ivmМеждународный вестник ветеринарииInternational Journal of Veterinary Medicine2072-2419SpbGUVM Publishing House10.52419/issn2072-2419.2025.4.441ivm-1913Research ArticleБИОХИМИЯ, МОРФОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯBIOCHEMISTRY, ANATOMY, PHYSIOLOGYGWAS-анализ биохимического и жирнокислотного состава молока коров красного белорусского скотаGWAS is an analysis of the biochemical and fatty acid composition of the milk of cows of red Belarusian cattlehttps://orcid.org/0000-0003-0487-4576НедашковскийИ. С.NedashkovskyI. S.

канд. биол. наук, ст. науч. сотр., зав. отделом  национального каталога Национального центра генетических ресурсов с.-х. животных 

candidate of biology, senior scientific researcher, Head of the National Catalog  Department of the National Center for Genetic Resources of Farm Animals

nedashkovsky_is@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1799-6014СермягинА. А.SermyaginA. A.

канд. с.-х. наук, директор 

candidate of agricultural sciences, director All-Russian research institute of  genetics and breeding of farm animals

МихайловаМ. Е.MikhailovaM. E.

канд. биол. наук, доц., зав. лабораторией генетики животных

candidate of biology, Head of Laboratory of animal genetics

https://orcid.org/0000-0002-1437-3540ПесоцкийН. И.PesotskyN. I.

канд. с.-х. наук, доц., зав. лабораторией разведения и селекции молочного скота

candidate of agricultural sciences, Head of Laboratory of Dairy cattle breeding and selection laboratory

ШейкоР. И.SheikoR. I.

д-р с.-х. наук, проф., член-корр., гл. науч. сотр. 

doctor of agricultural sciences, professor, сorresponding member of the national academy of sciences of Belorus , major scientific researcher 

https://orcid.org/0000-0002-4684-9830ШейкоИ. П.SheikoI. P.

д-р с.-х. наук, проф., академик НАН Беларуси, заслуженный деятель науки, первый заместитель генерального директора по научной работе

doctor of agricultural sciences, professor, academican of the national academy of sciences of Belorus, Honored Scientist, First Deputy Director General for Research, Scientific and Practical Center for Animal Husbandry of the National Academy of Sciences of Belarus 

Федеральный исследовательский центр «ВИЖ им. Л.К. Эрнста»РоссияL.K. Ernst Federal Research Center for Animal HusbandryRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных, филиал Федерального исследовательского центра животноводства — ВИЖ имени академика Л. К. ЭрнстаРоссияAll-Russian Research Institute of Genetics and Breeding of Farm Animals, branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Research Center for Animal Husbandry - VIZh named after Academician L.K.Russian FederationГосударственное научное учреждение «Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси»БеларусьState Scientific Institution “Institute of Genetics and Cytology of the National Academy of Sciences of Belarus”BelarusРУП "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по животноводству"БеларусьRepublican Unitary Enterprise "Scientific and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Animal Breeding"Belarus20253012202504441467Copyright © Недашковский И.С., Сермягин А.А., Михайлова М.Е., Песоцкий Н.И., Шейко Р.И., Шейко И.П., 20252025Недашковский И.С., Сермягин А.А., Михайлова М.Е., Песоцкий Н.И., Шейко Р.И., Шейко И.П.Nedashkovsky I.S., Sermyagin A.A., Mikhailova M.E., Pesotsky N.I., Sheiko R.I., Sheiko I.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vetjournal.spbguvm.ru/jour/article/view/1913

Проведен GWAS-анализ для идентификации маркеров однонуклеотидных полиморфизмов, детерминирующих показатели качества молока. Итоговая выборка составила 454 генотипа особей: 129 – красный белорусский скот, 325 – красная горбатовская порода. SNP-генотипирорвание проводили с помощью биочипа BovineSNP50 v3.0 (Illumina). Результативность чтения генотипов составила в среднем 0,979 (call rate). Поиск генов-кандидатов, осуществляли в базе данных NCBI по сборке генома Bos_taurus_UMD_3.1.1. Для поиска QTL использовали базу данных CattleQTLdb. Для корректировки результирующего значения P использовали поправку Бонферрони. Кислотность молока находится в пределах физиологической нормы, что свидетельствует о стабильности белкового и жирового обмена. Точка замерзания соответствует стандартным показателям качественного молока. Показатели кетоновых тел (ацетон 0,08 мМоль/л, бета-гидроксибутират 0,04 мМоль/л) находятся на низком уровне, что указывает на отсутствие проблем с кетозом в стаде. Уровень мочевины (23,29 мг/100 мл) соответствует норме, что говорит о сбалансированности белкового питания животных. наблюдается высокий уровень пальмитиновой кислоты (1,03 г/100 г) как основного компонента молочного жира, а среди кислот значительную долю составляют длинноцепочечные (1,83 г/100 г) и среднецепочечные (1,69 г/100 г) жирные кислоты. При этом содержание полиненасыщенных кислот (0,13 г/100 г) находится на низком уровне. Анализ полногеномных данных компонентного состава молока коров красного белорусского скота выявил наиболее значимые ассоциации полиморфизмов в 17 генах: CTNND2, SEMA5A, POU6F2, MYO5A, FAM19A1, TNS3, PPP1R16A, CTNNA2, RCAN2, SYN3, UMAD1, PKHD1, BMP2K, KCTD8, CPNE5, OSBPL3 и EBF1. Причём, локусы генов количественных признаков CTNND2, SEMA5A, FAM19A1, MYO5A, POU6F2 ассоциируют с несколькими фенотипическими признаками. Установлено, что на хромосомах 4, 5, 7, 11, 20 и 22 имеются гены, сопряженные и изменчивостью ряда жирных кислот, следов метаболитов, казеина, транс-изомеров ЖК как для красного белорусского скота, так и красной горбатовской породы коров. На хромосомах 1, 2, 3, 9, 12, 13, 15, 17, 18, 24, 25 и 27-29 были идентифицированы гены и QTL, характерные только для животных красной горбатовской породы. На хромосомах 6, 10, 14 и 23 установлены достоверные полиморфизмы, определяющие изменчивость состава молока только для животных красного белорусского скота, что может использоваться при ведении дальнейшей селекционной работы.

A GWAS analysis was conducted to identify single-nucleotide polymorphism markers determining improved milk quality indicators. The final sample consisted of 454 genotypes of individuals: 129 Red Belarusian cattle, 325 Red Gorbatov breed. SNP genotyping was performed using the BovineSNP50 v3.0 biochip (Illumina). The genotype read efficiency averaged 0.979 (call rate). A search for candidate genes was performed in the NCBI database for the Bos_taurus_UMD_3.1.1 genome assembly. The CattleQTLdb database was used to search for QTL. The Bonferroni correction was used to adjust the resulting P value. Milk acidity is within the physiological norm, indicating the stability of protein and lipid metabolism. The freezing point corresponds to standard indicators of high-quality milk. Ketone body levels (acetone 0.08 mmol/L, beta-hydroxybutyrate 0.04 mmol/L) are low, indicating the absence of ketosis issues in the herd. Urea levels (23.29 mg/100 ml) are within the normal range, indicating a balanced protein diet for the animals. High levels of palmitic acid (1.03 g/100 g) are observed as the main component of milk fat, and among the acids, a significant proportion are long-chain (1.83 g/100 g) and mediumchain (1.69 g/100 g) fatty acids. However, the content of polyunsaturated acids (0.13 g/100 g) is low. A genome-wide analysis of milk component composition in Belarusian Red cattle revealed the most significant associations of polymorphisms in 17 genes: CTNND2, SEMA5A, POU6F2, MYO5A, FAM19A1, TNS3, PPP1R16A, CTNNA2, RCAN2, SYN3, UMAD1, PKHD1, BMP2K, KCTD8, CPNE5, OSBPL3, and EBF1. Moreover, the quantitative trait gene loci CTNND2, SEMA5A, FAM19A1, MYO5A, and POU6F2 are associated with several phenotypic traits. It was established that chromosomes 4, 5, 7, 11, 20, and 22 harbor genes associated with variability in a number of fatty acids, trace metabolites, casein, and trans fatty acid isomers for both Belarusian Red cattle and the Red Gorbatov breed of cows. Genes and QTLs characteristic only of Red Gorbatov cattle were identified on chromosomes 1, 2, 3, 9, 12, 13, 15, 17, 18, 24, 25, and 27-29. Significant polymorphisms were identified on chromosomes 6, 10, 14, and 23, determining variability in milk composition only for Belarusian Red cattle, which can be used for further breeding work.

красный белорусский скотжирнокислотный состав молокабиохимический состав молокаGWASBelarusian Red cattlefatty acid composition of milkbiochemical composition of milkGWASИсследования проведены при поддержке Российского научного фонда, за счет средств гранта №23-46-10002.The research was carried out with the support of the Russian Science Foundation, using grant No. 23-46-10002.ReferencesГайко, А.А. Красный белорусский скот / А.А. Гайко, С.И. Тузов, М.П. Гринь. – Минск: Ураджай, 1968. – 142 с.Gaiko, A.A. Red Belarusian cattle / A.A. Gaiko, S.I. Tuzov, M.P. Grin. - Minsk: Urajai, 1968:142 (In Russ.)Тузов, С.И. Красный белорусский крупный рогатый скот / С.И. Тузов [и др.]. – Минск: Госиздат БССР,1961. – 50 с.Tuzov, S.I. Red Belarusian cattle / S.I. Tuzov [et al.]. – Minsk: State Publishing House of the BSSR, 1961:50 (In Russ.)Эрнст, Л. К. Красный белорусский скот / [Л. К. Эрнст и др.] //Генетические ресурсы сельскохозяйственных животных в России и сопредельных странах — СПб.: Всерос. НИИ генетики и разведения с.-х. животных, 1994. — 469 с.Ernst, L. K. Red Belarusian cattle / [L. K. Ernst et al.] // Genetic resources of agricultural animals in Russia and adjacent countries - St. Petersburg: All-Russian Research Institute of Genetics and Breeding of Agricultural Animals, 1994:469 (In Russ.)Павлова, Т. В. Оценка генетического потенциала молочной продуктивности и степени его реализации у коров краснопестрых пород, завезенных в Республику Беларусь по импорту / Т. В. Павлова [и др.] // Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства: сб. науч. тр. Белорусская государственная сельскохозяйственная академия. – Горки: БГСХА, 2018. – Вып. 21, ч. 1. – С. 66–71.Pavlova, T. V. Evaluation of the genetic potential of milk productivity and the degree of its implementation in cows of the red-andwhite breeds imported to the Republic of Belarus / T. V. Pavlova [et al.] // Actual problems of intensive development of animal husbandry: collection of scientific papers. Belarusian State Agricultural Academy. - Gorki: BSAA, 2018:21(1):66-71. (In Russ.)Felius, M. On the Breeds of Cattle - Historic and Current Classifications / M. Felius, P.A. Koolmees, B. Theunissen, European Cattle Genetic Diversity Consortium & J.A. Lenstra // Diversity. – 2011. – Vol. 3(4). – P. 660-692. – DOI 10.3390/d3040660. Режим доступа: https://www.mdpi.com/1424-2818/3/4/660Felius, M. On the Breeds of Cattle - Historic and Current Classifications / M. Felius, P.A. Koolmees, B. Theunissen, European Cattle Genetic Diversity Consortium & J.A. Lenstra // Diversity. 2011:3(4):660-692. – DOI 10.3390/d3040660. URL: https://www.mdpi.com/1424-2818/3/4/660Ernst, L.K., Genetic resources of farm animals in Russia and neighboring countries / L.K. Ernst, N.G. Dmitriev, I.A. Paronyan. – St. Petersburg: All-Russian research institute of animal genetics and breeding, 1994. – 469 p.Ernst, L.K., Genetic resources of farm animals in Russia and neighboring countries / L.K. Ernst, N.G. Dmitriev, I.A. Paronyan. – St. Petersburg: All-Russian research institute of animal genetics and breeding, 1994:469Zinovieva, N.A. Genome-wide SNP analysis clearly distinguished the Belarusian Red cattle from other European cattle breeds / N.A. Zinovieva, I.P. Sheiko, A.V. Dotsev, R.I. Sheiko, M.E. Mikhailova, A.A. Sermyagin, A.S. Abdelmanova, V.R. Kharzinova, H. Reyer, K. Wimmers, J. Sölkner, N.V. Pleshanov, G. Brem // Animal Genetics. – 2021. – Vol.52. – Issue 5. – P.720-724. – DOI: 10.1111/age.13102 Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34131930/Zinovieva, N.A. Genome-wide SNP analysis clearly distinguished the Belarusian Red cattle from other European cattle breeds / N.A. Zinovieva, I.P. Sheiko, A.V. Dotsev, R.I. Sheiko, M.E. Mikhailova, A.A. Sermyagin, A.S. Abdelmanova, V.R. Kharzinova, H. Reyer, K. Wimmers, J. Sölkner, N.V. Pleshanov, G. Brem // Animal Genetics. 2021:52(5):720-724. – DOI: 10.1111/age.13102 URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34131930/Li, M.-H. The genetic structure of cattle populations (Bos taurus) in northern Eurasia and the neighbouring Near Eastern regions: implications for breeding strategies and conservation. / M.-H. Li, I. Tapio, J. Vilkki, Z. Ivanova, T. Kiselyova, N. Marzanov, M. Cinkulov, S. Stojanović, I. Ammosov, R. Popov, J. Kantanen // Molecular Ecology. 2007. – Vol. 16. – P. 3839–53. – DOI: 10.1111/j.1365-294X.2007.03437.x Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17850550/Li, M.-H. The genetic structure of cattle populations (Bos taurus) in northern Eurasia and the neighbouring Near Eastern regions: implications for breeding strategies and conservation. / M.-H. Li, I. Tapio, J. Vilkki, Z. Ivanova, T. Kiselyova, N. Marzanov, M. Cinkulov, S. Stojanović, I. Ammosov, R. Popov, J. Kantanen // Molecular Ecology. 2007:16:3839–53. – DOI: 10.1111/j.1365-294X.2007.03437.x URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17850550/Kantanen J. Maternal and paternal genealogy of Eurasian taurine cattle (Bos taurus) / J. Kantanen, C.J. Edwards, D.G. Bradley, H. Viinalass, S. Thessler, Z. Ivanova, T. Kiselyova, M. Cinkulov, R. Popov, S. Stojanovic I.Ammosov, J. Vilkki // Heredity. – 2009. – Vol.103. – P. 404–15. – DOI: 10.1038/hdy.2009.68. Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19603063/Kantanen, J. Maternal and paternal genealogy of Eurasian taurine cattle (Bos taurus) / J. Kantanen, C.J. Edwards, D.G. Bradley, H. Viinalass, S. Thessler, Z. Ivanova, T. Kiselyova, M. Cinkulov, R. Popov, S. Stojanovic I.Ammosov, J. Vilkki // Heredity. 2009:103:404-15. – DOI: 10.1038/hdy.2009.68. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19603063/Tiplady M. Kathryn Comparison of the genetic characteristics of directly measured and Fourier-transform mid-infraredpredicted bovine milk fatty acids and proteins / Kathryn M. Tiplady, Thomas J. Lopdell, Richard G. Sherlock, Thomas J.J. Johnson, Richard J. Spelman, Bevin L. Harris, Stephen R. Davis, Mathew D. Littlejohn, Dorian J. Garrick // Journal of Dairy Science. – 2022. – Vol 105(12). – P. 9763-9791. – DOI: doi.org/10.3168/jds.2022-22089 Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022030222006142Tiplady M. Kathryn Comparison of the genetic characteristics of directly measured and Fourier-transform mid-infraredpredicted bovine milk fatty acids and proteins / Kathryn M. Tiplady, Thomas J. Lopdell, Richard G. Sherlock, Thomas J.J. Johnson, Richard J. Spelman, Bevin L. Harris, Stephen R. Davis, Mathew D. Littlejohn, Dorian J. Garrick // Journal of Dairy Science. – 2022. – Vol 105(12). – P. 9763-9791. – DOI: doi.org/10.3168/jds.2022-22089 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022030222006142Lewerentz Frida Re-sequencing of the casein genes in Swedish Red cattle giving milk with diverse protein profiles and extreme rennet coagulation properties / Frida Lewerentz, Tytti K. Vanhala, Lene Buhelt Johansen, Marie Paulsson, Maria Glantz, Dirk-Jan de Koning // JDS Communications. – 2024. – Vol. 5(4). – P. 299-304. – DOI: doi.org/10.3168/jdsc.2023-0412 Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666910224000267Lewerentz Frida Re-sequencing of the casein genes in Swedish Red cattle giving milk with diverse protein profiles and extreme rennet coagulation properties / Frida Lewerentz, Tytti K. Vanhala, Lene Buhelt Johansen, Marie Paulsson, Maria Glantz, Dirk-Jan de Koning // JDS Communications. – 2024. – Vol. 5(4). – P. 299-304. – DOI: doi.org/10.3168/jdsc.2023-0412 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666910224000267Benedet A. The use of mid-infrared spectra to map genes affecting milk composition / A. Benedet, P.N. Ho, R. Xiang, S. Bolormaa , M. De Marchi , M.E. Goddard, J.E. Pryce // Journal of Dairy Science. – 2019. – Vol.102(8). – P. 7189-7203. – DOI: doi.org/10.3168/jds.2018-15890 Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022030219304850Benedet A. The use of mid-infrared spectra to map genes affecting milk composition / A. Benedet, P.N. Ho, R. Xiang, S. Bolormaa , M. De Marchi , M.E. Goddard, J.E. Pryce // Journal of Dairy Science. – 2019. – Vol.102(8). – P. 7189-7203. – DOI: doi.org/10.3168/jds.2018-15890 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022030219304850Koncagül S. Genome-wide association study in the Holstein cattle population highlights candidate variants for milk production traits / S. Koncagül , A.Ö. Şen, M. Yıldırır, H. Koyun, E. Ünay, İ. Karakoyunlu, A. Kasakolu // Animal. – 2025. – Vol.19(12). – P. 101694. – DOI: doi.org/10.1016/j.animal.2025.101694 Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751731125002770Koncagül S. Genome-wide association study in the Holstein cattle population highlights candidate variants for milk production traits / S. Koncagül , A.Ö. Şen, M. Yıldırır, H. Koyun, E. Ünay, İ. Karakoyunlu, A. Kasakolu // Animal. – 2025. – Vol.19(12). – P. 101694. – DOI: doi.org/10.1016/j.animal.2025.101694 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751731125002770Тепел, А. Химия и физика молока / А. Тепел. – СПб., 2012. – 571 с.Tepel, A. Chemistry and physics of milk / A. Tepel. - St. Petersburg, 2012:571(In Russ.)Остроумова, Т. А. Влияние пород скота на состав молока и производство сыра / Т. А. Остроумова, И. В. Иванов // Техника и технология пищевых производств. – 2009. – № 3. – C. 71–74.Ostroumova, T.A. Influence of breed of cattle on structure of milk and manufacture of cheese / T.A. Ostroumova, I.V. Ivanov // Food Processing: Techniques and Technology. 2009:3:71–74. (In Russ.)Chang, C. C. Second-generation PLINK: Rising to the challenge of larger and richer datasets / С.С. Chang, С.С. Chow, L. Tellier et al. // GigaScience. – 2015. – Vol.4. – №7. Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25722852/Chang, C. C. Second-generation PLINK: Rising to the challenge of larger and richer datasets / С.С. Chang, С.С. Chow, L. Tellier et al. // GigaScience. 2015:4(7). URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25722852/Hu, Z.-L. Bringing the Animal QTLdb and CorrDB into the future: meeting new challenges and providing updated services. / Z.-L. Hu, C.A. Park, J.M. Reecy // Nucleic Acids Research. – 2022, Vol. 50. (D1). – P. D956–D961. – DOI 10.1093/nar/gkab1116 Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34850103/Hu, Z.-L. Bringing the Animal QTLdb and CorrDB into the future: meeting new challenges and providing updated services. / Z.-L. Hu, C.A. Park, J.M. Reecy // Nucleic Acids Research. 2022:50:D956–D961. – DOI 10.1093/nar/gkab1116 URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34850103/Banerjee, S. Bayesian multiple logistic regression for case-control GWAS / S. Banerjee, L. Zeng, H. Schunkert [et al.] // PLoS Genet. — 2018. — Vol. 14(12). — DOI: 10.1371/journal.pgen.1007856. Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30596640/Banerjee, S. Bayesian multiple logistic regression for case-control GWAS / S. Banerjee, L. Zeng, H. Schunkert [et al.] // PLoS Genet. 2018:14(12). — DOI: 10.1371/journal.pgen.1007856. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30596640/Нарышкина, Е. Н. Полногеномный анализ ассоциаций с жирнокислотным составом молока коров красной горбатовской породы / Е. Н. Нарышкина, А. А. Сермягин, И. С. Недашковский [и др.] // Молочное и мясное скотоводство. – 2023. – № 6. – С. 3-9. – DOI 10.33943/MMS.2023.44.94.001. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=55928259.Naryshkina, E.N. Genome-wide analysis associations for fatty acids composition in cow's milk of red gorbatov breed / E.N. Naryshkina, A.A. Sermyagin, I.S. Nedashkovsky, I.A. Lashneva, M.E. Mikhailova, D.V. Todua, N.A. Zinovieva // Journal of Dairy and Beef Cattle Farming. 2023:6:3-9. – DOI 10.33943/MMS.2023.44.94.001. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=55928259 (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.