Оценка генетического разнообразия популяций северных оленей (Rangifer tarandus): крупномасштабный скрининг полиморфизмов гена миостатина

Северный олень (Rangifer tarandus L.) — ключевой вид циркумполярных экосистем, имеющий важное хозяйственное значение для коренных народов Севера. Несмотря на длительную историю взаимодействия с человеком, вопросы генетической дифференциации между домашними и дикими популяциями остаются дискуссионными. В данной работе впервые проведен массовый скрининг полиморфизмов гена миостатина (MSTN) с последующей оценкой уровня генетической дифференциации популяций домашних и диких северных оленей. Исследованная выборка (n = 958) представлена особями домашних (ненецкая, эвенская, эвенкийская, чукотская породы, тувинская и монгольская популяции) и диких (тундровая и таежная формы) северных оленей из биоресурсной коллекции сБРК СХЖ ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста. Методом ПЦР в реальном времени получены генотипы SNP (g. 1132348) гена MSTN. В результате проведенный анализ распределения генотипов и аллелей таргетного SNP выявил значимые межпопуляционные различия: домашние олени демонстрировали вариабельное распределение аллелей: A — 43,5–60,2%, G — 56,5–65,4%, тогда как у диких популяций доминировал аллель A — 67,8–71,1%. Гомозиготный вариант генотипа AA преобладал в дикой (46,1%) популяции по сравнению с домашней (17,95%), что может отражать адаптацию к естественным условиям. Полученные впервые данные вносят вклад в понимание эволюционной динамики вида и представляют ценность для разработки стратегий сохранения генетического разнообразия, внедрения маркер-ассоциированной селекции и формирования научно обоснованных программ управления генетическими ресурсами северного оленя.

1. Pelletier M., Kotiaho A., Niinimäki S., Salmi A.-K. Identifying early stages of reindeer domestication in the archaeological record: a 3D morphological investigation on forelimb bones of modern populations from Fennoscandia. Archaeological and Anthropological Sciences. 2020; 12(8): 169. https://doi.org/10.1007/s12520-020-01123-0

2. Николаев С.В., Матюков В.С., Филатов А.В. Внутрипопуляционная генетическая дифференциация стада северных оленей Ямальской опытной станции. Аграрная наука. 2024; (11): 82–86. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-388-11-82-86

3. Pelletier M., Discamps E., Bignon-Lau O., Salmi A.-K. Investigating the domestication and early management of reindeer (Rangifer tarandus) in the Sámi archaeological context from teeth geometric morphometrics. Scientific Reports. 2023; 13: 6174. https://doi.org/10.1038/s41598-023-33422-6

4. Murashkin A.I., Kolpakov E.M., Shumkin V.Ya., Khartanovich V.I., Moiseyev V.G. Kola Oleneostrovskiy Grave Field: A Unique Burial Site in the European Arctic. Iskos. 2016; 21: 185–199. https://www.elibrary.ru/vulhyv

5. Losey R.J. et al. Domestication as Enskilment: Harnessing Reindeer in Arctic Siberia. Journal of Archaeological Method and Theory. 2021; 28(1): 197–231. https://doi.org/10.1007/s10816-020-09455-w

6. Кошкина О.А., Соловьева А.Д., Денискова Т.Е., Харзинова В.Р., Зиновьева Н.А. Изучение генетического разнообразия домашних и диких популяций северного оленя (Rangifer tarandus L., 1758) с использованием маркеров ядерного и митохондриального геномов. Сельскохозяйственная биология. 2022; 57(6): 1101–1116. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2022.6.1101rus

7. Kharzinova V.R. et al. Genetic diversity and population structure of domestic and wild reindeer (Rangifer tarandus L. 1758): A novel approach using BovineHD BeadChip. PLOS One. 2018; 13(11): e0207944. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0207944

8. Svishcheva G.R., Babayan O.V., Sipko T.P., Kashtanov S.N., Kholodova M.V., Stolpovsky Y.A. Genetic differentiation between coexisting wild and domestic Reindeer (Rangifer tarandus L. 1758) in Northern Eurasia. Genetic Resources. 2022; 3(6): 1–14. https://doi.org/10.46265/genresj.UYML5006

9. Zhai J.-C., Liu W.-S., Yin Y.-J., Xia Y.-L., Li H.-P. Analysis on Genetic Diversity of Reindeer (Rangifer tarandus) in the Greater Khingan Mountains Using Microsatellite Markers. Zoological Studies. 2017; 56: 11. https://doi.org/10.6620/ZS.2017.56-11

10. Jepsen B.I., Siegismund H.R., Fredholm M. Population genetics of the native caribou (Rangifer tarandus groenlandicus) and the semidomestic reindeer (Rangifer tarandus tarandus) in Southwestern Greenland: evidence of introgression. Conservation Genetics. 2002; 3(4): 401–409. https://doi.org/10.1023/A:1020523303815

11. Столповский Ю.А. и др. Генетическая оценка пород северного оленя (Rangifer tarandus) и их дикого предка с помощью новой панели STR-маркеров. Генетика. 2020; 56(12): 1410–1426. https://doi.org/10.31857/S0016675820120139

12. Харзинова В.Р. и др. Изучение аллелофонда и степени генетической интрогрессии домашней и дикой популяций северного оленя (Rangifer tarandus L., 1758) с использованием микросателлитов. Сельскохозяйственная биология. 2016; 51(6): 811–823. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.6.811rus

13. Miller J.H., Druckenmiller P., Bahn V. Antlers on the Arctic Refuge: capturing multi-generational patterns of calving ground use from bones on the landscape. Proceedings. Biological Sciences. 2013; 280(1759): 20130275. https://doi.org/10.1098/rspb.2013.0275

14. McPherron A.C., Lawler A.M., Lee S.-J. Regulation of skeletal muscle mass in mice by a new TGF-beta superfamily member. Nature. 1997; 387(6628): 83–90. https://doi.org/10.1038/387083a0

15. Gonzalez-Cadavid N.F. et al. Organization of the human myostatin gene and expression in healthy men and HIV-infected men with muscle wasting. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1998; 95(25): 14938–14943. https://doi.org/10.1073/pnas.95.25.14938

16. Joulia-Ekaza D., Cabello G. Myostatin regulation of muscle development: Molecular basis, natural mutations, physiopathological aspects. Experimental Cell Research. 2006; 312(13): 2401–2414. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2006.04.012

17. Jeanplong F., Sharma M., Somers W.G., Bass J.J., Kambadur R. Genomic organization and neonatal expression of the bovine myostatin gene. Molecular and Cellular Biochemistry. 2001; 220(1–2): 31–37. https://doi.org/10.1023/a:1010801511963

18. Du R. et al. Cloning and sequence analysis of myostatin promoter in sheep. DNA Sequence. 2005; 16(6): 412–417. https://doi.org/10.1080/10425170500226474

19. Stinckens A. et al. Characterization of the complete porcine MSTN gene and expression levels in pig breeds differing in muscularity. Animal Genetics. 2008; 39(6): 586–596. https://doi.org/10.1111/j.1365-2052.2008.01774.x

20. Dall’Olio S., Fontanesi L., Nanni Costa L., Tassinari M., Minieri L., Falaschini A. Analysis of horse myostatin gene and identification of single nucleotide polymorphisms in breeds of different morphological types. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2010; 2010: 542945. https://doi.org/10.1155/2010/542945