Что может рассказать о корове анализ ДНК

В 2009 году на Западе расшифровали геномы основных сельскохозяйственных животных – крупного рогатого скота, свиней и овец. После этого началось внедрение геномной селекции в животноводстве США, Канады, Нидерландов. В России же геномная селекция только набирает обороты. Первая лаборатория, которая стала оказывать услуги по генетическому тестированию генома крупного рогатого скота, открылась только в 2013 году.

Близкородственные стада

За последние 50 лет благодаря внедрению новых технологий, в том числе искусственного осеменения, показатели продуктивности в молочном животноводстве значительно выросли. Но в то же время появилось одно негативное последствие: один бык может быть отцом огромного количества потомков. В результате существенно вырос уровень близкородственного скрещивания, а соответственно увеличилось и распространение моногенных заболеваний.

Если в человеческой популяции их распространение не превышает десятых или сотых долей процента, то у КРС составляет 3%.

Моногенные заболевания – это мутация в ДНК. Если она присутствует у одного родителя, это никак не проявляется. Вы можете даже не знать, что животное является носителем заболевания. Однако если скрещиваются два животных-носителя, то с вероятностью в 25% их потомок будет болен. Это значит, что он погибнет еще на стадии эмбриона. А если и родится, то на предприятии его выбракуют.

Наиболее распространенными моногенными заболеваниями в российской популяции КРС являются брахиспина (распространенность составила 6,53% среди 4000 протестированных животных), тромбопатия (7,3%), субфертильность быков (4,65%), синдром Вивера (3,13), синдром укороченного жгутика сперматозоида (3,03%). Важно, что в 40% случаев мутация передавалась через материнскую линию.

Избежать моногенных заболеваний поможет генетическое тестирование животных. Поскольку тестирование всего поголовья обойдется очень дорого, рекомендуется проверять хотя бы быка-отца.

Выявление летальных гаплотипов*

После того, как расшифровали геном коровы, за границей стали создавать базу генотипов*. Научное сообщество предложило на их основании разработать принципиально новый подход поиска летальных гаплотипов. То есть тех, что приводят к эмбриональной или постэмбриональной смертности КРС.

Раньше тестировали больных животных, предполагая, что у них может быть мутация. Таким образом были выявлены классические моногенные заболевания. Сейчас такой подход устарел, и более актуальным считается прямой анализ генотипов. Если среди большого количества генотипов определенный гаплотип не встречается, можно сделать вывод, что он летальный и приводит к эмбриональной смертности.

Раньше считалось, что существует всего 4 летальных гаплотипа. Но с каждым годом ученые открывают все новые и новые их виды, потому что увеличивается количество протестированных животных.

Носительство гаплотипа никак не связано с продуктивностью. Корова-носитель гаплотипа может давать очень высокие надои, но при этом в ее генах будет летальный гаплотип.

Так и вышло с быками-производителями. Это были высокопродуктивные животные с хорошей оценкой, их активно использовали. За счет этого мутация распространилась очень быстро, и теперь большой процент популяции показывает носительство гаплотипов.

Увеличение надоев и снижение фертильности, которые наблюдаются в последнее время, является последствием распространения летальных гаплотипов.

Тестирование на состав молока и качество мяса

Благодаря исследованиям ДНК можно выявить хозяйственно-полезные участки генома животного. Например, гены белкового состава молока. Как известно, в молоке может содержаться каппа-казеин и бета-казеин. Чем больше каппа-казеина, тем больше молоко подходит для производства сыров, особенно твердых. В связи с этим во многих странах мира, например, Германии и Голландии, селекция на каппа-казеин включена в программы по разведению крупного рогатого скота.

К сожалению, в России, где ученые одними из первых описали генетические варианты каппа-казеина и разработали методы определения соответствующих генов, такие программы отсутствуют.

Молоко с бета-казеином больше подходит производителям качественного молока А2. Сейчас оно позиционируется как премиальное молоко, которое не вызывает аллергии и является более полезным.

С помощью анализа ДНК можно выяснить, содержит ли мясо животного белки, которые напрямую влияют на его послеубойное качество. Эти белки активируются после смерти и запускают процесс разрушения мышечных волокон. Мутации в гене приводят к более интенсивному разрушению. В итоге мясо становится нежным и оптимально подходит для приготовления стейков.

Борьба с распространенными болезнями

Геномное тестирование и генная инженерия могут бороться и с популярными заболеваниями скота. Одна из распространенных болезней, которая наносит большой экономический ущерб – лейкоз. Различают «вертикальный» тип распространения лейкоза, когда он передается из поколения в поколение, и «горизонтальный» тип, когда он распространяется между хозяйствами в результате переноса возбудителя.

В настоящее время наиболее распространенной технологией борьбы с лейкозом является выбраковка больных и инфицированных коров на основе своевременной и точной диагностики. Таким образом многие страны Европы и США освободились от данного заболевания за несколько десятилетий. В России по экономическим причинам выбраковывают только больных животных, а инфицированных изолируют.

В конце 2018 года проект Кемеровского государственного сельхозинститута выиграл конкурс Минобрнауки России и получил грант. Он предусматривает разработку технологии геномного редактирования для воспроизводства племенного КРС молочного направления, устойчивого к вирусу лейкоза. По мнению экспертов, это повысит продуктивность, качество молока, значительно сократит потери от ограничений реализации молодняка и будет способствовать сохранению генофонда.

* Гаплотип - участок ДНК, который наследуется как одно целое от родителей к потомкам.

** Генотип - совокупность генов данного организма