Сравнительный анализ полиморфизма гена каппа-казеина у представителей подсемейства Bovinae Бадагуева, Юлия Николаевна

Введение к работе

Актуальность проблемы. За последние несколько лет значительно возрос интерес к изучению полиморфизма гена каппа-казеина (к-казеина), что обусловлено его функциональной и практической значимостью, к-Казеин обеспечивает стабильность мицел-лярной структуры молока, а также является источником биологически-активных ниакомолекулярных веществ, образующихся при его ферментативном расщеплении. Ген k-казеина относится к кластеру казеиновых генов. Он имеет несколько аллелей и может служить удобным генетическим маркером для изучения генетической дифференциации групп животных. Типирование аллельных вариантов k-казеина имеет практическое значение, т.к. В-аллель обеспечивает более эффективное по сравнению с А-аллелем использование молока в сыроварении. Во многих странах, например в Германии, селекция на В-аллель k-казеина включена в программы по разведению крупного рогатого скота. Присутствие в структуре гена консервативных областей позволяет использовать его для сравнительного изучения видов с применением такого современного метода исследования как полимеразная цепная реакция (ПЦР).

Несмотря на интенсивное исследование гена k-казеина у крупного рогатого скота, исследования родственных ему видов подсемейства Bovinae практически не проводились. Многие виды, относящиеся к этому подсемейству, широко используются в хозяйственной деятельности человека, в том числе и для получения молока (буйволы, яки). Эти виды интересны для селекционной практики, в частности для создания межвидовых гибридов. Немаловажен и тот факт, что ряд видов подсемейства находится на грани исчезновения и занесен в Красную книгу МСОП (например, зубры). В связи с этим, изучение генетического разнообразия видов, анализ межвидового и внутривидового полиморфизма.генов приобретает особую значимость в плане сохранения генофонда редких видов.

Целью нашей работы было исследование генетического разнообразия k-казеина у родственных видов подсемейства Bovinae (яки, зубры и буйволы), а также у аборигенной якутской породы крупного рогатого скота.

- 4 -Были поставлены следующие задачи:

1. - Разработка условий анализа полиморфизма регуляторной и кодирующей областей гена k-казеина на ДНК якутского скота, яков, зубров и буйволов с помощью гетерологичной ПЦР.

2. - Сравнительный анализ уровня полиморфности белок-коди-рующей (зкзон IV) и 5'-нетранслируемой областей гена к-казеина у представителей подсемейства Bovinae.

3. - Исследование аллельного разнообразия гена у крупного рогатого скота и родственных видов подсемейства Bovinae.

4. - Сравнительная характеристика представителей подсемейства Bovinae как по распределению аллелей гена к-казеина, так и по их частотам.

Научная новизна. В работе впервые осуществлено исследование гена k-казеина на уровне полиморфизма ДНК для следующих видов: яки, зубры и буйволы, а также для якутской породы крупного рогатого скота методом ЩР-ЦЦРФ. Отмечен высокий уровень консерватизма 5'-нетранслируемой области гена. С помощью рёст-рикционного анализа и последующего секвенирования продуктов амплификации экзона IV гена k-казеина выявлены два новых ранее не описанных аллеля: Н-аллель у буйволов и.G-аллель у яков и зубров. Определены нуклеотидные последовательности, отличающие новые аллели от ранее описанных. Впервые показаны меж- и внутривидовые различия исследованных в работе видов как по встречаемости аллелей гена k-казеина, так и по их частотам.

Практическая ценность. В работе предложен метод тестирования пяти аллельных вариантов гена k-казеина (А, В, F, G и Н) методом ПЦР-ПДРФ для крупного рогатого скота и родственных видов. Метод удобен для быстрого генотипирования животных по данному локусу независимо от пола и возраста и может быть рекомендован для генетико-селекционных'исследований. Показанный в работе высокий уровень генетического разнообразия исследованных видов по локусу k-казеина необходимо использовать в программах по межвидовому скрещиванию в целях обогащения генофонда крупного рогатого скота. Результаты работы вносят вклад в исследования филогенетических связей внутри семейства Bovidae (полорогие) и эволюционного происхождения аллелей гена. Данные по полиморфизму гена k-казеина могут быть также использованы при изучении ассоциаций различных аллелей гена с хозяйственно-ценными признаками, а также в качестве учебного материала при подготовке специалистов биологического профиля.

Апробация работы. Материалы-дисертации докладывались на I съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров ( Саратов, 1994). Представлены и опубликованы тезисы на 1-ой международной конференции по частной генетике сельскохозяйственных животных (Аскания-Нова, 1992), на 1-ой международной конференции по молекулярно-генетическим маркерам животных (Киев, 1994), на региональной конференции "Эколого-генетические исследования в Якутии" (Якутск, 1995). Апробация работы прошла на межлабораторном семинаре "Генетика животных" ИОГен им. Н.И.Вавилова РАН. По теме диссертации опубликовано б тезисов, 2 статьи и 1 статья сдана в печать.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения; обзора литературы, посвященного анализу структуры и полиморфизма генов казеинов; методической части; результатов исследования; обсуждения; выводов и списка литературы.