Agrarian Bulletin of the Agrarian Bulletin of the Аграрный вестник Урала 1997-4868 2307-0005 82752 10.32417/1997-4868-2024-24-04-510-521 Биология Biology Биология Microsatellite profile, heterosygosity and fertility of sheep Микросателлитный профиль, гетерозиготность и фертильность овец Матюков Валерий Самуилович Matyukov Valeriy Samuilovich Жариков Яков Александрович Zharikov Yakov Aleksandrovich Канева Лидия Александровна A. Kaneva L. A. Институт агробиотехнологий им. А. В. Журавского Федерального исследовательского центра «Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук» Россия Институт агробиотехнологий им. А. В. Журавского Федерального исследовательского центра «Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук» Russian Federation Институт агробиотехнологий им. А. В. Журавского Федерального исследовательского центра «Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук» Россия Институт агробиотехнологий им. А. В. Журавского Федерального исследовательского центра «Коми научный центр Уральского отделения Российской академии наук» Russian Federation 01 05 2024 01 05 2024 24 04 510 521 01 05 2024 https://usau.editorum.ru/en/nauka/article/82752/view

Цель исследования – анализ микросателлитного профиля у овцематок разной породной принадлежности и направления продуктивности, характеристика их по воспроизводительным способностям и выявление возможной связи уровня гетерозиготности по локусам микросателлитов с некоторыми признаками фертильности. Методы. Объектом исследования являлись три группы овцематок: чистопородные романовской породы (50Р/50Р, n = 31), двухпородные помеси печорской полутонкорунной с куйбышевской породой (50П/50К, n = 41) и трехпородные помеси, полученные от скрещивания двухпородных помесей с романовской породой (25П25К/50Р, n = 20). Каждую породную группу овцематок в зависимости от уровня гетерозиготности разделили на три класса: модальный (М0) с гетерозиготностью ниже модального класса – М– и выше – М+. Результаты. Установили генетические дистанции между группами 50П/50К и 50Р/50Р: FST = 0,390 ± 0,0062, DN = 0,242 ± 0,0479, 50П/50К и 25П/25К/50Р: FST = 0,033 ± 0,0058, DN = 0,218 ± 0,0429, 50Р/50Р и 25П/25К/50Р: FST = 0,022 ± 0,0058, DN = 0,127 ± 0,0292. По всем проанализированным воспроизводительным признакам, кроме выживаемости приплода, романовские овцематки имели достоверное преимущество над другими группами. Помеси 25П/25К/50Р характеризовались повышенной средней наблюдаемой гетерозиготностью по маркерам и достоверно более высоким средним возрастом начала репродукции, который был выше показателя, характеризующего наиболее позднеспелую родительскую группу. Наследование других репродуктивных признаков по группе 25П25К/50Р, исключая возраст начала и темп размножения, было промежуточным с некоторой регрессией на 50П/50К. Научная новизна. Проанализировано возможное влияние уровня средней гетерозиготности по 12 STR-локусам на фертильность овцематок. Практическая значимость. Во всех группах овцематок ранг по репродуктивным признакам модального класса М0 был выше, чем у М– и М+. Повторяемость связи показателей фертильности с гетерозиготностью по STR-локусам позволяет использовать полиморфизм микросателлитов для решения прикладных задач, в частности, для прогнозирования фертильности внутри популяции.

The purpose of the study was to analyze the microsatellite profile of sheep of different breeds and directions of productivity, to characterize them by reproductive abilities and to identify a possible relationship between the level of heterozygosity by microsatellite loci with some signs of fertility. Methodology. The object of the study were three groups of ewes: purebred Romanov breed (50R/50R, n = 31), two-breed crossbreeds of the Pechora semitonkorn with the Kuibyshev breed (50P/50K, n = 41) and three-breed crossbreeds obtained from crossing two-breed crossbreeds with the Romanov breed (25P25K/50R, n = 20). Each breed group of ewes, depending on the level of heterozygosity, was divided into three classes: modal – M0, with heterozygosity below the modal class – M– and above – M+. Results. The genetic distances between the 50P/50K and 50R/50R groups were established: FST = 0.390 ± 0.0062, DN = 0.242 ± 0.0479, 50P/50K and 25P/25K/50R: FST = 0.033 ± 0.0058, DN= 0.218 ± 0.0429, 50R/50R and 25P/25K/50R: FST = 0.022 ± 0.0058, DN = 0.127 ± 0.0292. According to all the analyzed reproductive characteristics, except for the survival rate of the offspring, Romanov sheep had a significant advantage over other groups. The 25P/25K/50R crossbreeds were characterized by an increased average observed heterozygosity by markers and a significantly higher average age of the beginning of reproduction, which was higher than the indicator characterizing the most late-maturing parent group. Inheritance of other reproductive traits in the 25P25K/50R group, excluding the age of onset and the rate of reproduction, was intermediate with some regression at 50P/50K. Scientific novelty. Scientific novelty. The possible influence of the level of average heterozygosity at 12 STR loci on the fertility of ewes was analyzed. Practical significance. In all groups of ewes, the rank of the reproductive characteristics of the modal class M0 was higher than that of M– and M+. The repeatability of the relationship of fertility indicators with heterozygosity by STR loci allows the use of microsatellite polymorphism to solve applied problems, in particular, to predict fertility within a population.

 микросателлиты породы овцематки классы гетерозиготности воспроизводительные способности microsatellites breeds sheep heterozygosity classes reproductive abilities

Улимбашев М. Б., Кулинцев В. В., Селионова М. И. [и др.] Рациональное использование генофонда ценных пород животных с целью сохранения биологического разнообразия // Юг России: экология, развитие. 2018. Т. 13, № 2. С. 165–183. DOI: 10.18470/1992-1098-2018-2-165-183. Ulimbashev M. B., Kulincev V. V., Selionova M. I. [i dr.] Racional'noe ispol'zovanie genofonda cennyh porod zhivotnyh s cel'yu sohraneniya biologicheskogo raznoobraziya // Yug Rossii: ekologiya, razvitie. 2018. T. 13, № 2. S. 165–183. DOI: 10.18470/1992-1098-2018-2-165-183. Colino-Rabanal V. J., Rodríguez-Díaz R., Blanco-Villegas M. J., Peris S. J., Lizana M. Human and Ecological Determinants of the Spatial Structure of Local Breed Diversity // Scientific Reports. 2018. Vol. 8. No. 1. Article number 6452. DOI: 10.1038/s41598-018-24641-3. Colino-Rabanal V. J., Rodríguez-Díaz R., Blanco-Villegas M. J., Peris S. J., Lizana M. Human and Ecological Determinants of the Spatial Structure of Local Breed Diversity // Scientific Reports. 2018. Vol. 8. No. 1. Article number 6452. DOI: 10.1038/s41598-018-24641-3. Галинская Т. В., Щепетов Д. М., Лысенков С. Н. Предубеждение о микросателлитных исследованиях и как им противостоять // Генетика. 2019. T. 55, № 6. С. 617–632. DOI: 10.1134/S0016675819060043. Galinskaya T. V., Schepetov D. M., Lysenkov S. N. Predubezhdenie o mikrosatellitnyh issledovaniyah i kak im protivostoyat' // Genetika. 2019. T. 55, № 6. S. 617–632. DOI: 10.1134/S0016675819060043. Van der Westhuizen L., MacNeil M. D., Scholtz M. M., Neser F. W., Makgahlela M. L., van Wyk J. B. Genetic Variability and Relationships in Nine South African Cattle Breeds Using Microsatellite Markers // Tropical Animal Health and Production. 2020. Vol. 52, No. 1. Pp. 177–184. DOI: 10.1007/s11250-019-02003-z. Van der Westhuizen L., MacNeil M. D., Scholtz M. M., Neser F. W., Makgahlela M. L., van Wyk J. B. Genetic Variability and Relationships in Nine South African Cattle Breeds Using Microsatellite Markers // Tropical Animal Health and Production. 2020. Vol. 52, No. 1. Pp. 177–184. DOI: 10.1007/s11250-019-02003-z. Svishcheva G., Babayan O., Lkhasaranov B., Tsendsuren A., Abdurasulov A., Stolpovsk Y. Microsatellite Diversity and Phylogenetic Relationships among East Eurasian Bos taurus Breeds with an Emphasis on Rare and Ancient Local Cattle // Animals. 2020. Vol. 10, No. 9. Article number 1493. DOI: 10.3390/ani10091493. Svishcheva G., Babayan O., Lkhasaranov B., Tsendsuren A., Abdurasulov A., Stolpovsk Y. Microsatellite Diversity and Phylogenetic Relationships among East Eurasian Bos taurus Breeds with an Emphasis on Rare and Ancient Local Cattle // Animals. 2020. Vol. 10, No. 9. Article number 1493. DOI: 10.3390/ani10091493. Demir E., Balcioğlu M. S. Genetic Diversity and Population Structure of Four Cattle Breeds Raised in Turkey Using Microsatellite Markers // Czech Journal of Animal Science. 2019. Vol. 64, No. 10. Pp. 411–419. DOI: 10.17221/62/2019-CJAS. Demir E., Balcioğlu M. S. Genetic Diversity and Population Structure of Four Cattle Breeds Raised in Turkey Using Microsatellite Markers // Czech Journal of Animal Science. 2019. Vol. 64, No. 10. Pp. 411–419. DOI: 10.17221/62/2019-CJAS. Laoun A., Harkat S., Lafri, M., Gaouar S.B.S., Belabdi, I., Ciani, E., De Groot M. Blanquet, V.; Leroy G., Rognon X. Inference of Breed Structure in Farm Animals: Empirical Comparison between SNP and Microsatellite Performance // Genes. 2020. Vol. 11, No. 1. Article number 57. DOI: 10.3390/genes11010057. Laoun A., Harkat S., Lafri, M., Gaouar S.B.S., Belabdi, I., Ciani, E., De Groot M. Blanquet, V.; Leroy G., Rognon X. Inference of Breed Structure in Farm Animals: Empirical Comparison between SNP and Microsatellite Performance // Genes. 2020. Vol. 11, No. 1. Article number 57. DOI: 10.3390/genes11010057. Gororo E., Makuza S., Chatiza, F., Chidzwondo F., Sanyika T. Genetic diversity in Zimbabwean Sanga cattle breeds using microsatellite markers // South African Journal of Animal Science. 2018. Vol. 48, No. 1. Pр. 128–141. Gororo E., Makuza S., Chatiza, F., Chidzwondo F., Sanyika T. Genetic diversity in Zimbabwean Sanga cattle breeds using microsatellite markers // South African Journal of Animal Science. 2018. Vol. 48, No. 1. Pr. 128–141. Ocampo R. J., Martínez J. F., Martínez R. Assessment of Genetic Diversity and Population Structure of Colombian Creole Cattle Using Microsatellites // Tropical Animal Health and Production. 2021. Vol. 53. Article number 122. DOI: 10.1007/s11250-021-02563-z. Ocampo R. J., Martínez J. F., Martínez R. Assessment of Genetic Diversity and Population Structure of Colombian Creole Cattle Using Microsatellites // Tropical Animal Health and Production. 2021. Vol. 53. Article number 122. DOI: 10.1007/s11250-021-02563-z. Hall S. J. G. Genetic Differentiation among Livestock Breeds-Values for Fst // Animals. 2022. Vol. 12, No. 9. Article number 1115. DOI: 10.3390/ani12091115. Hall S. J. G. Genetic Differentiation among Livestock Breeds-Values for Fst // Animals. 2022. Vol. 12, No. 9. Article number 1115. DOI: 10.3390/ani12091115. Ceballos F. C, Joshi, P. R., Clark D. W., Ramsay M., Wilson J. F. Runs of homozygosity: windows into population history and trait architecture // Nature Reviews Genetics. 2018. No. 19. Pр. 220–234. DOI: 10.1038/nrg.2017.109. Ceballos F. C, Joshi, P. R., Clark D. W., Ramsay M., Wilson J. F. Runs of homozygosity: windows into population history and trait architecture // Nature Reviews Genetics. 2018. No. 19. Pr. 220–234. DOI: 10.1038/nrg.2017.109. Bertolini F., Cardoso T. F., Marras G., Nicolazzi E. L., Rothschild M. F., Amills M. AdaptMap consortium. Genome-wide patterns of homozygosity provide clues about the population history and adaptation of goats // Genetics Selection Evolution. 2018. Vol. 50, No. 59. Pp. 2–12. DOI: 10.1186/s12711-018-0424-8. Bertolini F., Cardoso T. F., Marras G., Nicolazzi E. L., Rothschild M. F., Amills M. AdaptMap consortium. Genome-wide patterns of homozygosity provide clues about the population history and adaptation of goats // Genetics Selection Evolution. 2018. Vol. 50, No. 59. Pp. 2–12. DOI: 10.1186/s12711-018-0424-8. Бакоев С. Ю., Гетманцева Л. В. Методы оценки инбридинга и подписей селекции сельскохозяйственных животных на основе протяженных гомозиготных областей // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33, № 11. С. 63–68. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11114. Bakoev S. Yu., Getmanceva L. V. Metody ocenki inbridinga i podpisey selekcii sel'skohozyaystvennyh zhivotnyh na osnove protyazhennyh gomozigotnyh oblastey // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2019. T. 33, № 11. S. 63–68. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11114. Mulualem T., Bekeko Z. Advances in Quantitative Trait Loci, Mapping and Importance of Markers Assisted Selection in Plant Breeding Research // International Journal of Plant Breeding and Genetics. 2016. Vol. 10, No. 2. Pp. 58–68. DOI: 10.3923/ijpbg.2016.58.68. Mulualem T., Bekeko Z. Advances in Quantitative Trait Loci, Mapping and Importance of Markers Assisted Selection in Plant Breeding Research // International Journal of Plant Breeding and Genetics. 2016. Vol. 10, No. 2. Pp. 58–68. DOI: 10.3923/ijpbg.2016.58.68. Полоников А. В., Клёсова Е. Ю., Азарова Ю. Э. Биоинформатические инструменты и интернет-ресурсы для оценки регуляторного потенциала полиморфных локусов, установленных полногеномными ассоциативными исследованиями мультифакториальных заболеваний (обзор) // Научные результаты биомедицинских исследований. 2021. Т. 7, № 1. С. 15–31. DOI: 10.18413/2658-6533-2020-7-1-0-2. Polonikov A. V., Klesova E. Yu., Azarova Yu. E. Bioinformaticheskie instrumenty i internet-resursy dlya ocenki regulyatornogo potenciala polimorfnyh lokusov, ustanovlennyh polnogenomnymi associativnymi issledovaniyami mul'tifaktorial'nyh zabolevaniy (obzor) // Nauchnye rezul'taty biomedicinskih issledovaniy. 2021. T. 7, № 1. S. 15–31. DOI: 10.18413/2658-6533-2020-7-1-0-2. Юдин Н. С., Ларкин Д. М. Общие признаки селекции и гены, связанные с адаптацией и акклиматизацией, в геномах российских пород крупного рогатого скота и овец // Генетика. 2019. T. 55, № 8. С. 936–943. DOI: 10.1134/S0016675819070154. Yudin N. S., Larkin D. M. Obschie priznaki selekcii i geny, svyazannye s adaptaciey i akklimatizaciey, v genomah rossiyskih porod krupnogo rogatogo skota i ovec // Genetika. 2019. T. 55, № 8. S. 936–943. DOI: 10.1134/S0016675819070154. Озеров М. Ю., Тапио М., Кантанен Ю. [и др.] Влияние факторов окружающей среды на генетическую изменчивость грубошерстных пород овец // Российская сельскохозяйственная наука. 2019. № 6. С. 40–44. DOI: 10.31857/S2500-26272019640-44. Ozerov M. Yu., Tapio M., Kantanen Yu. [i dr.] Vliyanie faktorov okruzhayuschey sredy na geneticheskuyu izmenchivost' grubosherstnyh porod ovec // Rossiyskaya sel'skohozyaystvennaya nauka. 2019. № 6. S. 40–44. DOI: 10.31857/S2500-26272019640-44. Жариков Я. А., Матюков В. С., Канева Л. А. Биологические и продуктивные особенности овец разных генотипов в Арктической зоне разведения. Сыктывкар : ФГБУН ФИЦ Коми НЦ УрО РАН, 2022. 154 с. DOI: 10.19110/89606-036. Zharikov Ya. A., Matyukov V. S., Kaneva L. A. Biologicheskie i produktivnye osobennosti ovec raznyh genotipov v Arkticheskoy zone razvedeniya. Syktyvkar : FGBUN FIC Komi NC UrO RAN, 2022. 154 s. DOI: 10.19110/89606-036. Tapio M., Tapio I., Grislis Z., Holm L. E., Jeppsson S., Kantanen J., Miceikiene I., Olsaker I., Viinalass H., Eythorsdottir E. Native breeds demonstrate high contributions to the molecular variation in northern European sheep // Molecular Ecology. 2005. Vol. 14, No. 13. Pp. 3951–3963. DOI: 10.1111/j.1365-294X.2005.02727.x. Tapio M., Tapio I., Grislis Z., Holm L. E., Jeppsson S., Kantanen J., Miceikiene I., Olsaker I., Viinalass H., Eythorsdottir E. Native breeds demonstrate high contributions to the molecular variation in northern European sheep // Molecular Ecology. 2005. Vol. 14, No. 13. Pp. 3951–3963. DOI: 10.1111/j.1365-294X.2005.02727.x. Zamani W., Ghasempouri S. M., Rezaei H. R., Hesari A. R. E., Ouhrouch A. Comparing polymorphism of 86 candidate genes putatively involved in domestication of sheep, between wild and domestic Iranian sheep // Meta Gene. 2018. Vol. 17, No. 2. Pp. 223–231. DOI: 10.1016/j.mgene.2018.06.015. Zamani W., Ghasempouri S. M., Rezaei H. R., Hesari A. R. E., Ouhrouch A. Comparing polymorphism of 86 candidate genes putatively involved in domestication of sheep, between wild and domestic Iranian sheep // Meta Gene. 2018. Vol. 17, No. 2. Pp. 223–231. DOI: 10.1016/j.mgene.2018.06.015. Animal QTLdb [e-resource]. URL: https://www.animalgenome.org/cgi-bin/QTLdb/index (дата обращения 14.03.2024). Animal QTLdb [e-resource]. URL: https://www.animalgenome.org/cgi-bin/QTLdb/index (data obrascheniya 14.03.2024). Hu Zhi-Liang. Park C. A. Reecy J. M. Bringing the Animal QTLdb and CorrDB into the future: meeting new challenges and providing updated services // Nucleic Acids Research. 2022. Vol. 50. Pp. 956–961. DOI: 10.1093/nar/gkab1116. Hu Zhi-Liang. Park C. A. Reecy J. M. Bringing the Animal QTLdb and CorrDB into the future: meeting new challenges and providing updated services // Nucleic Acids Research. 2022. Vol. 50. Pp. 956–961. DOI: 10.1093/nar/gkab1116. Hu Zhi-Liang, Park C. A. Reecy J. M. Building a livestock genetic and genomic information knowledgebase through integrative developments of Animal QTLdb and CorrDB // Nucleic Acids Research. 2019. Vol. 47. Pp. 701–710. DOI: 10.1093/nar/gky1084. Hu Zhi-Liang, Park C. A. Reecy J. M. Building a livestock genetic and genomic information knowledgebase through integrative developments of Animal QTLdb and CorrDB // Nucleic Acids Research. 2019. Vol. 47. Pp. 701–710. DOI: 10.1093/nar/gky1084.