Выявление молекулярных маркеров и генов-кандидатов породной принадлежности северокавказских мясо-шерстных овец методом полногеномного поиска ассоциаций

Выполнен полногеномный поиск ассоциаций однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) с принадлежностью баранов к северокавказской мясо-шерстной породе. Для этого проведено генотипирование 275 голов овец российских пород с использованием ДНК-биочипов компании Illumina и детекцией 600 тыс. SNP. Группа «случай» была представлена животными северокавказской мясо-шерстной породы (n = 55), в группу «контроль» вошли животные таких пород, как карачаевская, романовская, джалгинский меринос и российский мясной меринос (по 55 голов каждой породы). В результате исследования было выявлено более 100 SNP с высокодостоверными различиями по частоте встречаемости (–log10(p) > 7) у овец северокавказской мясо-шерстной породы и пород сравнения. Для поиска генов-кандидатов породной принадлежности было отобрано 18 полиморфизмов с наиболее высокими показателями достоверности, локализованные на хромосомах 1, 10, 11, 15, 17. В пределах половины сантиморганиды от них было обнаружено одиннадцать генов: DEPDC1, RXFP2, EEF1A1, B3GLCT, FAM124A, FNDC3A, SLC25A5, CAMTA2, NLRP1, ALX4, TMEM132C. Эти гены мы считаем перспективными для дальнейшего изучения с целью поиска структурных особенностей, связанных с фенотипом северокавказской мясо-шерстной породы. Выявленные нами SNP могут быть использованы для молекулярно-генетической экспертизы при оценке породной принадлежности животных.

1. Characteristics of gene pool of various sheep breeds of the Republic of Kazakhstan / Z. Iskakova [et al.] // EurAsian J. Biosci. – 2020. – Vol. 14, № 1. – P. 2395–2402.

2. Методология управления формированием функционально-технологических свойств животноводческого сырья за счет оптимизации селекционных и паратипических факторов / М. И. Сложенкина [и др.] // Аграр.-пищевые инновации. – 2018. – № 2 (2). – С. 6–15. https://doi.org/10.31208/2618-7353-2018-1-2-6-15

3. On the origin of European sheep as revealed by the diversity of the Balkan breeds and by optimizing population-genetic analysis tools / E. Ciani [et al.] // Genet. Sel. Evol. – 2020. – Vol. 52. – Art. 25. https://doi.org/10.1186/s12711-020-00545-7

4. Генетическая изменчивость казахской полугрубошерстной породы овец / Н. Ж. Каримов [и др.] // Вестн. Кыргыз. нац. аграр. ун-та им. К. И. Скрябина. – 2020. – № 1 (52). – С. 17–21.

5. Mihailova, Y. Genetic diversity and structure of 2 indigenous sheep breeds (Kotel and Teteven) in Bulgaria using microsatellite markers / Y. Mihailova // Biotechnol. Biotechnol. Equip. – 2021. – Vol. 35, № 1. – P. 576–585. https://doi.org/10.1080/13102818.2021.1903339

6. Иммунологические, генетические и биологические маркеры в селекции овец и коз / Н. С. Марзанов [и др.] // Молекулярно-генетические технологии для анализа экспрессии генов продуктивности и устойчивости к заболеваниям животных: материалы 2-й Междунар. науч.-практ. конф., 25 дек. 2020 г. / Моск. гос. акад. ветеринар. медицины и биотехнологии; редкол.: И. И. Кочиш [и др.]. – М., 2020. – С. 249–258.

7. Изменчивость микросателлитов в породах овец, разводимых в России / Т. Е. Денискова [и др.] // С.-х. биология. – 2016. – Т. 51, № 6. – С. 801–810. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.6.801rus

8. Evaluation of single nucleotide polymorphisms identified through the use of SNP assay in Romanian and Chinese Holstein and Simmental cattle breeds / D. E. Ilie [et al.] // Acta Biochim. Pol. – 2020. – Vol. 67, № 3. – P. 341–346. https://doi.org/10.18388/ABP.2020_5080

9. Whole-genome resequencing shows numerous genes with nonsynonymous SNPs in the Japanese native cattle Kuchinoshima­Ushi / R. Kawahara-Miki [et al.] // BMC Genom. – 2011. – Vol. 12. – Art. 103. https://doi.org/10.1186/1471-2164-12-103

10. Whole-genome sequence-based genomic prediction in laying chickens with different genomic relationship matrices to account for genetic architecture / G. Ni [et al.] // Genet. Sel. Evol. – 2017. – Vol. 49. – Art. 8. https://doi.org/10.1186/s12711-016-0277-y

11. Whole genome sequencing of canids reveals genomic regions under selection and variants influencing morphology / J. Plassais [et al.] // Nat. Commun. – 2019. – Vol. 10. – Art. 1489. https://doi.org/10.1038/s41467-019-09373-w

12. Юдин, Н. С. Общие признаки селекции и гены, связанные с адаптацией и акклиматизацией, в геномах российских пород крупного рогатого скота и овец / Н. С. Юдин, Д. М. Ларкин // Генетика. – 2019. – Т. 55, № 8. – С. 936–943. https://doi.org/10.1134/s0016675819070154

13. Development and application of high-density SNP arrays in genomic studies of domestic animals / B. Fan [et al.] // Asian-Australas. J. Anim. Sci. – 2010. – Vol. 23, № 7. – P. 833–847. https://doi.org/10.5713/ajas.2010.r.03

14. Оценка биоразнообразия межвидовых гибридов рода Ovis с использованием STR- и SNP-маркеров / Т. Е. Денискова [и др.] // С.-х. биология. – 2017. – Т. 52, № 2. – С. 251–260. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2017.2.251rus

15. Генетические маркеры в козоводстве (обзор) / М. И. Селионова [и др.] // С.-х. биология. – 2021. – Т. 56, № 6. – С. 1031–1048. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2021.6.1031rus

16. Genome-wide selection of discriminant SNP markers for breed assignment in indigenous sheep breeds / M. H. Moradi [et al.] // Ann. Anim. Sci. – 2021. – Vol. 21, № 3. – P. 807–831. https://doi.org/10.2478/aoas-2020-0097

17. Омаров, А. А. Продуктивные показатели овец северокавказской мясо-шерстной породы и их взаимосвязь с основными селекционируемыми признаками / А. А. Омаров, С. И. Гайдашов // Вестн. Алт. гос. аграр. ун-та. – 2021. – № 2 (196). – С. 66–72.

18. PLINK: a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses / S. Purcell [et al.] // Am. J. Hum. Genet. – 2007. – Vol. 81, № 3. – P. 559–575. https://doi.org/10.1086/519795

19. Shen, X. Overexpression of gene DEP domain containing 1 and its clinical prognostic significance in colorectal cancer / X. Shen, J. Han // J. Clin. Lab. Anal. – 2020. – Vol. 34, № 12. – P. e23634. https://doi.org/10.1002/jcla.23634

20. The eukaryotic elongation factor eEF1A1 interacts with SAMHD1 / C. Morrissey [et al.] // Biochem. J. – 2015. – Vol. 466, № 1. – P. 69–76. https://doi.org/10.1042/BJ20140203

21. Expression analysis of solute carrier (SLC2A) genes in milk derived mammary epithelial cells during different stages of lactation in sahiwal (Bos indicus) cows / J. Pradeep [et al.] // Adv. Dairy Res. – 2014. – Vol. 2. – Art. 2. https://doi.org/10.4172/2329-888X.1000117

22. Krivoruchko A. Y. Candidate genes for productivity identified by genome-wide association study with indicators of class in the Russian meat merino sheep breed / A. Y. Krivoruchko, O. A. Yatsyk, E. Y. Safaryan // Вавил. журн. генетики и селекции. – 2020. – Т. 24, № 8. – С. 836–843. https://doi.org/10.18699/VJ20.681

23. Mapping key regions of the RXFP2 low-density lipoprotein class-A module that are involved in signal activation / R. C. K. Kong [et al.] // Biochemistry. – 2014. – Vol. 53, № 28. – P. 4537–4548. https://doi.org/10.1021/bi500797d

24. Discovery of SNPs in RXFP2 related to horn types in sheep / X. Wang [et al.] // Small Rumin. Res. – 2014. – Vol. 116, № 2–3. – P. 133–136. https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2013.10.022

25. Runs of homozygosity and signatures of selection: a comparison among eight local Swiss sheep breeds / H. SignerHasler [et al.] // Anim. Genet. – 2019. – Vol. 50, № 5. – P. 512–525. https://doi.org/10.1111/age.12828

26. Murine ortholog of the novel glycosyltransferase, B3GTL: primary structure, characterization of the gene and transcripts, and expression in tissues / T. Y. K. Heinonen [et al.] // DNA Cell Biol. – 2006. – Vol. 25, № 8. – P. 465–474. https://doi.org/10.1089/dna.2006.25.465

27. Molecular cloning and characterization of a novel human β1,3-glucosyltransferase, which is localized at the endoplasmic reticulum and glucosylates O-linked fucosylglycan on thrombospondin type 1 repeat domain / T. Sato [et al.] // Glycobiology. – 2006. – Vol. 16, № 12. – P. 1194–1206. https://doi.org/10.1093/glycob/cwl035

28. A 660-Kb deletion with antagonistic effects on fertility and milk production segregates at high frequency in nordic red cattle: additional evidence for the common occurrence of balancing selection in livestock / N. K. Kadri [et al.] // PLoS Genet. – 2014. – Vol. 10, № 1. – P. e1004049. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1004049

29. Expression analysis of fibronectin type III domain-containing (FNDC) genes in inflammatory bowel disease and colorectal cancer / T. Wuensch [et al.] // Gastroenterol. Res. Pract. – 2019. – Vol. 2019. – Art. 3784172. https://doi.org/10.1155/2019/3784172

30. Slc25a5 regulates adipogenesis by modulating ERK signaling in OP9 cells / S. Zhu [et al.] // Cell. Mol. Biol. Lett. – 2022. – Vol. 27. – Art. 11. https://doi.org/10.1186/s11658-022-00314-y

31. A functional variant in the coding region of CAMTA2 is associated with left ventricular hypertrophy by affecting the activation of Nkx2.5-dependent transcription / W.-H. Song [et al.] // J. Hypertens. – 2016. – Vol. 34, № 5. – P. 942–949. https://doi.org/10.1097/HJH.0000000000000873

32. Germline NLRP1 mutations cause skin inflammatory and cancer susceptibility syndromes via inflammasome activation / F. L. Zhong [et al.] // Cell. – 2016. – Vol. 167. – P. 187–202. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.09.001

33. Variants in ALX4 and their association with genitourinary defects / C. H. Chen [et al.] // Andrology. – 2020. – Vol. 8, № 5. – P. 1243–1255. https://doi.org/10.1111/andr.12815

34. Linkage and association of childhood asthma with the chromosome 12 genes / C. Shao [et al.] // J. Hum. Genet. – 2004. – Vol. 49, № 3. – P. 115–122. https://doi.org/10.1007/s10038-003-0118-z

35. Four genetic loci affecting swine lung lesions identified by whole-genome sequencing-based association studies / X. Tong [et al.] // Sci. China Life Sci. – 2021. – Vol. 64, № 9. – P. 1571–1574. https://doi.org/10.1007/s11427-020-1826-x

36. Whole genome detection of recent selection signatures in Sarabi cattle: a unique Iranian taurine breed / H. Moradian [et al.] // Genes Genom. – 2020. – Vol. 42, № 2. – P. 203–215. https://doi.org/10.1007/s13258-019-00888-6