Agrarian Bulletin of the Agrarian Bulletin of the Аграрный вестник Урала 1997-4868 2307-0005 88341 10.32417/1997-4868-2024-24-08-1082-1092 Биология Biology Биология Identification of haploblocks potentially associated with embryonic mortality in Black-and-White cattle Идентификация гаплоблоков, потенциально ассоциированных с эмбриональной смертностью крупного рогатого скота черно-пестрого корня https://orcid.org/0000-0003-2975-0633 Шевкунов Олег Александрович Shevkunov Oleg Aleksandrovich Xoshyn@gmail.com Костюнина Ольга Васильевна V. Kostyunina O. V.

доктор биологических наук;

doctor of sciences in biology;

 Быкова Ольга Александровна Bykova Ol'ga Aleksandrovna

доктор сельскохозяйственных наук;

doctor of agricultural sciences;

 Зырянова Анастасия Андреевна A Zyryanova A A Уральский государственный аграрный университет RU Ural State Agrarian University RU Всероссийский институт животноводства им. Л. К. Эрнста Россия All-Russian Institute of animal husbandry named after L. K. Ernst Russian Federation Уральский государственный аграрный университет Россия Уральский государственный аграрный университет Russian Federation Уральский государственный аграрный университет Россия Уральский государственный аграрный университет Russian Federation Уральский государственный аграрный университет ru Уральский государственный аграрный университет ru 03 09 2024 03 09 2024 24 08 1082 1092 03 09 2024 https://usau.editorum.ru/en/nauka/article/88341/view

Аннотация. В современных реалиях в управлении большим поголовьем проблема воспроизводства крупного рогатого скота становится на одно из главенствующих мест. Долговременное стремление селекционеров во всех странах мира на увеличение показателей молочной продуктивности у молочного скота привела к деградации их репродуктивной способности. Сервис-период увеличился больше чем на 40 дней, индекс осеменения увеличился почти в 2 раза, межотельный период стал больше года на 3 месяца. Благодаря интенсивной селекции, направленной на производства молока, и снижению репродуктивной способности корова не каждый год приносит теленка, а процент стельных животных после первого осеменения резко снизился до 30 %. По степени потерь воспроизводительной функции у коров на первом месте стоит эмбриональная смертность, за счет которой происходит до 70 % потерь стельности в первые 45 дней после плодотворного осеменения. Ускорение темпов селекционного прогресса требует использования в животноводстве геномной селекции, что даст возможность провести анализ полногеномных ассоциаций (GWAS) с показателями продуктивного долголетия и фертильности коров и установить геномные регионы, подверженные наибольшему селекционному давлению для показателей продуктивного долголетия и репродуктивной функции молочного скота. Цель работы – идентификация гаплотипов, ответственных за репродуктивную функцию крупного рогатого скота. Методы исследований. Исследования проводились на голштинской породе крупного рогатого скота. Идентификация гомозиготных гаплотипов выполнялась при помощи пакета GHap в программном обеспечении R. Научная новизна работы заключается в выявлении гомозиготных гаплотипов, ответственных за раннюю эмбриональную смертность и влияющих на фертильность в популяции коров голштинской породы Уральского региона. Результаты. В ходе обработки полученных данных были выявлены хромосомы с гаплоблоками, которые могут отвечать за раннюю эмбриональную смертность и влиять на фертильность крупного рогатого скота.

Abstract. In modern realities, the problem of cattle reproduction is becoming one of the most important issues in managing a large herd. The long-term desire of breeders in all countries of the world to increase milk productivity in dairy cattle has led to the degradation of their reproductive capacity. The service period has increased by more than 40 days, the insemination index has increased almost 2 times, the intercalving period has become 3 months longer than a year. Due to intensive selection aimed at milk production and a decrease in reproductive capacity, a cow does not give birth to a calf every year, and the percentage of pregnant animals after the first insemination has sharply decreased to 30%. In terms of the degree of loss of reproductive function in cows, embryonic mortality ranks first, due to which up to 70% of pregnancy losses occur in the first 45 days after fruitful insemination. Accelerating the pace of breeding progress requires the use of genomic selection in animal husbandry, which will make it possible to conduct genome-wide association studies (GWAS) with indicators of productive longevity and fertility of cows and to identify genomic regions subject to the greatest selection pressure for indicators of productive longevity and reproductive function of dairy cattle. Purpose of the work: Identification of haplotypes responsible for reproductive function of cattle. Research methods. The studies were conducted on the Holstein breed of cattle. Identification of homozygous haplotypes was carried out using the GHap package in R software. The scientific novelty of the work lies in the identification of homozygous haplotypes responsible for early embryonic mortality and affecting fertility in a population of Holstein cows of the Ural type, Results. During the processing of the data obtained, chromosomes with haploblocks were identified, which may be responsible for early embryonic mortality and affecting the fertility of cattle.

 крупный рогатый скот гомозиготный гаплотип эмбриональная смертность воспроизводительная способность cattle homozygous haplotype embryonic mortality reproductive ability

Гетманцева Л. В., Шевцова В. С., Колосова М. А., Романенкова О. С., Костюнина О. В. Исследование гаплотипов фертильности у голштинских коров голландского происхождения в условиях ростовской области // Главный зоотехник. 2020. № 4. С. 36–40. DOI: 10.33920/sel-03-2004-05. Getmanceva L. V., Shevcova V. S., Kolosova M. A., Romanenkova O. S., Kostyunina O. V. Issledovanie gaplotipov fertil'nosti u golshtinskih korov gollandskogo proishozhdeniya v usloviyah rostovskoy oblasti // Glavnyy zootehnik. 2020. № 4. S. 36–40. DOI: 10.33920/sel-03-2004-05. Форнара М. С., Костюнина О. В., Филипченко А. А., Сермягин А. А., Зиновьева Н. А. Система определения полиморфизма SUGT1, ассоциированного с гаплотипом фертильности симментальского скота FH4 // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2019. № 3. С. 92–97. DOI: 10.26155/vet.zoo.bio.201903015. Fornara M. S., Kostyunina O. V., Filipchenko A. A., Sermyagin A. A., Zinov'eva N. A. Sistema opredeleniya polimorfizma SUGT1, associirovannogo s gaplotipom fertil'nosti simmental'skogo skota FH4 // Veterinariya, zootehniya i biotehnologiya. 2019. № 3. S. 92–97. DOI: 10.26155/vet.zoo.bio.201903015. Исупова Ю. В., Ачкасова Е В. Перспективы использования оценки геномной племенной ценности в селекции молочного скота в условиях Удмуртской Республики // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 4 (90). С. 307–311. Isupova Yu. V., Achkasova E V. Perspektivy ispol'zovaniya ocenki genomnoy plemennoy cennosti v selekcii molochnogo skota v usloviyah Udmurtskoy Respubliki // Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021. № 4 (90). S. 307–311. Нарышкина Е. Н., Сермягин А. А. Оценка генетической и геномной вариабельности признаков фертильности быков-производителей на основе локусов в геноме, ассоциированных с давлением отбора (обзор) // Достижения науки и техники АПК. 2020. № 9. С. 64–72. DOI: 10.24411/0235-2451-2020-10912 Naryshkina E. N., Sermyagin A. A. Ocenka geneticheskoy i genomnoy variabel'nosti priznakov fertil'nosti bykov-proizvoditeley na osnove lokusov v genome, associirovannyh s davleniem otbora (obzor) // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2020. № 9. S. 64–72. DOI: 10.24411/0235-2451-2020-10912 Романенкова О. С., Волкова В. В., Костюнина О. В., Зиновьева Н. А. Исследование Российской популяции голштинского и голштинизированного черно-пестрого купного рогатого скота на наличие мутации в гене TFB1M, ассоциированного с гаплотипом HH5 // Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и сельскохозяйственной микробиологии: сборник тезисов докладов 19-й Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной памяти академика РАСХН Георгия Сергеевича Муромцева. Москва, 2019. С. 119–120. Romanenkova O. S., Volkova V. V., Kostyunina O. V., Zinov'eva N. A. Issledovanie Rossiyskoy populyacii golshtinskogo i golshtinizirovannogo cherno-pestrogo kupnogo rogatogo skota na nalichie mutacii v gene TFB1M, associirovannogo s gaplotipom HH5 // Biotehnologiya v rastenievodstve, zhivotnovodstve i sel'skohozyaystvennoy mikrobiologii: sbornik tezisov dokladov 19-y Vserossiyskoy konferencii molodyh uchenyh, posvyaschennoy pamyati akademika RASHN Georgiya Sergeevicha Muromceva. Moskva, 2019. S. 119–120. Кузнецова М. К., Кислякова Е. М., Исупова Ю. В. Достоверность учёта данных как один из способов повышения точности при оценке племенной ценности // Аграрная Россия. 2022. № 1. С. 27–30. DOI: 10.30906/1999-5636-2022-1-27-30. Kuznecova M. K., Kislyakova E. M., Isupova Yu. V. Dostovernost' ucheta dannyh kak odin iz sposobov povysheniya tochnosti pri ocenke plemennoy cennosti // Agrarnaya Rossiya. 2022. № 1. S. 27–30. DOI: 10.30906/1999-5636-2022-1-27-30. Лукьянов А. А., Тюлебаев С. Д., Косилов В. И. Использование возможностей геномной оценки крупного рогатого скота в РФ // Актуальные проблемы ветеринарной медицины и зоотехнии: сборник материалов Национальной научно-практической конференции с международным участием, посвященной 80-летию доктора сельскохозяйственных наук, профессора кафедры ветеринарно-санитарной экспертизы и фармакологии ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ Ляпина Олега Абдулхаковича. Оренбург, 2022. С. 132–137. Luk'yanov A. A., Tyulebaev S. D., Kosilov V. I. Ispol'zovanie vozmozhnostey genomnoy ocenki krupnogo rogatogo skota v RF // Aktual'nye problemy veterinarnoy mediciny i zootehnii: sbornik materialov Nacional'noy nauchno-prakticheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyaschennoy 80-letiyu doktora sel'skohozyaystvennyh nauk, professora kafedry veterinarno-sanitarnoy ekspertizy i farmakologii FGBOU VO Orenburgskiy GAU Lyapina Olega Abdulhakovicha. Orenburg, 2022. S. 132–137. Абдельманова А. С., Сермягин А. А., Доцев А. В., Родионов А. Н., Столповский Ю. А., Зиновьева Н. А. Полногеномные исследования структуры популяций российских локальных пород черно-пестрого корня // Генетика. 2022. Т. 58, № 7. С. 786–797. DOI: 10.31857/S0016675822070025. Abdel'manova A. S., Sermyagin A. A., Docev A. V., Rodionov A. N., Stolpovskiy Yu. A., Zinov'eva N. A. Polnogenomnye issledovaniya struktury populyaciy rossiyskih lokal'nyh porod cherno-pestrogo kornya // Genetika. 2022. T. 58, № 7. S. 786–797. DOI: 10.31857/S0016675822070025. Ганиев А. С., Сибагатуллин Ф. С., Шайдуллин Р. Р., Фаизов Т. Х. Сервис-период и молочная продуктивность коров с разными генотипами CSN3 и DGAT1 // Ученые записки КГАВМ им. Н. Э. Баумана. 2018. № 2. С. 67–72. Ganiev A. S., Sibagatullin F. S., Shaydullin R. R., Faizov T. H. Servis-period i molochnaya produktivnost' korov s raznymi genotipami CSN3 i DGAT1 // Uchenye zapiski KGAVM im. N. E. Baumana. 2018. № 2. S. 67–72. Иванова И. П., Троценко И. В. Применение селекционно-генетических параметров в племенной работе с молочным скотом // Вестник КрасГАУ. 2019. № 3 (144). С. 65–70. Ivanova I. P., Trocenko I. V. Primenenie selekcionno-geneticheskih parametrov v plemennoy rabote s molochnym skotom // Vestnik KrasGAU. 2019. № 3 (144). S. 65–70. Яковлев А. Ф. Вклад гаплотипов в формирование племенных и воспроизводительных качеств животных (обзор) // Проблемы биологии продуктивных животных. 2019. № 2. С. 5–18. DOI: 10.25687/1996-6733. Yakovlev A. F. Vklad gaplotipov v formirovanie plemennyh i vosproizvoditel'nyh kachestv zhivotnyh (obzor) // Problemy biologii produktivnyh zhivotnyh. 2019. № 2. S. 5–18. DOI: 10.25687/1996-6733. Недашковский И. С., Контэ А. Ф., Сермягин А. А. Параметры генетической взаимосвязи по STR- и SNP-маркерам недостатков экстерьера дочерей голштинских быков-производителей с уровнем гомозиготности и геномного инбридинга отцов // Достижения науки и техники АПК. 2024. Т. 38, № 2. С. 46–52. Nedashkovskiy I. S., Konte A. F., Sermyagin A. A. Parametry geneticheskoy vzaimosvyazi po STR- i SNP-markeram nedostatkov ekster'era docherey golshtinskih bykov-proizvoditeley s urovnem gomozigotnosti i genomnogo inbridinga otcov // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2024. T. 38, № 2. S. 46–52. Лешонок О. И., Ткаченко И. В., Севостьянов М. Ю. Особенности экстерьера и продолжительность хозяйственного использования потомков голштинских быков-производителей в Свердловской области // Достижения науки и техники АПК. 2024. Т. 38, № 1. С. 52–56. Leshonok O. I., Tkachenko I. V., Sevost'yanov M. Yu. Osobennosti ekster'era i prodolzhitel'nost' hozyaystvennogo ispol'zovaniya potomkov golshtinskih bykov-proizvoditeley v Sverdlovskoy oblasti // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2024. T. 38, № 1. S. 52–56. Модоров М. В., Файрушина К. Р., Клещева А. А. Воспроизводство племенного голштинизированного черно-пестрого скота в Свердловской области // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36, № 8. С. 67–71. Modorov M. V., Fayrushina K. R., Klescheva A. A. Vosproizvodstvo plemennogo golshtinizirovannogo cherno-pestrogo skota v Sverdlovskoy oblasti // Dostizheniya nauki i tehniki APK. 2022. T. 36, № 8. S. 67–71. Guarini A. R., Lourenco D. A. L., Brito L. F., Sargolzaei M., Baes C. F., Miglior F., Misztal I., Schenkel F. S. Genetics and genomics of reproductive disorders in Canadian Holstein cattle // Journal of Dairy Science. 2019. No. 102, Iss. 2. Рp. 1341–1353. DOI: 10.3168/jds.2018-15038. Guarini A. R., Lourenco D. A. L., Brito L. F., Sargolzaei M., Baes C. F., Miglior F., Misztal I., Schenkel F. S. Genetics and genomics of reproductive disorders in Canadian Holstein cattle // Journal of Dairy Science. 2019. No. 102, Iss. 2. Rp. 1341–1353. DOI: 10.3168/jds.2018-15038. Garcia A. O., Otto P. I., Glatzl Junior L. A., Rocha R. F. B., Dos Santos M. G., de Oliveira D. A., da Silva M. V. G. B., Panetto J. C. D. C., Machado M. A., Verneque R. D. S., Guimarães S. E. F. Pedigree reconstruction and population structure using SNP markers in Gir cattle // Journal of Applied Genetics. 2023. Vol. 64. Pp. 329–340. DOI: 10.1007/s13353-023-00747-x. Garcia A. O., Otto P. I., Glatzl Junior L. A., Rocha R. F. B., Dos Santos M. G., de Oliveira D. A., da Silva M. V. G. B., Panetto J. C. D. C., Machado M. A., Verneque R. D. S., Guimarães S. E. F. Pedigree reconstruction and population structure using SNP markers in Gir cattle // Journal of Applied Genetics. 2023. Vol. 64. Pp. 329–340. DOI: 10.1007/s13353-023-00747-x. Ma L., Cole J. B., Da Y., VanRaden P. M. Genetics, genome-wide association study, and genetic improvement of dairy fertility traits // Journal of Dairy Science. 2019. Vol. 102, Iss. 4. Рp. 3735–3743. DOI: 10.3168/jds.2018-15269. Ma L., Cole J. B., Da Y., VanRaden P. M. Genetics, genome-wide association study, and genetic improvement of dairy fertility traits // Journal of Dairy Science. 2019. Vol. 102, Iss. 4. Rp. 3735–3743. DOI: 10.3168/jds.2018-15269. Huang M., Liu X., Zhou Y., Summers R. M., Zhang Z. BLINK: a package for the next level of genome-wide association studies with both individuals and markers in the millions // Gigascience. 2019. Vol. 8, No. 2. Article number giy 154. DOI: 10.1093/gigascience/giy154. Huang M., Liu X., Zhou Y., Summers R. M., Zhang Z. BLINK: a package for the next level of genome-wide association studies with both individuals and markers in the millions // Gigascience. 2019. Vol. 8, No. 2. Article number giy 154. DOI: 10.1093/gigascience/giy154. Pausch H., Schwarzenbacher H., Burgstaller J., Flisikowski K., Wurmser K., Jansen S., Jung S., Schnicke A., Wittek T., Rudy K. Homozygous haplotype deficiency reveals deleterious mutations compromising reproductive and rearing success in cattle // BMC Genomics. 2015. No. 16. Article number 312. DOI: 10.1186/S12864-015-1483-7. Pausch H., Schwarzenbacher H., Burgstaller J., Flisikowski K., Wurmser K., Jansen S., Jung S., Schnicke A., Wittek T., Rudy K. Homozygous haplotype deficiency reveals deleterious mutations compromising reproductive and rearing success in cattle // BMC Genomics. 2015. No. 16. Article number 312. DOI: 10.1186/S12864-015-1483-7. Wang J., Zhou Z., Zhang Z., Li H., Liu D., Zhang Q., Bradbury P. J., Buckler E. S., Zhang Z. Expanding the BLUP alphabet for genomic prediction adaptable to the genetic architectures of complex traits // Heredity. 2018. Vol. 121. Pp. 648–662. DOI: 10.1038/s41437-018-0075-0. Wang J., Zhou Z., Zhang Z., Li H., Liu D., Zhang Q., Bradbury P. J., Buckler E. S., Zhang Z. Expanding the BLUP alphabet for genomic prediction adaptable to the genetic architectures of complex traits // Heredity. 2018. Vol. 121. Pp. 648–662. DOI: 10.1038/s41437-018-0075-0. Sahana G., Nielsen U. S., Aamand G. P., Lund M. S., Guldbrandtsen B. Novel Harmful Recessive Haplotypes Identified for Fertility Traits in Nordic Holstein Cattle // PLoS ONE. 2013. Vol. 8, Iss. 12. Article number 82909. DOI: 10.1371/journal.pone.0082909. Sahana G., Nielsen U. S., Aamand G. P., Lund M. S., Guldbrandtsen B. Novel Harmful Recessive Haplotypes Identified for Fertility Traits in Nordic Holstein Cattle // PLoS ONE. 2013. Vol. 8, Iss. 12. Article number 82909. DOI: 10.1371/journal.pone.0082909. Sugimoto M., Gotoh Y., Kawahara T., Sugimoto Y. Molecular Effects of Polymorphism in the 3’UTR of Unc5 homolog C Associated with Conception Rate in Holsteins // PLoS ONE. 2015. Vol. 10, Iss. 7. Article number 0131283. DOI: 10.1371/journal.pone.0131283. Sugimoto M., Gotoh Y., Kawahara T., Sugimoto Y. Molecular Effects of Polymorphism in the 3’UTR of Unc5 homolog C Associated with Conception Rate in Holsteins // PLoS ONE. 2015. Vol. 10, Iss. 7. Article number 0131283. DOI: 10.1371/journal.pone.0131283. VanRaden 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. Vol. 94, Iss. 12. Рp. 6153–6161. DOI: 10.3168/ JDS.2011-4624. VanRaden 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. Vol. 94, Iss. 12. Rp. 6153–6161. DOI: 10.3168/ JDS.2011-4624.