Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

УДК 575.174.015

DOI: 10.31857/S2500262720060113

АССОЦИАЦИЯ ГАПЛОТИПА ФЕРТИЛЬНОСТИ HCD С МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТЬЮ

И РЕПРОДУКТИВНЫМИ КАЧЕСТВАМИ ГОЛШТИНСКИХ КОРОВ*

М.В. Позовникова, кандидат биологических наук,

О.К. Васильева, кандидат сельскохозяйственных наук,

О.В. Митрофанова, кандидат биологических наук

Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных -

филиал Федерального научного центра животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста,

196601, Санкт-Петербург, Пушкин, Московское ш., 55а

Е-mail: pozovnikova@gmail.com

Представлены результаты исследования коров голштинской породы на предмет носительства гаплотипа фертильно-

сти HCD (haplotype cholesterol deficiency), ассоциированного с гибелью плода на различных сроках пренатального и ран-

них сроках постнатального онтогенеза. Изучены хозяйственно-полезные признаки животных, несущих в своем гено-

типе дефект HCD. В выборку (n = 583) вошли животные 2007-2017 гг. рождения племенного хозяйства Ленинградской

области. Проведена сравнительная оценка животных HCD⁺ (носитель генетического дефекта дефицит холестерина)

и HCD^-(не носитель генетического дефекта дефицит холестерина) по показателям молочной продуктивности и ре-

продуктивным качествам. Материалом для исследования послужила ДНК, выделенная из крови животных. Генотипы

определяли методом полимеразной цепной реакции с использованием аллельспецифичных праймеров. Обнаружено, что

35 животных (6,0%) имели в своем генотипе мутантный аллель гена Аров. Эти коровы не уступали по племенной цен-

ности по удою, процентному содержанию жира и белка своим сверстницам, свободным от изучаемого генетического

дефекта. Коровы HCD⁺ 2014 г. рождения отличались более высокими показателями содержания белка (3,29 ± 0,05%) в

сравнении с коровами HCD^- (3,17 ± 0,01%). Для плодотворного осеменения коров-носителей HCD, рожденных в 2013 г.

(n = 11) и 2014 г. (n = 11), использовали меньше спермодоз, что значительно повлияло на сроки первого плодотворного

осеменения. Коровы 2014 г. рождения, несущие в своем генотипе мутантный аллель гена Apob, имели меньшую продол-

жительность сервис-периода в сравнении со своими сверстницами. Использование коров HCD⁺ не влияет на общую

продуктивность и фертильность стад. Однако необходимо своевременно выявлять и регистрировать животных с

положительным статусом по HCD⁺. Такой учет позволит уменьшить число носителей данного генетического дефекта

в последующих поколениях.

ASSOCIATION OF HCD FERTILITY HAPLOTYPE WITH MILK PRODUCTION

AND REPRODUCTIVE QUALITIES OF HOLSTEIN COWS

Pozovnikova M.V., Vasileva O.K., Mitrofanova O.V.

Russian Research Institute of Farm Animal Genetics and Breeding -

Branch of the L.K. Ernst Federal Science Center for Animal Husbandry,

196601, St. Peterburg, Pushkin, Moskovskoe sh., 55a

Е-mail: pozovnikova@gmail.com

The paper presents the results of studies of Holstein cows and first-calf heifers for carriage of the haplotype cholesterol deficiency

(HCD) fertility haplotype associated with fetal death at various stages of prenatal and early postnatal ontogenesis. The economically

useful traits of animals carrying the HCD defect in their genotype have been studied. The sample of studies (n = 583) included

animals born in 2007-2017 of the breeding farm of the Leningrad region. A comparative assessment of HCD⁺ (a carrier of a genetic

defect, cholesterol deficiency) and HCD^- (not a carrier of a genetic defect, cholesterol deficiency) animals was carried out in terms

of milk production and reproductive qualities. The material for the study was DNA isolated from animal blood. Animal genotypes

were determined by polymerase chain reaction using allele-specific primers. It was found that 35 animals (6.0%) had a mutant allele

of the Apob gene in their genotype. These cows were not inferior in terms of breeding value in terms of milk yield, percentage of

milk fat and milk protein to their peers who were free from the studied genetic defect. Cows HCD⁺ 2014 differed in higher absolute

indicators of the percentage of protein (3.29 ± 0.05%) in comparison with cows HCD^- (3.17 ± 0.01%). For fruitful insemination

of HCD cows born in 2013 (n = 11) and 2014 (n = 11), fewer sperm doses were used, which significantly influenced the timing of

the first fruitful insemination. Cows born in 2014 individuals carrying the mutant allele of the Apob gene in their genotype had a

shorter service period in comparison with their peers. The use of HCD⁺ cows does not affect the overall performance and fertility

of the herds. However, it is necessary to timely identify and register animals with a positive status for HCD⁺. Such accounting will

reduce the number of carriers of this genetic defect in subsequent generations.

Ключевые слова: дефицит холестерина, крупный рогатый

Key words: cholesterol deficiency, cattle, milk production,

скот, молочная продуктивность, фертильность, ген Ароb,

fertility, Ароb gene, AS-PCR

АС-ПЦР

На протяжении последних 50 лет в Ленинградской

по голштинам отличается высокой молочной продук-

области при использовании генофонда голштинской

тивностью. Отмечено, что генетический тренд у коров

породы создана одна из лучших племенных баз молоч-

новой генерации 2002-2010 гг. рождения увеличивался

ного животноводства России. Современная популяция

от 93,6 кг до 382,4 кг молока в сравнении с продуктив-

черно-пестрого скота со значительной долей кровности

ностью базовой популяции [1]. Однако на фоне возрас-

*Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России по темам Государственного задания AAAA-A18-118021590138-1.

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

тания уровня показателей молочной продуктивности

учетом статуса по HCD по показателям воспроизвод-

наблюдалось снижение воспроизводительных качеств

ства и молочной продуктивности.

коров [2], что в значительной степени связано с генети-

Методика. Исследования проведены в 2018-2019

ческими факторами [3].

гг. в лаборатории молекулярной генетики Всероссий-

В настоящее время зарегистрировано 12 гаплотипов

ского научно-исследовательского института генетики

фертильности голштинского скота (HH0-HH7, HCD,

и разведения сельскохозяйственных животных - фили-

HHB, HHC, HHD), ассоциированных с эмбриональной

ала Федерального научного центра животноводства -

смертностью или гибелью телят в постнатальный пе-

ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста (ВНИИГРЖ). Ана-

риод [4, 5]. Особое место в ряду рецессивных генети-

лизировали случайную выборку коров голштинской

ческих дефектов занимает гаплотип дефицита холесте-

породы 2007-2017 гг. рождения (n = 583) из племенно-

рина (HCD, haplotype cholesterol deficiency). Причиной

го хозяйства Ленинградской области.

HCD является инсерция LTR (Long Terminal Repeats)

Материалом для исследования послужила ДНК,

эндогенного ретровируса типа ERV2-1 в пятом экзо-

выделенная из лейкоцитов крови. Забор крови прово-

не гена Ароb на ВТА 11. Вследствие чего происходит

дили с использованием вакуумной системы Vacuette

сдвиг рамки считывания, образование стоп-кодона и

в пробирки с антикоагулянтом К3ЭДТА. Генотипы

усечение 97% белка аполипопротеина В. В результате

животных определяли методом полимеразной цеп-

нарушения синтеза АРОB происходит прекращение

ной реакции с использованием аллельспецифичных

выведения хиломикрона из кишечных клеток и, как

праймеров (АС-ПЦР). Последовательность прай-

следствие, мальабсорбция холестерина [6].

меров (ООО «Бигль», г. Санкт-Петербург): прямой

Общая клиническая картина данного заболевания у

F1:

5’GGTGACCATCCTCTCTCTGC3’- обеспечива-

телят впервые описана в 2016 г. [7]. У больных живот-

ет амплификацию фрагмента 249 п. н., прямой F2:

ных наблюдали выраженную задержку роста, видимое

5’CACCTTCCGCTATTCGAGAG3’ - обеспечивает ам-

истощение при нормальном аппетите и потреблении

плификацию фрагмента 436 п. н. при наличии вставки

корма, идиопатическую диарею, обезвоживание, лом-

мобильного LTR-элемента в гене Apob и общего обрат-

кость и сухость шерстного покрова. Результаты кли-

ного праймера R: 5’AGTGGAACCCAGCTCCATTA3’

нического исследования крови выявляли лейкоцитоз

[9]. Реакцию проводили на амплификаторе Thermal

и пониженный уровень гемоглобина, биохимический

Cycler С1000 (Bio-Rad, США) в режиме: денатурация

профиль отличался гипохолестеринемией, низким

94 °С - 4 мин, 35 циклов в режиме 94 °С - 1 мин, от-

уровнем липопротеинов низкой плотности и жирора-

жиг праймеров 62 °С - 30 сек, элонгация при 72 °С - 1

створимых витаминов А и Е, гипокалиемией. Резуль-

мин, конечный этап синтеза 72 °С - 4 мин. Электрофо-

таты патологоанатомического вскрытия телят показали

ретическое разделение ампликонов проводили в 1,5%-

изменения в кишечнике, характерные для идиопатиче-

ном агарозном геле с добавлением флуоресцентного

ской диареи, выраженную кахексию, признаки атро-

красителя бромистого этидия и фотографировали при

фии костного мозга. Гистологическими исследования-

УФ-свете.

ми отмечена атрофия адипоцитов в жировой ткани и

Для проведения сравнительной оценки по абсолют-

ткани костного мозга. Животные с данными показате-

ным показателям молочной продуктивности и репро-

лями нежизнеспособны и умирают или подвергаются

дуктивным качествам животные разделены на группы

эвтаназии. Как родоначальник мутации определен бык

в зависимости от года рождения, чтобы исключить

Maughlin Storm №5457798 [6]. По данным канадской

молочной организации (CDN, Canadian Dairy Network)

Табл. 1. Показатели молочной продуктивности коров с

в настоящее время это самый распространенный гене-

различным статусом по дефициту холестерина HCD

тический дефект, и его частота в голштинских стадах

Канады в 2019 г. составила 14,3%.

Год

Статус

Удой за пер-

Содержание

Быстрым и эффективным способом снижения чис-

рожде-

по

вые 305 дней

жира, %

белка, %

ла вредных рецессивных аллелей в геноме популяции

ния

HCD

лактации, кг

является исключение быка-носителя генетического

Показатели молочной продуктивности по годам

дефекта из системы искусственного осеменения. Но

2012

HCD⁺

11037 ± 969

3,63 ± 0,18

3,12 ± 0,05

такая мера имеет и ряд негативных последствий, по-

скольку приводит к снижению генетического прогрес-

HCD^-

10523 ± 213

3,69 ± 0,02

3,17 ± 0,01

са и уменьшению числа производителей в программах

разведения. Американскими исследователями было

2013

HCD⁺

9314 ± 505

3,68 ± 0,08

3,14 ± 0,03

показано, что в США использование знаменитого быка

HCD^-

141

9983 ± 138

3,60 ± 0,02

3,15 ± 0,01

Pawnee Farm Arlinda Chief (1962 г. рождения), ока-

завшегося носителем гаплотипа HH1, увеличило при-

2014

HCD⁺

8928 ± 512

3,67 ± 0,09

3,29 ± 0,05**

быль от надоя молока на 25 миллиардов долларов, в

HCD^-

192

9307 ± 102

3,69 ± 0,02

3,17 ± 0,01

тоже время экономические потери вследствие абортов

составили 0,4 миллиарда долларов [8].

2015

HCD⁺

9034 ± 847

3,23 ± 0,18

3,11 ± 0,05

С расширением возможностей геномных исследо-

ваний молочного скота список обнаруженных гене-

HCD^-

9381 ± 162

3,41 ± 0,03

3,04 ± 0,01

тических дефектов постоянно увеличивается. Встает

Племенная ценность

вопрос о возможности использования в стадах жи-

вотных-носителей рецессивных аллей. В связи с этим

HCD⁺

-56,51 ± 77,05

-0,01 ± 0,02

0,01 ± 0,01

изучение хозяйственно-полезных признаков коров,

HCD^-

519

24,09 ± 15,85

-0,001 ± 0,01 -0,002 ± 0,002

несущих в своем генотипе дефект HCD, представляет

научный и практический интерес.

** p < 0,01

Цель исследования - проанализировать встречае-

Здесь и далее: HCD⁺- носитель генетического дефекта дефицит

мость генетического дефекта HCD и провести сравни-

холестерина; HCD^-- не носитель генетического дефекта дефицит

холестерина

тельную оценку выборки коров голштинской породы с

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

Табл. 2. Показатели репродуктивных качеств коров различного статуса по HCD

их использование в системе

искусственного осемене-

Год

Статус

Возраст 1-го

Кратность

Продолжитель-

ния России не только спо-

рожде-

по HCD

осеменения,

плодотворного

осеменения

осеменения в

ность

ния

мес

осеменения,

перед 1-ым

1-ую

сервис-периода,

собствует

генетическому

мес

отелом

лактацию

дн

прогрессу в популяции, но

и приводит к эффекту гене-

2012

HCD⁺

16,2 ± 0,5

17,0 ± 0,7

1,4 ± 0,4

2,0 ± 0,3

136,6 ± 15,4

тической эрозии [4]. Отме-

HCD^-

15,8 ± 0,2

16,3 ± 0,3

1,5 ± 0,1

1,8 ± 0,1

138,1 ± 11,2

чено, что наличие мутации

в гене Apob не нарушает

2013

HCD⁺

13,9 ± 0,1

14,0 ± 0,1

1,1 ± 0,1

2,3 ± 0,4

166,9 ± 32,6

продуктивность у гетерози-

HCD^-

141

14,1 ± 0,1

14,8 ±0,1***

1,6 ± 0,1*

1,9 ± 0,1

162,3 ± 10,4

готных голштинских коров

[17].

2014

HCD⁺

14,2 ± 0,2

14,3 ± 0,2

1,2 ± 0,1

1,9 ± 0,3

111,6 ± 15,7

Анализ репродуктивных

HCD^-

192

14,1 ± 0,1

14,8 ± 0,1*

1,6 ± 0,1*

1,8 ± 0,1

172,0 ± 8,2***

качеств животных (табл. 2)

показал, что для плодотвор-

*** p < 0,001; * p < 0,05

ного осеменения коров-но-

сителей HCD 2013 и 2014 гг.

влияние факторов окружающей среды (рацион корм-

рождения использовали меньше спермодоз (p < 0,001),

ления, климат), а также влияние быка-производителя.

что значительно влияло на сроки первого плодотвор-

Индивидуальные данные взяты из племенных карто-

ного осеменения (p < 0,001 и 0,05). Среди коров 2014

чек формы 2МОЛ. Учитывали следующие показате-

г. рождения животные, несущие в своем генотипе му-

ли: удой за первые 305 дней 1-ой законченной лакта-

тантный аллель гена Ароb, имели более короткие сроки

ции; процентное содержание жира и белка в молоке;

сервис-периода в сравнении со своими сверстницами

возраст 1-го осеменения; возраст 1-го плодотворного

(p < 0,001). По остальным показателям не было опреде-

осеменения; кратность осеменения перед первым оте-

лено достоверных различий. Полученные данные со-

лом; кратность осеменения в 1-ую лактацию; продол-

гласуются с результатами других исследователей [15,

жительность сервис-периода. Для комплексной оценки

16], где также показано отсутствие негативного влия-

по признакам молочной продуктивности рассчитывали

ния гаплотипа фертильности HCD на репродуктивные

племенную ценность (ПЦ) коров по удою с помощью

качества голштинских коров.

компьютерной программы «СГС-ВНИИГРЖ» [10], а

В проведенных ранее исследованиях [17] не вы-

также процентное содержание жира и белка. Опреде-

явлено каких-либо фенотипических особенностей у

ление связи между генотипами коров в зависимости

полновозрастных коров, в том числе и по содержанию

от статуса HCD проводили путем вычисления досто-

холестерина и триглицеридов в крови. Мы предполо-

верности разности между средними значениями с

жили, что положительный статус коровы по HCD не

применением критерия Стьюдента. Статистическую

может быть причиной ее выбраковки из стада, но при

обработку данных выполняли с использованием ком-

подборе быка-производителя особенно важно учиты-

пьютерных программ Microsoft Excel и AtteStat.

вать статус обоих родителей по HCD для снижения ри-

Результаты и обсуждение. На предмет носитель-

ска рождения нежизнеспособного потомства.

ства дефицита холестерина HCD протестировано 583

Наличие мутантного аллеля гена Ароb (дефицит хо-

животных, что составило 64,8% от маточного поголо-

лестерина, HCD) в геноме коров голштинской породы

вья коров и 28,5% от всего поголовья в анализируемом

не оказывает негативного влияния на молочную про-

хозяйстве. Результаты показали, что 35 голов (6,0%)

дуктивность и репродуктивные качества животных.

имели в своем генотипе мутантный аллель гена Ароb.

Но при воспроизводстве стада необходимо учитывать

Анализируя данные по частоте встречаемости HCD в

животных с положительным статусом по HCD⁺ для

стадах голштинского скота, разводимого в разных стра-

контроля генетического дефекта в стадах и снижения

нах мира, отмечена значительная доля носительства -

риска рождения больных телят.

от 5 до 17% [11, 12]. Проведенные ранее исследования

на примере другого хозяйства Ленинградской области

Литература

также показали высокую частоту встречаемости HCD

1. Племяшов К.В., Лабинов В.В., Сакса Е.И., Смараг-

у маточного поголовья (7,76%), у телок в возрасте 3-16

дов М.Г., Кудинов А.А., Петрова А.В. Использование

месяцев, происходящих от быков гетерозиготных но-

метода Blup Animal Model в определении племенной

сителей HCD - 26,7%. Также выявлена одна телочка с

ценности голштинизированного скота Ленинград-

гомозиготным генотипом по HCD [13, 14].

ской области // Молочное и мясное скотоводство.

Сравнительную оценку по ряду хозяйственно цен-

- 2016. - № 1. - С. 2-5.

ных признаков проводили в выборках коров 2012-2015

2. Сакса Е.И. Использование оценок быков-произво-

гг. рождения с законченной 1-ой лактацией. Результаты

дителей по индексам плодовитости их дочерей в

показали, что коровы, несущие в своем генотипе му-

улучшении воспроизводительной способности жи-

тантный аллель гена Ароb, не уступали по показателям

вотных голштинской породы // Молочное и мясное

молочной продуктивности своим сверстницам, свобод-

скотоводство. - 2019. - № 8. - С. 14-18.

ным от данного генетического дефекта (табл. 1). При

3. Терлецкий В.П., Дементьева Н.В., Тыщенко В.И.,

этом в выборке коров 2014 г. рождения животные HCD⁺

Митрофанова О.В., Крутикова А.А., Зозуля О.К.,

отличались достоверно более высокими показателями

Бейшова И.С. Распространение летальных рецес-

процентного содержания белка (р < 0,01). Подобное

сивных мутаций у племенного крупного рогатого

влияние было выявлено и ранее при анализе голштин-

скота в Ленинградской области // Ветеринария. -

ского скота разных стран [15-17]. Такое превосходство

2016. - № 3. - С. 37-41.

может быть обусловлено тем, что зачастую быки-про-

4. Зиновьева Н.А. Гаплотипы фертильности гол-

изводители с высокой племенной ценностью могут не-

штинского скота // Сельскохозяйственная биоло-

сти в своем генотипе мутантный аллель, а интенсивное

гия. - 2016. - Т. 5. - № 4. - С. 423-435.

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

5. Escouflaire H. C., Mesbah-Uddin C., Barbat M.,

Animal Genetics. - 2016. - V. 47. - No 2. - Р. 253-257.

Boussaha A., Deloche M. C., , Boichard D., Fritz

12. Li Y., Fang L., Liu L., Zhang S., Ma Z., Sun D. The

S., Capitan A. A splice site mutation in CENPU is

cholesterol-deficiency associated mutation in APOB

associated with recessive embryonic lethality in

segregates at low frequency in Chinese Holstein cattle

Holstein cattle // Journal of Dairy Science. - 2020. - V.

// Canadian Journal of Animal Science. - 2018. - V. 99.

103. - No 1. - Р. 607-612.

- No 2. - P. 332-335.

6. Schütz E., Wehrhahn C., Wanjek M., Bortfeld R.,

13. Позовникова М.В., Лихачева Т.Е., Кудинов А.А.,

Wemheuer W. E., Beck J., Brenig B. The Holstein

Лейбова В.Б., Дементьева Н.В. Мутация HCD у

Friesian Lethal Haplotype 5 (HH5) results from a

российских голштинизированных черно-пестрых

complete deletion of TBF1M and cholesterol deficiency

коров не влияет на молочную продуктивность и

(CDH) from an ERV-(LTR) insertion into the coding

содержание холестерина и триглцеридов в крови //

region of APOB // PloS ONE. - 2016. - V. 11. - No 4. -

Сельскохозяйственная биология. - 2018. - Т.53. - №

e0154602.

6. - С. 1142-1151.

7. Kipp S., Segelke D., Schierenbeck S., Reinhardt F.,

14. Лихачева Т.Е., Позовникова М.В. Влияние гаплоти-

Reents R., Wurmser C., Pausch Н., Fries R., Thaller G.,

па «дефицит холестерина» (HCD) на интенсив-

Tetens J., Pott J., Haas D., Raddatz B.B., Hewicker-

ность прироста живой массы телок голштинской

Trautwein M., Proios I., Schmicke M., Grünberg W.

породы // Известия Оренбургского государствен-

Identification of a haplotype associated with cholesterol

ного аграрного университета. - 2019. - № 1 (75).

deficiency and increased juvenile mortality in Holstein

- С. 166-168.

cattle // Journal of Dairy Science. - 2016. - V. 99.- No

15. Wang M., Do D.N., Peignier C., Dudemaine P.L.,

11. - P. 8915-8931.

Schenkel F.S., Miglior F., Zhao X., Ibeagha-Awemu

8. Segelke D., Täubert H., Reinhardt F., Thaller G.

E.M. Cholesterol deficiency haplotype frequency and

Considering genetic characteristics in German Holstein

its impact on milk production and milk cholesterol

breeding programs // Journal of Dairy Science. - 2016.

content in Canadian Holstein cows // Canadian Journal

- V. 9. - No 1. - P. 458-467.

of Animal Science. - 2020. - https://doi.org/10.1139/

9. Kamiński S., Ruść A. Cholesterol Deficiency-new

CJAS-2019-0068.

genetic defect transmitted to Polish Holstein-Friesian

16. Gross J.J., Schwinn A.C., Schmitz-Hsu F., Barenco A.,

cattle // Polish Journal of Veterinary Sciences. - 2016.

Neuenschwander T.O., Drögemüller C., Bruckmaier

- V. 19. - No 4. - P. 885-887.

R.M. The Aров loss-of-function mutation of Holstein

10. Сергеев С.М., Тулинова О.В. Селекционно-генети-

dairy cattle does not cause a deficiency of cholesterol

ческая статистика - ВНИИГРЖ. Свидетельство

but decreases the capacity for cholesterol transport in

о государственной регистрации программы для

circulation // Journal of Dairy Science. - 2019. - V.

ЭВМ РФ, №. 2015663613, 2015.

102. - No 11. - Р. 10564-10572.

11. Menzi F., Besuchet-Schmutz N., Fragnière M., Hofstetter

17. Позовникова М.В., Лихачева Т.Е., Ширяев Г.В.

S., Jagannathan V., Mock T., Raemy A., Studer E.,

Влияние мутации дефицит холестерина на репро-

Mehinagic K., Regenscheit N., Meylan M., Schmitz-Hsu

дуктивные качества коров голштинизированной

F., Drögemüller C. A transposable element insertion in

черно-пестрой породы // Генетика и разведение

APOB causes cholesterol deficiency in Holstein cattle //

животных. - 2018. - № 2. - С. 61-66.

Поступила в редакцию 25.07.20

После доработки 26.08.20

Принята к публикации 03.09.20