Гаплотипы фертильности маточного поголовья крупного рогатого скота в Cвердловской области

Выявление летальных и нежелательных мутаций в популяциях маточного поголовья черно-пестрого скота остается актуальным, несмотря на то что быки-производители исследуются на широкий спектр известных генетических аномалий. Впервые в Свердловской области началось исследование маточного поголовья крупного рогатого скота молочного направления продуктивности на носительство летальных генов. Для исследования были отобраны по 48 половозрастных коров 2008–2013 годов рождения из четырех племенных организаций области. Генотипирование отобранных особей проводили на чипах GGP Bovine 150K. Проведенное генотипирование маточного поголовья подтвердило сохранение в стадах в скрытом состоянии мутантных форм аллелей генов CD18, APAF1, SDC2 и GART, вызывающих синдромы BLAD и гаплотипы фертильности HH1, HH3 и HH4 соответственно. Особей — носительниц патологии синдактилии, цитруллинемии и DUMPS обнаружено не было. Наибольшая доля гетерозиготных особей принадлежит летали HH1 (7%), доли носительства других мутаций не превышают 4%. По сельскохозяйственным организациям носительство распределено неравномерно в связи с индивидуальным подходом отдельного хозяйства к приобретению семени в племенных организациях по искусственному осеменению сельскохозяйственных животных. С помощью статистического анализа определены пять быков-производителей — носителей летальных аллелей, генеалогическим методом продемонстрирована высокая вероятность носительства мутаций для трех из них. Несмотря на выбытие быков-носителей, летальные формы гена могут сохраняться в поголовье за счет гетерозиготных коров. Полученные результаты демонстрируют широкую распространенность носительства исследуемых аллелей в большинстве генеалогических линий быков голштинского происхождения.

1. Зиновьева Н.А. Гаплотипы фертильности голштинского скота. Сельскохозяйственная биология. 2016; 51(4): 423–435. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.4.423rus

2. Kehrli M.E. Jr. et al. Molecular definition of the bovine granulocytopathy syndrome: Identification of deficiency of the Mac-1 (CD11b/CD18) glycoprotein. American Journal of Veterinary Research. 1990; 51(11): 1826–1836. https://doi.org/10.2460/ajvr.1990.51.11.1826

3. Tammen I. et al. An improved DNA test for bovine leucocyte adhesion deficiency. Research in Veterinary Science. 1996; 60(3): 218–221. https://doi.org/10.1016/s0034-5288(96)90042-9

4. Nagahata H. Bovine Leukocyte Adhesion Deficiency (BLAD): A Review. Journal of Veterinary Medical Science. 2004; 66(12): 1475–1482. https://doi.org/10.1292/jvms.66.1475

5. Ribeiro A.L., Baron E.E., Martinez M.L., Coutinho L.L. PCR screening and allele frequency estimation of bovine leukocyte adhesion deficiency in Holstein and Gir cattle in Brazil. Genetics and Molecular Biology. 2000; 23(4): 831–834. https://doi.org/10.1590/S1415-47572000000400021

6. Lihodeevskaya O.E., Lihodeevskiy G.A., Stepanova V.V. BLAD and CVM in the genetic structure of the cattle breeding stock in the Sverdlovsk region. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021; 677: 042037. https://doi.org/10.1088/1755-1315/677/4/042037

7. Дементьева Н.В., Митрофанова О.В., Кудинов А.А. Анализ частоты встречаемости трех рецессивных летальных мутаций у коров Ленинградской области. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2015; 39: 136–143. https://www.elibrary.ru/uxwmdj

8. Шукюрова Е.Б. BLAD-синдром у крупного рогатого скота черно-пестрого корня, разводимого в Хабаровском крае. Евразийский союз ученых. 2014; (8–10): 100–101. https://www.elibrary.ru/xgwwkb

9. Ахметов Т.М., Тюлькин С.В., Валиуллина Э.Ф. Генотипирование коров по локусам каппа-казеина, бета-лактоглобулина и BLAD-мутации. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2011; 205: 11–17. https://www.elibrary.ru/oiqlel

10. Крюков В.И., Шалимова О.А., Друшляк Н.Г., Пикунова А.В. ДНК-диагностика в селекции крупного рогатого скота. Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2012; (1): 62–67. https://www.elibrary.ru/pwiuut

11. Khatib A., Prokhortchouk E., Mazur A.M. The distribution of lethal Holstein haplotypes affecting female fertility among the Russian Black-and-White cattle. EurAsian Journal of BioSciences. 2020; 14(2): 2545–2552. https://www.elibrary.ru/wvdvmw

12. Adams H.A. et al. Identification of a nonsense mutation in APAF1 that is likely causal for a decrease in reproductive efficiency in Holstein dairy cattle. Journal of Dairy Science. 2016; 99(8): 6693–6701. https://doi.org/10.3168/jds.2015-10517

13. De Zio D., Maiani E., Cecconi F. Apaf1 in embryonic development — shaping life by death, and more. International Journal of Developmental Biology. 2015; 59(1–3): 33–39. https://doi.org/10.1387/ijdb.150047dd

14. VanRaden P.M., Olson K.M., Null D.J., Hutchison J.L. Harmful recessive effects on fertility detected by absence of homozygous haplotypes. Journal of Dairy Science. 2011; 94(12): 6153–6161. https://doi.org/10.3168/jds.2011-4624

15. McClure M.C. et al. Bovine Exome Sequence Analysis and Targeted SNP Genotyping of Recessive Fertility Defects BH1, HH2, and HH3 Reveal a Putative Causative Mutation in SMC2 for HH3. PLoS ONE. 2014; 9(3): e92769. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0092769

16. Pausch H. et al. Homozygous haplotype deficiency reveals deleterious mutations compromising reproductive and rearing success in cattle. BMC Genomics. 2015; 16: 312. https://doi.org/10.1186/s12864-015-1483-7

17. Schmiesing J.A., Ball A.R. Jr., Gregson H.C., Alderton J.M., Zhou S., Yokomori K. Identification of two distinct human SMC protein complexes involved in mitotic chromosome dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1998; 95(22): 12906–12911. https://doi.org/10.1073/pnas.95.22.12906

18. Fritz S. et al. Detection of Haplotypes Associated with Prenatal Death in Dairy Cattle and Identification of Deleterious Mutations in GART, SHBG and SLC37A2. PLoS ONE. 2013; 8(6): e65550. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0065550

19. Ng A., Uribe R.A., Yieh L., Nuckels R., Gross J.M. Zebrafish mutations in gart and paics identify crucial roles for de novo purine synthesis in vertebrate pigmentation and ocular development. Development. 2009; 136(15): 2601–2611. https://doi.org/10.1242/dev.038315

20. Romanenkova O.S. et al. The distribution for Lof mutations in the FANCI, APAF1, SMC2, GART, and APOB genes of the Russian Holstein cattle population. Journal of Animal Science. 2017; 95(S4): 83. https://doi.org/10.2527/asasann.2017.168

21. Schwenger B., Schöber S., Simon D. DUMPS Cattle Carry a Point Mutation in the Uridine Monophosphate Synthase Gene. Genomics. 1993; 16(1): 241–244. https://doi.org/10.1006/geno.1993.1165

22. Casas E., Kehrli M.E. Jr. A Review of Selected Genes with Known Effects on Performance and Health of Cattle. Frontiers in Veterinary Science. 2016; 3: 113. https://doi.org/10.3389/fvets.2016.00113

23. Čítek J., Bláhová B. Recessive disorders — a serious health hazard?. Journal of Applied Biomedicine. 2004; 2(4): 187–194. http://doi.org/10.32725/jab.2004.022

24. Dennis J.A., Healy P.J., Beaudet A.L., O’Brien W.E. Molecular definition of bovine argininosuccinate synthetase deficiency. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1989; 86(20): 7947–7951. https://doi.org/10.1073/pnas.86.20.7947

25. Healy P.J., Harper P., Dennis J.A. Bovine citrullinaemia: a clinical, pathological, biochemical and genetic study. Australian Veterinary Journal. 1990; 67(7): 255–258. https://doi.org/10.1111/j.1751-0813.1990.tb07780.x

26. Drögemüller C. et al. Congenital syndactyly in cattle: four novel mutations in the low density lipoprotein receptor-related protein 4 gene (LRP4). BMC Genetics. 2007; 8: 5. https://doi.org/10.1186/1471-2156-8-5

27. Eager K.L.M. et al. The previously reported LRP4 c. 4940C > T variant is not associated with syndactyly in cattle. Animal Genetics. 2021; 52(3): 380–381. https://doi.org/10.1111/age.13061

28. Owczarek-Lipska M. et al. A nonsense mutation in the optic atrophy 3 gene (OPA3) causes dilated cardiomyopathy in Red Holstein cattle. Genomics. 2011; 97(1): 51–57. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2010.09.005

29. König F. et al. Bovine cardiomyopathy, pathomorphogenic and biochemical studies in yearling steers. Schweizer Archiv für Tierheilkunde. 1990; 132: 439–440.