Генетика, 2022, T. 58, № 3, стр. 332-342

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалом для исследований были образцы биоматериала (кровь) 23 популяций тувинских грубошерстных короткожирнохвостых овец из отдельных хозяйств девяти административных районов (кожуунов) Республики Тыва (n = 1110) (табл. 1).

Выделение ДНК из образцов крови проводили с использованием наборов “ДНК-Экстран” (ЗАО “Синтол”, Россия) согласно протоколу фирмы-изготовителя. Количественную и качественную оценку полученных препаратов ДНК определяли на микроспектрофотометре Nano Drop 8000 (Thermo Fisher, США): концентрацию ДНК – по степени поглощения при 260 нм и чистоту ДНК – по соотношению поглощения при длине волн 260 и 280 нм.

Исследование тувинских овец осуществляли по 11 STR-маркерам (авторская панель ОНИС БиоТехЖ) с использованием двух мультиплексных ПЦР-реакций шести (панель 1 – ОarCP49, INRA063, HSC, OarAE129, MAF214, OarFCB11) и пяти (панель 2 – INRA005, SPS113, INRA23, MAF65, McM527) локусов микросателлитов.

После начальной денатурации (95°С, 240 с) проводили 41 (панель 1) и 35 (панель 2) циклов амплификации в следующем температурно-временном режиме: 95°С, 20 с; 63°С (панель 1) и 55°С (панель 2), 30 с; 72°С, 60 с.

Капиллярный электрофорез осуществляли на генетическом анализаторе ABI 3130xl (Applied Biosystems, США) с последующим определением длин аллелей микросателлитов в программном обеспечении GeneMapper v 4.0 (Applied Biosystems).

Для оценки структуры популяций тувинской овцы использовали следующие показатели: наблюдаемая (H_O) и несмещенная ожидаемая гетерозиготность (H_E(u)) [27], среднее число аллелей на локус (N_A), число эффективных аллелей на локус (N_E), количество информативных аллелей с частотой более 5% (N_A ≥ 5%), аллельное разнообразие (A_R) [28], коэффициент инбридинга (F_IS).

Степень генетической дифференциации исследуемых популяций тувинской овцы определяли на основании попарных генетических различий (индекс фиксации F_ST) [29] и попарных генетических дистанций по Jost’s D [30]. Филогенетические отношения устанавливали путем определения построения Neighbor-net дендрограмм [31].

Оценку генетической структуры популяций осуществляли с помощью адмикс-модели. Анализ базы данных STR-вариабельности популяций тувинской овцы проводили для k от 1 до 10 при длине burn-in периода – 100 000, модель Марковских цепей Монте-Карло (MCMC) – 1 000 000 повторов.

Для формирования исходных файлов и проведения анализа использовали R-версию 3.3.2 [32], программное обеспечение GenAlEx 6.5 [33], R-пакет “diveRsity”, STRUCTURE 2.3.4 [34] с последующей визуализацией в “pophelper” [35].

РЕЗУЛЬТАТЫ

В результате проведенных исследований с использованием STR-маркеров были определены генотипы 1110 голов тувинских овец. Как показано в табл. 2, число аллелей в расчете на локус микросателлитов в проанализированных популяциях овец варьировало от 8.364 ± 0.607 (Mandala) до 11.727 ± 0.875 (Ak-Khayа), аллельное разнообразие – от 7.502 ± 0.541 до 10.114 ± 0.702 соответственно. При этом минимальное число эффективных аллелей было обнаружено в популяциях Sukpak – 4.615 ± 0.476 и Sai-Khonash – 4.678 ± ± 0.598 (табл. 2). Во всех исследованных популяциях был выявлен достоверный дефицит гетерозигот (родственное спаривание) – от 15.3% в группе животных Sukpak, до 35.6% в популяции Beldir (табл. 3). Кроме того, сравнение значений наблюдаемой гетерозиготности (H_O) – 0.520–0.642 и несмещенной ожидаемой гетерозиготности (H_E(u)) – 0.753–0.832 (табл. 3) указывает на то, что в рассматриваемых популяциях преобладают инбредные спаривания.

Значения попарных генетических различий и дистанций, рассчитанных на основании значений F_ST и Jost’s D, обобщены на рис. 1.

Рис. 1.

Генетические дистанции между исследуемыми популяциями тувинских овец. Попарные генетические дистанции по значениям Jost’s D показаны над диагональю; по F_ST – под диагональю. Расшифровку аббревиатур для популяций овец см. в табл. 1.

Как показано на рис. 2 и 3, тувинские овцы из разных хозяйств и районов республики сформировали два кластера, один из которых образован популяциями Oorug, Bai-Hol, Choduraa, Yаmaalyk, Aylyg-Oy, Malchyn, Murgustug, Mandala, а другой объединил популяции Adargan, Alaak, Bai-Tal, Mogen-Buren, Sukpak, Duza, Amyk, Beldir, Sai-Khonash, Torgalyg, Mongush, Despen, Ak-Khaya, Irtysh, что соответствует внутрипородному подразделению тувинской короткожирнохвостой овцы на два селекционно-заводских типа: горный и степной. Некоторые расхождения можно отметить лишь для популяции овец Dag-Uzu, которая в одном случае попадает в кластер животных горного типа (рис. 3), а в другом – в группу овец степного типа, являясь, в то же время, более близкой по генетическим расстояниям овцам горного типа (рис. 2).

Рис. 2.

Neighbor-net дендрограмма взаимоотношений исследуемых популяций овец тувинской короткожирнохвостой породы, построенная на основе матрицы попарных генетических дистанций F_ST.

Рис. 3.

Neighbor-net дендрограмма взаимоотношений исследуемых популяций овец тувинской короткожирнохвостой породы, построенная на основе матрицы попарных генетических дистанций Jost’s D.

Причем, если на дендрограмме Neighbor-net, построенной на основе матрицы F_ST (рис. 2), граница между кластерами сравнительно нечеткая, то на дендрограмме на основе матрицы попарных генетических дистанций Jost’s D (рис. 3) градация рассматриваемых популяций на две большие группы более выражена.

При этом в кластере, объединяющем животных горного типа, наиболее генетически дивергентными оказались популяции Mandala, Choduraa, Aylyg-Oy (рис. 2, 3), Dag-Uzu (рис. 3), которые сформировали относительно длинные ветви, в то время как остальные популяции этой группы располагались на ребрах сети, что указывает на их смешанное происхождение (рис. 2, 3). Во втором кластере, включающем овец степного типа, сильная дивергенция была характерна для популяций Sukpak, Alaak, Amyk, Sai-Khonash, Despen, Irtysh (рис. 2, 3), Adargan, Mogen-Buren (рис. 2) и Ak-Khaya (рис. 3).

При этом генетические связи между популяциями Malchyn (ГУП РТ “Малчын” – хозяйство-оригинатор тувинских овец горного типа) и Despen (МУП “Племенное овцеводческое хозяйство “Деспен” – хозяйство-оригинатор тувинских овец степного типа) (F_ST = 0.108, Jost’s D = 0.3), относящимися к разным группам кластеризации, оказались на уровне генетических дистанций между наиболее удаленными популяциями Malchyn и Mandala (F_ST = 0.059, Jost’s D = 0.247) внутри кластера “овцы горного типа” и популяциями Despen и Sukpak (F_ST = 0.109, Jost’s D = 0.294) внутри кластера “овцы степного типа”. И хотя в рассматриваемых группах овец отмечается достаточно слабая или средняя дифференциация популяций, в целом межпопуляционные различия в группе тувинских овец “степного типа” (F_ST = = 0.013–0.153, Jost’s D = 0.029–0.461) оказались несколько бóльшими, чем в группе “горного типа” (F_ST = 0.01–0.071, Jost’s D = 0.029–0.247) (рис. 1), что отчасти подтверждается и в ходе анализа генетической структуры популяций тувинских короткожирнохвостых овец (рис. 4).

Рис. 4.

Популяционно-генетическая структура тувинских овец.

Так, если при k = 2 можно видеть разделение популяций тувинских овец на две группы, соответствующие горному и степному типам, то при k = 3 и k = 4 популяция Irtysh, относящаяся согласно Государственному племенному регистру (2017) [36] к степному типу тувинских короткожирнохвостых овец, формирует дополнительный кластер с неполной адмиксией.

ОБСУЖДЕНИЕ

Республика Тыва расположена в переходной зоне от центрально-азиатских пустынь к сибирской тайге и на ее территории выделяют четыре природно-экономических сельскохозяйственных района: центральный, или подтаежно-степной с лесостепной подзоной (Пий-Хемский, Кызылский, Улуг-Хемский, Чеди-Хольский кожууны); западный – горно-степной (Монгун-Тайгинский, Бай-Тайгинский, Барун-Хемчикский, Сут-Хольский, Дзун-Хемчикский, Чаа-Хольский, Овюрский кожууны), южный – сухих степей (Эрзинский, Тес-Хемский, Тандинский кожууны) и восточный – горно-таежный (Тоджинский, Тере-Хольский, Каа-Хемский кожууны) [37].

Проведенный по STR-маркерам молекулярно-генетический анализ выявил наличие двух групп тувинских овец (рис. 2, 3), которые объединяют, соответственно, животных горного и степного типов. При этом группа “горного типа” включала популяции тувинских овец Монгун-Тайгинского, Дзун-Хемчикского, Тес-Хемского, Бай-Тайгинского, Эрзинского и Овюрского кожуунов, а группу “степного типа” сформировали популяции тувинских овец Дзун-Хемчикского, Кызылского, Монгун-Тайгинского, Бай-Тайгинского, Барун-Хемчикского, Сут-Хольского, Овюрского и Тес-Хемского кожуунов, т.е. как минимум в трех районах: Монгун-Тайгинском, Дзун-Хемчикском и Тес-Хемском кожуунах встречаются животные обоих типов.

В частности, горный тип тувинских овец был получен в ГУП РТ “Малчын” Монгун-Тайгинского кожууна путем многоступенчатого отбора из местных популяций [17, 38]. Животные этого типа консолидированы по экстерьерным особенностям, окраске руна, кроющего волоса и приспособлены к круглогодовому пастбищному содержанию в горно-степной зоне республики, где недостаточное увлажнение (100–187 мм) сочетается с пониженным температурным фоном (среднегодовая температура –2.5°С), безморозный период длится в среднем 95 дней, а пастбищная растительность изрежена и до 30% состоит из кустарников [17]. На одну овцу в год здесь приходится в 2 раза меньше заготовленных кормов, чем в хозяйствах степной зоны [10], что негативно сказывается на их живой массе и мясной продуктивности.

По сравнению с горно-степными районами зона сухих степей отличается менее жесткими природно-климатическими условиями. При средней температуре –1.5°С среднегодовое количество осадков составляет 180–230 мм, безморозный период длится 105–120 дней, травостой пастбищ – осоко-злаковый. Соответственно, при выведении тувинских овец степного типа применяли совершенно иную стратегию, чем при создании тувинских короткожирнохвостых овец горного типа. Для этого в хозяйствах ООО “Сельскохозяйственная корпорация “Кызылская” (Кызылский кожуун) и МУП “Племенное овцеводческое хозяйство “Деспен” (Тес-Хемский кожуун) путем скрещивания тувинских грубошерстных овцематок с баранами баядской короткожирнохвостой породы сначала получали помесей и лишь затем проводили отбор помесных животных с последующим закреплением полезных признаков в потомстве путем однородного подбора [17, 38].

И хотя тувинские овцы степного типа сходны по окраске с животными горного типа, по экстерьерным особенностям они имеют много общего с монгольскими овцами Говь-алтая и дархадскими [39]. Овцы степного типа лучше приспособлены к использованию равнинных сухостепных пастбищ с относительно высокой продуктивностью травостоя и проявляют потенциал мясной улучшающей породы [14]. Так, в отличие от овец горного типа овцематки и бараны-производители степного типа на 16.85 и 25.3 кг имеют бóльшую живую массу и на 0.4 и 0.1 кг дают больше шерсти [40, 41].

Разведением овец степного типа тувинской короткожирнохвостой породы кроме вышеназванных хозяйств-оригинаторов занимаются также СПК “Иртиш”, “Бай-Хол” и “Белдир”. Однако в нашем случае согласно построенным дендрограммам по F_ST и Jost’s D (рис. 2, 3) из этих трех хозяйств только популяции Irtysh и Beldir попадают в кластер “степного типа”, к тому же последующий структурный анализ выделяет популяцию Irtysh в самостоятельную группу, что в целом может свидетельствовать о неоднородной генетической дифференциации тувинских овец даже в пределах одного внутрипородного типа.

Важно отметить, что кроме увеличения поголовья новых типов в республике одновременно продолжается плановая селекционно-племенная работа по улучшению местных популяций тувинских грубошерстных овец. Главную роль в этом играют базовые овцеводческие хозяйства Тувинского НИИСХ: МУП “Племенное овцеводческое хозяйство “Деспен” (Тес-Хемский кожуун), СПК “Амык” (Сут-Хольский кожуун), СПК “Бай-Хол” (Эрзинский кожуун), “Бай-Тал” (Дзун-Хемчикский кожуун), ГУП РТ “Малчын” и ГУП РТ “Моген-Бурен” (Монгун-Тайгинский кожуун), МУП “Сай-Хонаш” (Барун-Хемчикский кожуун) [40]. Ю.А. Юлдашбаев отмечал, что наиболее ценное поголовье тувинских короткожирнохвостых овец находится в племенных репродукторах “Ак-Бедик” и “Кызыл-Тук” Овюрского кожууна республики [42].

В этом направлении задействован также потенциал крупных овцеводческих предприятий. Например, в ООО “Сельскохозяйственная корпорация “Кызылская” (Кызылский район) были получены три линии тувинской овцы, различающиеся между собой по одному или нескольким признакам [39]. Возможно, что частичной разнонаправленностью селекционно-племенных мероприятий и объясняется генетическое расхождение между отдельными популяциями тувинских овец, отмечаемое даже в границах одного административного района. Так, согласно результатам проведенных исследований в разные кластеры (рис. 2, 3) попали популяции Mongush и Irtysh (Кызылский кожуун) (F_ST = 0.051, Jost’s D = = 0.148), Dag-Uzu и Bai-Tal (Дзун-Хемчикский кожуун) (F_ST = 0.059, Jost’s D = 0.177), Malchyn и Mogen-Buren (Могун-Тайгинский кожуун) (F_ST = = 0.079, Jost’s D = 0.297).