В настоящее время развивающиеся эмбрионы кур продолжают оставаться сырьем для производства вирусных вакцин. Существует потребность в селекционных решениях, направленных на получение яиц, содержащих высокий уровень выхода экстраэмбриональной жидкости (ВЭЭЖ). В биоресурсной коллекции ВНИИГРЖ «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур» на основе популяции русских белых кур ведется работа по созданию линий птицы с высоким ВЭЭЖ. Цель настоящей работы – выявить ассоциацию замены С/Т в положении rs13730111 в геноме кур-матерей с различным уровнем ВЭЭЖ у эмбрионов, а также охарактеризовать эмбрионы кур по данным зоотехнического учета. Обнаружено, что показатель ВЭЭЖ в куриных эмбрионах ассоциирован с генотипом матерей по замене rs13730111. Наибольший ВЭЭЖ эмбрионов наблюдался у кур, обладавших гомозиготным генотипом ТТ (n = 3, р < 0,05), наименьший – у особей с генотипом СС (n = 87, р < 0,05). При этом в популяции с частотой 0,8 встречался аллель С, а частота аллеля Т составила всего 0,2. Отклонения от генетического равновесия обнаружено не было (χ2 = 2,4 при f = 1). Оценка данных зоотехнического учета куриных эмбрионов показала, что распределение по признаку ВЭЭЖ приближается к нормальному. Средний выход жидкости у эмбрионов (n = 431) составил 11,7 + 2,06 мл. Отмечена высокая положительная корреляция (r = 0,599) между массой яйца при закладке на инкубацию и ВЭЭЖ. Повышение процента усушки яйца в ходе развития эмбриона приводит к снижению ВЭЭЖ (r = –0,334). Обнаруженные закономерности можно использовать при оценке птицы в ходе селекции.
куриный эмбрион, выход экстраэмбриональной жидкости, куры, русская белая порода, SNP, полиморфизм.
Введение
В настоящее время развивающиеся эмбрионы кур (РЭК) продолжают оставаться базой для производства вирусных вакцин. Существует потребность в селекционных решениях, направленных на получение яиц, содержащих высокий выход экстраэмбриональной жидкости (ВЭЭЖ). Повышение ВЭЭЖ приводит к увеличению титра вируса, что дает существенный экономический эффект для производителей биологических препаратов.
Генофондные породы кур отличаются фенотипическим разнообразием по сравнению с промышленной птицей, обладают высоким уровнем адаптации к различным условиям окружающей среды, качественным мясом, уникальными генетическими особенностями и внешним видом [1]. Одной из таких пород является русская белая, разведение которой началось с 1929 года со скрещивания местных цыплят с представителями породы белый леггорн, импортированной из Дании, Великобритании и США в Пятигорский и Кучинский племенные центры [2].
С 1953 года русские белые куры разводятся на базе биоресурсной коллекции «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур» (ВНИИГРЖ) (http://vniigen.ru/ckp-geneticheskaya-kollekciya-redkix-i-ischezayushhix-porod-kur/). До 2003 года популяция подвергалась сильному селекционному давлению, направленному на отбор цыплят по устойчивости к низким температурам выращивания. Этот признак предположительно контролировался рецессивным геном sw, определяющим цвет пуха у суточных цыплят [3]. В настоящее время русские белые куры используется для создания линий птицы, пригодной для производства вирусных вакцин. Использование развивающихся куриных эмбрионов позволяет увеличить производство вакцин и расширить спектр вирусов, культивируемых в лаборатории [4].
Большой интерес к экстраэмбриональной жидкости куриных эмбрионов направлен на изучение ее физико-биохимической структуры [5], анализа содержащихся в ней белков [6] или иммунологических свойств [7]. В то же время генетика признака ВЭЭЖ в развивающихся эмбрионах кур изучена недостаточно, мало внимания уделяется и ассоциациям этого признака с другими показателями [8]. Сканирование генома кур русской белой породы с помощью чипа Illumina 60KBeadChip позволило выявить значимые однонуклеотидные замены, достоверно влияющие на уровень ВЭЭЖ. В первую очередь это замена С/Т в положении rs13730111 на хромосоме 2 у кур [9]. Дальнейшее изучение выявленных ассоциаций и отбор по полиморфным вариантам в этой замене может стать основой для проведения раннего отбора кур.
Цель и методика исследований
Цель нашего исследования – выявить ассоциацию замены С/Т в положении rs13730111 в геноме кур-матерей с различным уровнем ВЭЭЖ у эмбрионов, а также охарактеризовать эмбрионы кур по данным зоотехнического учета.
Материалом для исследования послужили данные по двум группам кур:
- родительская группа (n = 141), которая была прогенотипирована с помощью чипа Illumina 60KBeadChip по замене в положении rs13730111 и оценена по уровню выхода экстраэмбриональной жидкости (мл) в эмбрионах;
- 12,5-суточные эмбрионы (n = 430), полученные от потомков оцененных кур, для которых измерили следующие показатели: массу яйца (г) при снесении, массу яйца (г) на 12,5 суток инкубации, усушку (%), выход экстраэмбриональной жидкости (мл), массу эмбриона (г).
Массу яйца и эмбрионов определяли путем взвешивания на весах марки «Госметр» с точностью до 0,1 г. Объем выхода экстраэмбриональной жидкости измеряли с помощью мерного цилиндра (точность 0,1 мл). Процент усушки рассчитывали по формуле: (масса яйца на 12,5 суток инкубации / масса яйца при закладке) × 100 (%).
Данные по фенотипической вариабельности исследуемых признаков были обработаны биометрически с использованием программы Microsoft Office Excel 2007. При этом вычислены следующие величины: среднеарифметическая (М), среднеквадратическая ошибка (± m) и уровень значимости (р).
Результаты исследований
На основании полногеномного генотипирования родительской группы кур были получены частоты генотипов и аллелей по замене rs13730111. Подавляющее большинство особей в группе составили гомозиготы СС (n = 87), а реже всего встречались куры с генотипом ТТ (n = 3). В результате в изученной популяции наблюдалось преобладание аллеля С.
При этом рассчитанное для группы значение χ2 = 2,4 ниже критического (χ2 = 3,84, при f = 1), а значит, популяция находится в генетическом равновесии (таблица 1).
При сравнении уровня выхода экстраэмбриональной жидкости у кур с разными генотипами наибольшие значения наблюдались у гомозигот ТТ, которые достоверно превосходили по этому показателю кур с генотипом СС. Достоверные отличия по уровню амниотической жидкости отмечены также между курами с генотипом СС и гетерозиготами СТ (таблица 1).
Таблица 1
Выход экстраэмбриональной жидкости (ВЭЭЖ) в эмбрионах кур в зависимости от генотипов по замене rs13730111
Table 1
Output of extraembryonic fluid in chick embryos depending on genotypes by replacing rs13730111
|
Показатели Indicators |
Генотипы Genotypes |
Аллели Alleles |
|||
|
CC |
CT |
TT |
С |
Т |
|
|
Поголовье, n Livestock, n |
87 |
51 |
3 |
|
|
|
Частота Frequency |
0,62 |
0,36 |
0,02 |
0,8 |
0,2 |
|
ВЭЭЖ, мл YEF, ml |
8,96 ± 0,161,2 |
10,14 ± 0,231 |
12,20 ± 1,562 |
|
|
1,2 различия статистически значимы, р < 0,05
1, 2 the differences are statistically significant, p <0.05
На рис. 1 представлен график распределения 12,5-суточных эмбрионов (n = 430), потомков родительской популяции, по уровню выхода амниотической жидкости. Распределение приближается к нормальному, что позволит в дальнейшем выбрать для генотипирования по rs13730111 особей с разным уровнем ВЭЭЖ, чтобы оценить влияние генотипа самого эмбриона на этот показатель.
Рис. 1. Распределение 12,5-суточных эмбрионов (n = 430) по уровню выхода амниотической жидкости (по x – выход экстраэмбриональной жидкости, мл; по y – количество эмбрионов с определенным уровнем ВЭЭЖ)
Fig. 1. The distribution of 12.5-day embryos (n = 430) according to the level of amniotic fluid (x is the yield of extraembryonic fluid, ml; y is the number of embryos with a certain level of YEF)
Оценка 12,5-суточных эмбрионов по фенотипической вариабельности признаков, ассоциированных с выходом амниотической жидкости, представлена в таблице 2. Следует отметить высокую массу яйца у представителей русских белых кур (58,59 ± 5,01 г), что превышает стандарт породы по этому показателю (56–57 г) [10].
Таблица 2
Вариабельность фенотипических признаков 12,5-суточных эмбрионов (n = 430) кур русской белой породы
Table 2
Variability of phenotypic characteristics of 12.5-day embryos (n = 430) of Russian white breed chickens
|
Показатели Indicators |
M ± m |
Среднее Median |
Минимум Min |
Максимум Max |
|
Масса яйца, г Egg weight, g |
58,59 ± 5,01 |
58,3 |
45,9 |
77,0 |
|
Масса яйца на 12,5 сутки инкубации, г The weight of the eggs on the 12.5 day incubation, g |
54,3 ± 4,88 |
54,0 |
42,0 |
70,6 |
|
Масса эмбриона, г Embryomass, g |
5,69 ± 0,56 |
5,7 |
2,9 |
7,1 |
|
ВЭЭЖ, мл YEF, ml |
11,7 ± 2,06 |
12,0 |
6,5 |
17,0 |
|
Усушка, % Drying, % |
7,39 ± 1,52 |
7,2 |
2,9 |
16 |
Анализ корреляций между основными фенотипическими признаками, изучаемыми при анализе 12,5-суточных эмбрионов, показал, что наибольшая взаимосвязь наблюдалась между массой яйца при закладке на инкубацию и выходом экстраэмбриональной жидкости (r = 0,599). Отмечена отрицательная корреляция показателя ВЭЭЖ с процентом усушки (r = –0,334).
Выводы. Рекомендации
Обнаружены ассоциации показателя выхода экстраэмбриональной жидкости в куриных эмбрионах с генотипом по замене rs13730111. Наибольший ВЭЭЖ наблюдался у гомозигот ТТ, наименьший – у особей с генотипом СС. При изучении эмбрионов кур распределение по признаку ВЭЭЖ приближается к нормальному. Средний выход жидкости у эмбрионов составил 11,7 ± 2,06 мл. Отмечена высокая положительная корреляция (r = 0,599) между массой яйца при закладке на инкубацию и ВЭЭЖ. Повышение процента усушки яйца в ходе инкубации приводит к снижению выхода экстраэмбриональной жидкости в эмбрионах кур (r = –0,334). Обнаруженные закономерности можно использовать при оценке птицы в ходе селекции.
Таблица 3
Коэффициент линейной корреляции (r) между фенотипическими признаками яиц кур русской белой породы на 12,5 сутки инкубации
Table 3
The linear correlation coefficient (r) between the phenotypic characteristics of eggs of chickens of the Russian white breed on the 12.5-day incubation
|
Корреляции Correlations |
r |
|
Масса яйца – масса эмбриона Egg mass – embryo mass |
0,124 |
|
Масса яйца – ВЭЭЖ Egg mass –YEF |
0,599 |
|
Масса эмбриона – ВЭЭЖ Embryo mass – YEF |
0,183 |
|
Масса яйца – усушка, % Egg mass – drying, % |
–0,154 |
|
Масса эмбриона – усушка, % Embryo mass – drying, % |
–0,088 |
|
Усушка, % – ВЭЭЖ Drying, % – YEF |
–0,334 |
Благодарности
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России по теме Государственного задания «Изучение структурной и функциональной изменчивости животных и птиц на основе использования ДНК-маркеров с целью оценки аллельного биоразнообразия и идентификации ценных генотипов для внедрения в селекционный процесс» АААА-А18-118021590138-1.
Коллектив авторов выражает благодарность Ольге Игоревне Станишевской, руководителю Отдела генетики, разведения и сохранения генетических ресурсов сельскохозяйственных птиц ВНИИГРЖ (г. Санкт-Петербург – Пушкин) за предоставленный для работы зоотехнический и биологический материал.
1. Станишевская О. И., Черепанов С. В., Силюкова Ю. Л. Организационные аспекты сохранения генетических ресурсов сельскохозяйственных животных: мировой опыт // Генетика и разведение животных. 2017. № 3. С. 3-11.
2. Юрченко О., Макарова А., Карпухина И., Вахрамеев А. Отечественные породы и популяции кур // Животноводство России. 2017. № 2. С. 7-10.
3. Dementyeva N. V., Romanov M. N., Kudinov A. A., Mitrofanova O. V., Stanishevskaya O. I., Terletsky V. P., Fedorova E. S.,. Nikitkina E. V, Plemyashov K. V. Studying the structure of a gene pool population of the Russian white chicken breed by genome-wide SNP scan // Agricultural biology. 2017. Vol. 52. Pp. 1166-1174.
4. Лапа М. А. Влияние генотипа матерей, отцов и возраста развивающихся эмбрионов кур на объем и качество аллантоисно-амниотической жидкости // Генетика и разведение животных. 2015. № 1. С. 14-20.
5. Omede A. A., Bhuiyan M. M., Lslam A. F., Iji P. A. Physico-chemical properties of late-incubation egg amniotic fluid and a potential in ovo feed supplement // Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2017. Vol. 30 (8). Pp. 1124-1134.
6. DaSilva M., Dombre C., Brionne A., Monget P., Chessé M., De Pauw M., Mills M., Combes-Soia L., Labas V., Guyot N., Nys Y., Réhault-Godbert S. The unique features of proteins depicting the chicken amniotic fluid // Molecular & Cellular Proteomics. 2019. Vol. 15 (18). Pp. 174-190.
7. Hinckea M. T., Da Silva M., Guyot N., Gautron J., McKee M. D., Guabiraba-Brito R., Réhault-Godbert S. Dynamics of structural barriers and innate immune components during incubation of the avian egg: critical interplay between autonomous embryonic development and maternal anticipation // Journal of Innate Immunity. 2019. Vol. 11 (2). Pp. 111-124.
8. Тяпугин Е. Селекция по развитию эмбриона // Животноводство России. 2017. № S3. С. 33-34.
9. Kudinov A. A., Dementyeva N. V., Mitrofanova O. V., Stanishevskaya O. I., Fedorova E. S., Larkina T. A., Mishina A. I., Plemyashov K. V., Griffin D. K., Romanov M. N. Genome-wide association studies targeting the yield of extraembryonic fluid and production traits in Russian white chickens // BMC Genomics. 2019. Apr 4; 20:270.
10. Федорова Е. С., Станишевская О. И., Силюкова Ю. Л. Эффективность селекции кур породы русская белая на повышение выхода вакцинного сырья // Генетика и разведение животных. 2017. № 3. С. 46-50.
