООО «НПО ДНК-технология», Россия) и технологии HRM-анализа (high resolution melting). Обработку результатов проводили с использованием методов зоотехнических и статистических исследований.

Результаты

Результаты. В результате исследования установлено, что популяция коров костромской породы отличается значительно большей консолидацией генофонда по сравнению с животными черно-пестрой породы, что позволяет предполагать более высокую эффективность селекционно-племенной работы с костромской породой с использованием гена каппа-казеина в качестве генетического маркера сыропригодности молока. Ген каппа-казеина оказывает значимое влияние на параметры молочной продуктивности и функциональное долголетие коров. 

Relevance

Relevance. Despite the more than 20-year history of research, the study of the polymorphism of the kappacasein (CSN3) gene in domestic dairy cattle breeds and its effect on the indicators of dairy productivity of cows is still relevant. The largest number of domestic studies on the kappa-casein gene was carried out on the Black-and-White and Yaroslavl breeds, while the Kostroma breed of dairy cattle in this area has not been studied enough.

Methods

Methods. The source of DNA for analysis was whole blood taken from the tail vein of animals and treated with a set of reagents "Proba-NK" ("NPO DNA Technology" LLC, Russia) according to the manufacturer’s instructions. Genotyping of the single-nucleotide polymorphism of the kappa-casein gene (rs43703017) was implemented by real-time PCF using the "DTprime" amplifier ("NPO DNA Technology" LLC, Russia) and HRM-analysis technology (high resolution melting). The results were processed using methods of zootechnical and statistical studies.

Results

Results. As a result of the study, it was found that the population of cows of the Kostroma breed is characterized by a significantly greater consolidation of the gene pool compared to animals of the Blackand-White breed, which suggests a higher efficiency of breeding work with the Kostroma breed using the kappa-casein gene as a genetic marker of suitability of milk for cheese making. The kappa-casein gene has a significant effect on the parameters of dairy productivity and functional longevity of cows. 

ген каппа-казеинакрупный рогатый скоткостромскаяярославскаячерно-пестрая породаkappa-casein genecattleKostroma breedYaroslavl breedBlack-and-White breedРабота выполнена при поддержке Департамента Костромской области 16.06.2021–30.10.2021. Инв. №0841200000721000833.ReferencesШайдуллин Р.Р., Шарафутдинов Г.С., Москвичева А.Б. Межлинейный полиморфизм гена каппа-казеина и его влияние на молочную продуктивность коров. Достижения науки и техники АПК. 2019;5(33): 51-54.Shaidullin R.R., Sharafutdinov G.S., Moskvicheva A.B. Characteristics of kappacasein gene and it’s influation to milk productivity. Achievements of science and technologies of agriculture. 2019;5(33):51-54. (in Russian)Харламов А.В., Панин В.А., Косилов В.И. Влияние генов каппа-казеина и лактоглобулина на молочную продуктивность коров и белковый состав молока. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020; 1 (81): 193-197.Harlamov A.V., Panin V.A., Kosilov V.I. Influence of kappa-casein and lactoglobulin genes on dairy productivity of cows and protein composition of milk. Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. 2020; 1 (81): 193-197. (in Russian)Гатилова Е.В., Ефимова Л.В., Иванова О. В. Встречаемость генотипов каппа-казеина и их влияние на молочную продуктивность коров разных пород. Вестник АПК Ставрополья. 2020;4(40):42-47.Gatilova E.V., Efimova L.V., Ivanova O.V. The occurrence of genotypes of kappacasein and its impact to milk productivity of cows of various breeds. Bulletin of Agroindustrial Complex of Stavropol. 2020;4(40):42-47. (in Russian)Чаицкий А.А., Лемякин А.Д., Тяжченко А. Н. [и др.] Влияние генотипов гена каппа-казеина на сыропригодные свойства молока коров. Вестник АПК Верхневолжья. 2022;2(58):33-43.Chaitskiy A.A., Lemyakin A.D., Tyazhchenko A.N. Impact of genotypes of kappacasein gene to cheese producing properties of cow’s milk. Bulletin of the Agroindustrial complex of the Upper Volga region. 2022;2(58):33-43. (in Russian).Зырянова А.А. Севостьянов М.Ю., Шевкунов О.А. Генетическая структура симментальского скота по гену каппа-казеина и ее влияние на молочную продуктивность. Вестник Курганской ГСХА. 2022;1(41):26-31.Zyryanova A.A., Sevastyanov M.Y., Shevkunov O.A. Genetics structure of simmental cattle by kappa-casein gene and its effect to milk productivity. Bulletin of Kurgan government agricultural academy. 2022;1(41):26-31. (in Russian)Тюлькин С.В., Гильманов Х.Х., Вафин Р.Р. Молочная продуктивность и качество молока коров с разными генотипами каппа-казеина и тиреоглобулина. Актуальные направления научных исследований: технологии, качество и безопасность: сборник материалов II Национальной (Всероссийской) конференции ученых в рамках III международного симпозиума «Инновации в пищевой биотехнологии», Кемерово. 2021; 268-270.Tyulkin S.V., Gilmanov H.H., Vafin R. R. Milk productivity and milk quality of cows with different genotypes of kappa-casein and thyroglobulin. Current directions of scientific research: technologies, quality and safety: collection of materials of the II National (All-Russian) conference of scientists within the III International Symposium "Innovations in food biotechnology", Kemerovo. 2021; 268-270. (in Russian).Neamt R.I., Saplacan Gh., Acatincai S., Cziszter L.T., Gavojdian D., Ilie D.E. The influence of CSN3 and LGB polymorphisms on milk production and chemical composition in Romanian Simmental cattle. Acta Biochim Pol. 2017;64(3):493-497. doi: 10.18388/abp.2016_1454.Neamt R.I., Saplacan Gh., Acatincai S., Cziszter L.T., Gavojdian D., Ilie D.E. The influence of CSN3 and LGB polymorphisms on milk production and chemical composition in Romanian Simmental cattle. Acta Biochim Pol. 2017;64(3):493- 497. doi: 10.18388/abp.2016_1454.Miluchová, M., Gábor, M., Candrák, J., Trakovická, A., & Candráková, K. (2018). Association of HindIII-polymorphism in kappa-casein gene with milk, fat and protein yield in holstein cattle. Acta biochimica Polonica, 2018; 65(3): 403–407. Doi: https://doi.org/10.18388/abp.2017_2313Miluchová, M., Gábor, M., Candrák, J., Trakovická, A., & Candráková, K. (2018). Association of HindIII-polymorphism in kappa-casein gene with milk, fat and protein yield in holstein cattle. Acta biochimica Polonica, 2018; 65(3): 403–407. Doi: https://doi.org/10.18388/abp.2017_2313Марзанов Н.С., Попов А.Н., Фейзуллаев Ф.Р. Генодиагностика и популяционно-генетические параметры у коров бурой швицкой породы и их влияние на качество айрана. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии - МВА имени К.И. Скрябина». 2021;1:471-480.Marzanov N. S., Popov A. N., Feyzullaev F. R. Genodiagnostics and populationgenetic parameters in brown Swiss cows and their impact on the quality of ayran. Ministry of Agriculture of the Russian Federation; Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology - MBA named after K.I. Scriabin". 2021;1:471-480. (in Russian)Чаицкий А.А., Баранова Н.С. Оценка уровня реализации биологического потенциала у крупного рогатого скота костромской породы с различными аллельными вариантами гена каппа-казеина. Вестник АПК Верхневолжья. 2021;4(56):33-37.Chatskiy A.A., Baranova N.S. Assessment of the level of realization of biological potential in Kostroma cattle with various allelic variants of the kappacasein gene. Bulletin of the Agroindustrial complex of the Upper Volga region. 2021;4(56):33-37. (in Russian)Перчун А.В., Лазебная И.В., Белокуров С.Г., Рузина М.Н., Сулимова Г.Е. Полиморфизм генов CSN3, bPRL и bGH у коров костромской породы в связи с показателями молочной продуктивности. Фундаментальные исследования. 2012;11(2):304-308.Perchun A.V., Lazebnaya I.V., Belokurov S.G., Ruzina M.N., Sulimova G.E. Polymorphism of CSN3, BGH and BPRL genes in connection with milk quality traits in Kostroma cattle breed. Fundamental researches. 2012;11(2):304-308. (in Russian)Юдина О.П., Ефимов И.А., Гегамян Н. С., Кракосевич Т. В. Репродуктивные показатели дочерей быков голштинской породы в зависимости от генотипа быка по гену каппа-казеина. Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2018;4:140-144.Yudina O.P., Efimov I.A., Geghamyan N.S., Krakosevich T.V. Reproductive indicators of daughters of Holstein bulls depending on the genotype of the bull by the kappa-casein gene. Bulletin of the Michurinsk State Agrarian University. 2018;4:140-144. (in Russian)Чижова Л.Н., Суржикова Е.С., Чудновец А.И., Шарко Г.Н., Михайленко Т.Н. Межпородная дифференциация аллельного полиморфизма генов CSN3, PIT1, PRL, GH, LEP молочного скота. Вестник АПК Ставрополья. 2020;1(37):34- 38.Chizhova L.N., Surzhikova E.S., Chudnovets A.I., Sharko G.N., Mikhailenko T.N. Interbreed differentiation of allelic polymorphism of CSN3, PIT-1, PRL, GH, LEP genes in dairy cattle. Agricultural Bulletin of Stavropol Region. 2020;1(37):34- 38. DOI 10.31279/2222-9345-2020-9-37-34-38. (in Russian)Афанасьева А.И., Сарычев В.А. Характеристика полиморфизма генов каппа-казеина (CSN3), бета-лактоглобулина (BLG), альфалактоальбумина (LALBA) и лептина (LEP) у крупного рогатого скота черно-пестрой породы. Аграрная наука — сельскому хозяйству: Сборник материалов XVII Международной научно-практической конференции. Алтайский государственный аграрный университет. 2022.1:92-93.Afanasyeva A.I., Sarychev V.A. Characteristics of polymorphism of kappacasein (CSN3), beta-lactoglobulin (BLG), alphalactoalbumin (LALBA) and leptin (LEP) genes in black-and-white cattle. Agrarian science — agriculture: Collection of materials of the XVII International Scientific and Practical Conference. Altai State Agrarian University. 2022.1:92-93. (In Russian)Митиогло И.Д. Полиморфизм гена каппа-казеина у коров разных пород в Украине. Достижения и актуальные проблемы генетики, биотехнологии и селекции животных: Материалы Международной научно-практической конференции. Витебск: Учреждение образования "Витебская ордена "Знак Почета" государственная академия ветеринарной медицины ". 2021;1:35-38.Mitioglo I.D. Polymorphism of the kappa-casein gene in cows of different breeds in Ukraine. Achievements and actual problems of genetics, biotechnology and animal breeding: Materials of the International Scientific and Practical Conference. Vitebsk: Educational institution "Vitebsk Order "Badge of Honor" State Academy of Veterinary Medicine ". 2021;1:35-38. (in Russian)Епишко О.А. Пешко В.В., Танана Л.А., Пешко Н.Н., Мазурек Б.Г. Генетическая структура крупного рогатого скота белорусской черно-пестрой породы по генам CSN2 и CSN3 // Вклад науки и практики в обеспечение продовольственной безопасности страны при техногенном ее развитии : Сборник научных трудов международной научно-практической конференции, Брянск, 18–19 марта 2021 года. — Брянск: Брянский государственный аграрный университет. 2021;114-117.Epishko O.A., Peshko V.V., Tanana L.A., Peshko N.N. Genetic structure of cattle Belarusian black-motley breed of genes CSN2 and CSN3. Book of abstracts of Int. conf. "The contribution of science and practice to ensuring the country's food security during its technogenic development" 18-19 Mar. 2021. Bryansk, Russia. 2021;114-117. (in Russian)Чижова Л.Н., Суржикова Е.С., Михайленко Т.Н. Оценка генетического потенциала молодняка молочного скота по маркерным генам CSN3, GH, pit-1, PRL. Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2020;6:40-46.Chizhova L.N., Surzhikova E.S., Mikhailenko T.N. Assessment of the genetic potential of young dairy cattle by marker genes CSN3, GH, pit-1, PRL. Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy. 2020;6:40-46. (in Russian)Ильина А.В., Абрамова М.В., Зырянова С.В. Аллельный полиморфизм крупного рогатого скота Ярославской породы по генам молочной продуктивности. Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. 2018;4(53):55-62.Ilyina A.V., Abramova M. V., Zyryanova S. V. Allelic polymorphism of Yaroslavl cattle by genes of dairy productivity. Bulletin of the Buryat State Agricultural Academy named after V.R. Filippov. 2018;4(53):55-62. (in Russian)Кузнецов В.М. Оценка генетической дифференциации популяций молекулярным дисперсионным анализом (аналитический обзор). Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2021.2(22):167-187.Kuznetsov V.M. Evaluation of genetic differentiation of populations by molecular dispersion analysis (analytical review). Agrarian science of the Euro-North-East. 2021.2(22):167-187. (in Russian)Ünal, H., & Kopuzlu, S. The relationships between κ-casein (CSN3) gene polymorphism and some performance traits in Simmental cattle. Archives animal breeding. 2022;65(1):129–134. https://doi.org/10.5194/aab-65-129-2022Ünal, H., & Kopuzlu, S. The relationships between κ-casein (CSN3) gene polymorphism and some performance traits in Simmental cattle. Archives animal breeding. 2022;65(1):129–134. https://doi.org/10.5194/aab-65-129-2022Веселова В.Р., Коптев В.В., Ильина А.В., Ковалева М.И. Изучение генетического полиморфизма аллельных вариантов генов CSN2 и CSN3 у крупного рогатого скота Ярославской породы. Интеграция науки и высшего образования, как основа инновационного развития аграрного производства. Материалы всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Ярославль. 2019;1:36-38.Veselova V.R., Koptev V.V., Ilyina A.V., Kovaleva M.I. Study of genetic polymorphism of allelic variants of CSN2 and CSN3 genes in Yaroslavl cattle. Integration of science and higher education as the basis for innovative development of agricultural production. Materials of the All-Russian Scientific and practical conference with international participation, Yaroslavl. 2019;1:36-38. (in Russian)Шайдуллин Р.Р., Шарафутдинов Г.С., Москвичева А.Б. Сыропригодность молока черно-пестрых коров с разными генотипами каппа-казеина и диацилглицерол о-ацилтрансферазы. Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2020; 2:59-63.Shaidullin R.R., Sharafutdinov G.S., Moskvicheva A.B. Cheese suitability of milk of black-and-white cows with different genotypes of kappa-casein and diacylglycerol o-acyltransferase. Izvestiya Samara State Agricultural Academy. 2020; 2:59-63.Часовщикова М.А. Качество молока-сырья и выход сыра в зависимости от генотипа коров. Научно-техническое обеспечение агропромышленного комплекса в реализации Государственной программы развития сельского хозяйства до 2020 года: Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Курганской ГСХА имени Т.С. Мальцева, Курган, 18–19 апреля 2019 года. Курган: Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева. 2019;1:799-802.Chasovshchikova M.A. The quality of raw milk and the yield of cheese depending on the genotype of cows. Scientific and technical support of the agro-industrial complex in the implementation of the State Program for the development of agriculture until 2020: A collection of articles based on the materials of the international scientific and practical conference dedicated to the 75th anniversary of the Kurgan State Agricultural Academy named after T.S. Maltsev, Kurgan, April 18-19. 2019;1:799-802. (in Russian)Юдина О.П., Делян А.С., Ермилов А. Н. и др. Влияние генотипов гена каппа-казеина и страны происхождения быков-производителей голштинской породы на основные хозяйственно-полезные признаки их дочерей. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2020;1:76-94.Yudina O.P., Delyan A.S., Ermilov A. N., etc. The influence of the genotypes of the kappa-casein gene and the country of origin of Holstein bulls on the main economically useful signs of their daughters. Proceedings of the Timiryazev Agricultural Academy. — 2020;1:76-94. (in Russian)Тамарова Р.В., Егорашина Е. В. Влияние разных генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина на продуктивность коров айрширской, голштинской и Ярославской пород. Главный зоотехник. 2021;2(221):9-27.Tamarova R.V., Egorshina E. V. The influence of different genotypes of kappacasein and beta-lactoglobulin on the productivity of cows of Ayrshire, Holstein and Yaroslavl breeds. Animal science chief. 2021;2(221):9-27. (in Russian)Faraway J.J. Однофакторный дисперсионный анализ как линейная модель [Электронный ресурс] URL: https://r-analytics.blogspot.com/2013/02/blog-post.html (дата обращения: 31.03.2022).Faraway J.J. Linear models with R. Chapman&Hall/CRC. 2009.Лакин Г.Ф. Биометрия. Г.Ф. Лакин. Изд. 4, перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1990.Lakin G.F. Biometrics Ed. 4, revised. and additional - M .: Higher School, 1990. (in Russian)Кузнецов В.М. Оценка генетической дифференциации популяций молекулярным дисперсионным анализом (аналитический обзор). Аграрная наука евро-северо-востока.2021;22(2):167-187.Kuznetsov V.M. Evaluation of genetic differentiation of populations by molecular dispersion analysis (analytical review). Agrarian science of the Euro-NorthEast.2021;22(2):167-187. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.