Способ раннего отбора свиней по толщине шпика на основании комплексного генотипа по днк-маркерам
Владельцы патента RU 2744594:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр животноводства - ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста" (RU)
Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ раннего отбора свиней по толщине шпика на основании комплексного генотипа по ДНК-маркерам, включающий определение количества G аллелей (0-6G), обуславливающих увеличение толщины шпика у свиней при достижении массы 100 кг, отличающийся тем, что статус животных можно определять в раннем возрасте. 3 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области животноводства, а именно к способам отбора животных в свиноводстве.
Содержание подкожного жира у свиней (хребтового шпика), наряду с содержанием постного мяса, является одним из важнейших показателей для свиноводческой промышленности [R. Ros-Freixedes, J. Reixach, t L. Bosch, i M. Tor, and J. Estany/ Response to selection for decreased backfatthickness at restrained intramuscular fat content in Duroc pigs/ J. Anim. Sci. 2013.91:3514-3521doi:10.2527/jas2013-6282]. Однако отбор по этим признакам в племенных стадах, занятых разведением свиней материнских пород (например, крупная белая, ландрас и др.) ограничен в силу большей экономической значимости признаков воспроизводства маточного поголовья. В то же время развитие современных генетических технологий позволяет повысить эффективность селекции свиней также и по показателям мясных и откормочных качеств на ранних этапах развития особей, в частности, они могут быть использованы для отбора ремонтных хрячков с улучшенными мясными качествами. Выявлены локусы количественных признаков (QTL), ассоциированные с интенсивностью накопления подкожного жира у свиней. К таким ДНК-маркерам относят IGF2, MC4R, CCKAR.
Поголовье хряков-производителей на племенных предприятиях должно постоянно меняться за счет выращивания новых поколений ремонтных хрячков с улучшенными показателями по основным селекционным признакам, в том числе толщины шпика, конверсии корма, скорости роста. Процесс принятия решения о замене основного хряка ремонтным принимается на основании потребностей подразделений предприятия и качества животных. Как правило, хряков заменяются, когда появляется молодой хряк с лучшими значениями оценки племенной ценности по основным селекционным признакам или индексной оценки. Большая часть хряков выбывает в возрасте до 4 лет, что сопряжено с относительно высоким оборотом хрячьего поголовья, и требует постоянного пополнения группы ремонтных хрячков. Таким образом, высокие экономические затраты предприятия связаны именно с выращиванием ремонтного поголовья, которое в дальнейшем должно их окупить [Impact of Genetic Selection on Management of Boar Replacement/J A B Robinson, M M Buhr/Theriogenology Actions. 2005 Jan 15;63(2):668-78. doi: 10.1016/j.theriogenology.2004.09.040]
Наследуемость мясных и откормочных показателей у свиней характеризуется довольно высоким уровнем (h2=0,3-0,58), что обеспечивает относительно позитивный прогноз возможного эффекта селекции по ним [C. R. Schwab, T. J. Baas, and K. J. /Stalder Results from six generations of selection for intramuscular fat in Duroc swine using real-time ultrasound. II. Genetic parameters and trends/ J. Anim. Sci. 2010. 88:69-79 doi:10.2527/jas.2008-1336]. Более того, даже отбор животных по абсолютному фенотипу по толщине шпика в трех точках, хотя он не может считаться достаточно эффективным, все же будет сопряжен с совершенствованием поголовья в выбранном направлении. Традиционные методы оценки племенной ценности свиней по анализируемым показателям могут быть основаны на трех источниках информации: на основе оценки родителей (Rel до 20%), по собственной продуктивности (Rel до 40%), по потомству (Rel до 90%).
Использование оценки на основе родословной реализуется в производственных условиях на этапе подбора родительских пар. Следующая (более точная) оценка особей может быть определена после получения измерений по собственной продуктивности (при достижении живой массы 100 кг). Таким образом, предлагаемый нами метод позволяет проводить отбор ремонтного поголовья (ремонтных хрячков и свинок) на этапе от рождения и до получения оценки по собственной продуктивности, сокращая численность животных - кандидатов для отбора в основное стадо, тем самым оптимизируя затраты на выращивание ремонтного поголовья.
В качестве прототипа заявленного способа, наиболее близким по достигаемому результату, можно считать ультразвуковое измерение толщины шпика [Инструкция по бонитировке свиней, 2020]. Для оценки по комплексу признаков ремонтного молодняка производят измерения толщины шпика в трех точках при достижении животными живой массы 100 кг, так хрячки с толщиной шпика менее 11 мм относятся к классу «элита», 12-15 мм - «1-й класс», более 16 мм - внеклассные; свинки - 13 мм и 14-17 мм соответственно. Возраст хрячков к этому моменту должен составлять не более 160 дней (элита), не более 170 дней (1 класс), свинок 170 и 180 дн. соответственно.
Основной недостаток прототипа заключается в необходимости выращивания животных до достижения ими массы 100 кг, т.е. отсутствия возможности оценки статуса животного в раннем возрасте.
При создании настоящего изобретения задача состояла в разработке способа раннего отбора свиней по толщине шпика на основании комплексного генотипа по ДНК-маркерам IGF2, MC4R и CCKAR, с целью выявления количества G-аллелей в комплексном генотипе, обуславливающих увеличение толщины шпика у свиней при достижении массы 100 кг, позволяющего прогнозировать толщину шпика ремонтного молодняка на более раннем этапе за счет выявления их комплексного генотипа по группе SNP-маркеров. Тем самым достигается существенная экономия времени и средств, затрачиваемых на выращивание неперспективных для дальнейшего использования в воспроизводстве особей.
Задача нашего изобретения - создание простого, специфичного способа раннего отбора свиней по толщине шпика на основании комплексного генотипа свиней по ДНК-маркерам, для использования в селекции свиней.
Технический результат изобретения достигается тем, что предложен способ раннего отбора свиней по толщине шпика на основании комплексного генотипа свиней по ДНК-маркерам, включающий определение количества G аллелей (0-6G), обуславливающих увеличение толщины шпика у свиней при достижении массы 100 кг, отличающийся тем, что статус животных можно определять в раннем возрасте, тем самым снизить затраты на выращивание племенного молодняка свиней пород ландрас и крупная белая.
При изучении патентной и иной научно-технической информации не выявлены технические решения, имеющие аналогичные существенные признаки с предложенным изобретением.
Пример.
Опыты выполнены в ООО «СГЦ» Воронежской области на племенных свиньях пород ландрас и крупная белая. Прижизненные измерения толщины шпика у племенного поголовья производили ультразвуковым сканеромв 3-х точках. Определяли генотипы животных по ДНК-маркерам IGF2, MC4R и CCKAR, устанавливали количество G аллелей в комплексном генотипе животного. В зависимости от количества G аллелей разбивали животных по группам: 6G, 5G, 4G, 3G, 2G, 1G, 0G.
Выборка включала 1251 гол. свиней пород ландрас и крупная белая обоих полов.
При сопоставлении ряда моделей оценки было выбрано уравнение, характеризующееся наименьшим значением вариансы ошибки:
y = μ + Bi + Sexj + YMk + Gl + e,
где: y - ТШ1, ТШ2, ТШ3, ГМ, В100 (возраст достижения 100 кг живой массы); Bi - порода: ландрас, крупная белая; Yeark - год-месяц взвешивания животного (2009-2018 гг.); Gl: группа по наличию желательных аллелей по трем маркерам IGF2*CCKAR*MC4R (6G - 0G).
Расчет значений племенной ценности при сопоставлении с маркерными генотипами проводили по аналогичной модели, но с привлечением информации по аддитивной матрице родства согласно методу BLUP Animal Model (n=1243 гол).
| Таблица 1. Оценки достоверности влияния факторов модели на изменчивость показателей мясных и откормочных качеств (Общие линейные модели GLM) | ||||
| Фактор модели | df | F-критерий для мясных и откормочных качеств | ||
| ТШ1 | ТШ2 | ТШ3 | ||
| Порода | 1 | 2,00 | 3,14 | 2,41 |
| Пол | 1 | 14,82*** | 16,39*** | 20,37*** |
| Год-месяц рождения животного | 87 | 4,51*** | 5,99*** | 4,15*** |
| Возраст взвешивания | 1 | 65,12*** | 85,16*** | 80,80*** |
| Живая масса при взвешивании | 1 | - | - | - |
| Группа «6-0G» | 6 | 7,28*** | 8,18*** | 7,48*** |
| * - p>0,95 (здесь и далее) |
ДНК-маркеры проявили достоверный уровень влияния на изменчивость исследуемых показателей (p>0,95). Фактор группы «GA» значимо влиял на изменчивость скорректированных показателей фенотипа по толщине шпика в трех точках.
Анализ оценок LSM по фенотипическим показателям толщины шпика свидетельствует о достоверном превосходстве животных, имеющих комплексный генотип группы «1G» над особями группы «6G» при p<0,05. Таким образом, для отбора в основное стадо для получения следующей генерации животных не рекомендуется включать особей с генотипом, наиболее «насыщенным» аллелем G (группы «3G», «4G», «5G»).
Аналогичная тенденция по признакам толщины шпика выявлена и при анализе средних оценок племенной ценности групп свиней, сформированных на основе комплексного генотипа по исследуемым маркерам. Так особи группы «3-1G» характеризовались отрицательными (желательными) значениями EBV, достоверно превосходя животных других групп.
| Таблица 2. Взвешенные значения оценок генотипов, полученных методом наименьших квадратов (LSM) | |||||
| Маркер и генотип | n, гол. | Оценки LSM | |||
| ТШ1 | ТШ2 | ТШ3 | |||
| Группа «GA» | 6G | 62 | 16,25±0,44cdef | 13,23±0,36cdef | 12,55±0,35cdef |
| 5G | 241 | 14,86±0,28adef | 12,22±0,23adef | 11,37±0,23adef | |
| 4G | 297 | 14,39±0,26af | 11,64±0,21a | 11,08±0,21aef | |
| 3G | 312 | 14,06±0,25a | 11,42±0,20a | 10,74±0,20ab | |
| 2G | 265 | 13,79±0,27ab | 11,21±0,22ab | 10,48±0,21abc | |
| 1G | 65 | 13,31±0,41abc | 10,87±0,33abc | 10,30±0,33abc | |
| 0G | 1 | 14,79±2,92 | 12,99±2,37 | 10,41±2,34 | |
| a - разность достоверна по отношению к группе 0А при p<0,01; b - разность достоверна по отношению к группе 1А при p<0,05; c- разность достоверна по отношению к группе 2А при p<0,05; d - разность достоверна по отношению к группе 3А при p<0,05; e- разность достоверна по отношению к группе 4А при p<0,05; f- разность достоверна по отношению к группе 5А при p<0,05 |
| Таблица 3. Средние оценки племенной ценности свиней по показателям мясной продуктивности свиней в зависимости от группы по комплексному генотипу «IGF2*CCKAR*MC4R» (GA) | ||||
| Маркер и сравниваемые пары генотипов | Оценка EBV | |||
| ТШ1 | ТШ2 | ТШ3 | ||
| Группа «GA» | 6G | +1,12±0,14 | +0,89±0,11 | +0,81±0,10 |
| 5G | +0,59±0,07 | +0,53±0,06 | +0,46±0,05 | |
| 4G | +0,14±0,06 | +0,18±0,05 | +0,16±0,04 | |
| 3G | -0,07±0,06 | -0,03±0,05 | -0,02±0,04 | |
| 2G | -0,18±0,07 | -0,09±0,05 | -0,12±0,05 | |
| 1G | -0,33±0,13 | -0,13±0,11 | -0,15±0,10 | |
| 0G | ||||
| Значение F-критерия | 27,01*** | 24,89*** | 26,31*** | |
| * - p>0,95; ** - p>0,99; *** - p>0,999. |
Изобретение применимо в племенных свиноводческих хозяйствах при улучшении показателя толщины шпика у свиней.
Способ отбора племенных свиней, включающий отбор свиней по толщине шпика, отличающийся тем, что оценку проводят в раннем возрасте на основании комплексного генотипа по ДНК-маркерам, при оценке животного учитывают комплексный генотип по ДНК-маркерам IGF2, MC4R и CCKAR, в котором с увеличением количества G аллелей (0-6G) наблюдается увеличение толщины шпика.
