ivmМеждународный вестник ветеринарииInternational Journal of Veterinary Medicine2072-2419SpbGUVM Publishing House10.52419/issn2072-2419.2025.4.508ivm-1918Research ArticleАКУШЕРСТВО, ГИНЕКОЛОГИЯOBSTETRICS, GYNECOLOGYРазработка и оптимизация ПЦР-методов для детекции наследственных аномалий M1 и DL у крупного рогатого скота мясных породDevelopment and optimization of PCR methods for detection hereditary abnormalities of M1 and DL in beef cattlehttps://orcid.org/0000-0001-9251-0056МартыновН. А.MartynovN. A.

лаборант отдела геномных исследований и селекции животных

Laboratory Assistant at the Department of Genomic Research and Animal Breeding

https://orcid.org/0000-0003-0284-0276ЗубареваВ. Д.ZubarevaV. D.

мл. науч. сотр. отдела геномных исследований и селекции животных 

Junior Researcher at the Department of Genomic Research and Animal Breeding

https://orcid.org/0000-0002-3622-3770БытовМ. В.BytovM. V.

мл. науч. сотр. отдела геномных исследований и селекции животных

Junior Researcher at the Department of Genomic Research and Animal Breeding  

https://orcid.org/0000-0003-2793-5001БезбородоваН. А.BezborodovaN. A.

канд. ветеринар. наук, ст. науч. сотр. отдела геномныхисследований и селекции животных 

Candidate of Veterinary Sciences, Senior Researcher, Department of Genomic  Research and Animal Breeding

https://orcid.org/0000-0002-1169-4090СоколоваО. В.SokolovaO. V.

д-р ветеринар. наук, вед. науч. сотр. отдела геномных исследований и селекции животных

Doctor of Veterinary Sciences, Senior Researcher of the Department of Genomic Research and Animal Breeding

https://orcid.org/0009-0006-4980-0481РомановЕ. В.RomanovE. V.

мл. науч. сотр. отдела ветеринарной лабораторной диагностики с испытательной лабораторией

Junior Researcher at the Veterinary Diagnostics Department with a testing laboratory

romanov.egor.2303@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-0005-2161ЗайцеваО. С.ZaitsevaO. S.

канд. ветеринар. наук, ст. науч. сотр. отдела геномных исследований и селекции животных

Candidate of Veterinary Sciences, Senior Researcher of the Department of  Genomic Research and Animal Breeding 

ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук» (ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН)РоссияUral Federal Agrarian Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences (FSBI URFANITS Ural Branch of the Russian Academy of Sciences)Russian Federation20253012202504508516Copyright © Мартынов Н.А., Зубарева В.Д., Бытов М.В., Безбородова Н.А., Соколова О.В., Романов Е.В., Зайцева О.С., 20252025Мартынов Н.А., Зубарева В.Д., Бытов М.В., Безбородова Н.А., Соколова О.В., Романов Е.В., Зайцева О.С.Martynov N.A., Zubareva V.D., Bytov M.V., Bezborodova N.A., Sokolova O.V., Romanov E.V., Zaitseva O.S.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/1918

Снижение репродуктивных показателей в мировом скотоводстве, обусловленное накоплением наследственных аномалий, требует разработки эффективных методов генетического мониторинга мутаций. Целью исследований стала разработка и оптимизация методов детекции двух наследственных аномалий крупного рогатого скота мясных пород (казахская белоголовая, абердин-ангусская порода): гипертрофии мускулатуры (M1) и дилютора (DL). В качестве биологического материала использовали цельную кровь, законсервированную в ЭДТА, от крупного рогатого скота казахской белоголовой (n = 54) и абердинангусской (n =35) пород. Выделение ДНК осуществляли с помощью автоматической станции для выделения нуклеиновых кислот Nexor32m (Lepu Medical Technology Co.,Ltd., Китай), с применением набора «МагноПрайм® ВЕТ» (ООО «НекстБио», Россия). Качество, количество выделенных образцов, оценивали спектрофотометрическим методом с помощью EZdrop 1000 (Blue-Ray Biotech, Тайвань) и флуориметрическим методом с использованием Qubit 4 (ThermoFisher Scientific, США), с использованием набора QuDye HS (Lumiprobe, Россия). Для мутации M1 в гене MSTN был апробирован и оптимизирован известный ПЦР-протокол на выборке абердин-ангусской породы (n=35). Для выявления делеции в гене PMEL (DL) у казахской белоголовой породы была разработана новая ПЦР-система в режиме реального времени с оптимизацией температуры отжига праймеров. В результате скрининга носители аллеля M1 выявлены не были. При апробации разработанного теста на выборке казахской белоголовой породы (n=54) было обнаружено 3 носителя аллеля DL: 2 гетерозиготы (3,7%) и 1 гомозигота (1,85%). Полученные результаты показали эффективность разработанных методов для мониторинга генетических аномалий у крупного рогатого скота молочного направления. Внедрение этих ПЦР-тестов в селекционно-племенную работу позволит осуществлять контроль над распространением нежелательных аллелей и способствовать повышению продуктивности и экономической эффективности мясного скотоводства.

The decline in reproductive performance in global cattle breeding, due to the accumulation of hereditary anomalies, requires the development of effective methods for genetic monitoring of mutations. The aim of the research was to develop and optimize methods for detecting two hereditary anomalies of beef cattle (Kazakh white-headed, Aberdeen Angus breed): muscle hypertrophy (M1) and dilutor (DL). For the M1 mutation in the MSTN gene, the well-known PCR protocol was tested and optimized on a sample of the Aberdeen Angus breed (n=35). Whole blood preserved in EDTA from Kazakh Whitehead (n = 54) and Aberdeen Angus (n = 35) cattle was used as biological material. DNA extraction was performed using a Nexor32m automated nucleic acid extraction station (Lepu Medical Technology Co., Ltd., China) and the MagnoPrime® VET kit (NextBio LLC, Russia). The quality and quantity of the isolated samples were assessed spectrophotometrically using an EZdrop 1000 (Blue-Ray Biotech, Taiwan) and fluorimetrically using a Qubit 4 (ThermoFisher Scientific, USA) and the QuDye HS kit (Lumiprobe, Russia). To detect a deletion in the PMEL (DL) gene in the Kazakh white-headed breed, a new real-time PCR system was developed with optimization of the primer annealing temperature. As a result of the screening, no carriers of the M1 allele were identified. When testing the developed test on a sample of the Kazakh white-headed breed (n=54), 3 carriers of the DL allele were found: 2 heterozygotes (3.7%) and 1 homozygote (1.85%). The results showed the effectiveness of the developed methods for monitoring genetic abnormalities in dairy cattle. The introduction of these PCR tests into breeding work will allow controlling the spread of undesirable alleles and contribute to increasing the productivity and economic efficiency of beef cattle breeding.

наследственные аномалиигенетический мониторингПЦР реально временидилюторгипертрофия мускулатурыказахская белоголовая породаабердин-ангусская породаhereditary anomaliesgenetic monitoringreal-time PCRdilutormuscle hypertrophyKazakh white-headed breedаberdeen аngus breedМатериалы подготовлены в рамках государственного задания Минобрнауки России № 0532–2025-0003 «Разработка высокоточных методов идентификации генетических детерминант устойчивости к заболеваниям для использования в селекции крупного рогатого скота».The materials were prepared within the framework of the state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation No. 0532- 2025-0003 "Development of high-precision methods for identifying genetic determinants of disease resistance for use in cattle breeding".ReferencesСостояние мясного скотоводства в Российской Федерации / И. М. Дунин, Д. В. Бутусов, Г. И. Шичкин [и др.] // Ежегодник по племенной работе в мясном скотоводстве в хозяйствах Российской Федерации (2019 год). – пос. Лесные Поляны: ФГБНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт племенного дела", 2020. – С. 3-16.The state of beef cattle breeding in the Russian Federation / I. M. Dunin, D. V. Butusov, G. I. Shichkin [et al.] // Yearbook on breeding work in beef cattle breeding in farms of the Russian Federation (2019). – village Lesnye Polyany: All-Russian Scientific Research Institute of Breeding, 2020, pp. 3-16 (In Russ.)Bytov M. V. Assessing the Genetic Diversity of Five Cattle Breeds Using SNP Markers Associated with Health / M. V. Bytov, V. D. Zubareva, S. V. Volskaya [et al.] // Russian Journal of Genetics. – 2024. – Vol. 60, No. 6. – P. 747-753. – DOI 10.1134/s1022795424700182.Bytovsky M. V. Assessment of the genetic diversity of five cattle breeds using SNP markers associated with health / M. V. Bytovsky, V. D. Zubareva, S. V. Volskaya [et al.] // Russian Journal of Genetics. – 2024. – Volume 60, No. 6. – pp. 747-753. – DOI 10.1134/s1022795424700182 (In Russ.)Зимина А.А., Романенкова О.С. Генетические аномалии голштинизированых симменталов. В книге: Генетика, селекция, биотехнология: интеграция науки и практики в животноводстве. Материалы международной научно-практической конференции. Пушкин, 2021. С. 58-59.Zimina A.A., Romanenkova O.S. Genetic anomalies of Holstein simmentals. In the book: Genetics, breeding, biotechnology: the integration of science and practice in animal husbandry. Materials of the international scientific and practical conference. Pushkin, 2021. pp. 58-59 (In Russ.)Cole J.B., VanRaden P.M., O'Connell J.R., Van Tassell C.P., Sonstegard T.S., Schnabel R.D., Taylor J.F., Wiggans G.R. Discovery of mutations for recessive lethal genetic defects in cattle using a haplotypebased approach // Journal of Animal Science. 2016. Vol. 94, № 1. P. 21-31. DOI: 10.2527/jas.2015-9671.Cole J.B., Vanraden P.M., O'Connell J.R., Van Tassell K.P., Sonstegaard T.S., Schnabel R.D., Taylor J.F., Wiggans G.R. Detection of mutations causing recessive lethal genetic defects in cattle using an approach based on Haplotypes // Journal of Animal Science. 2016. Vol. 94, No. 1. pp. 21-31. DOI: 10.2527/jas.2015-9671.VanRaden P.M., Tooker M.E., O'Connell J.R., Cole J.B., Bickhart D.M. Selecting sequence variants to improve genomic predictions for dairy cattle // Genetics Selection Evolution. 2019. Vol. 51. Art. № 42. 9 p. DOI: 10.1186/s12711-019-0452-z.Vanraden P.M., Tooker M.E., O'Connell J.R., Cole J.B., Bickhart D.M. Sequence selection for improving genomic predictions of dairy cattle // The evolution of genetic breeding. 2019. Volume 51. Article No. 42. 9 p. DOI: 10.1186/s12711-019-0452-h.McClure M.C., Bickhart D., Null D., VanRaden P., Xu L., Wiggans G., Liu G., Schroeder S., Glasscock J., Armstrong J., Cole J.B., Van Tassell C.P., Sonstegard T.S. Bovine exome sequence analysis and targeted SNP genotyping of recessive fertility defects BH1, HH2, and HH3 reveal a putative causative mutation in SMC2 for HH3 // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2014. Vol. 111, № 19. P. 7103-7108. DOI: 10.1073/pnas.1403754111.McClure M.S., Bickhart D., Null D., Vanraden P., Xu L., Wiggans G., Liu G., Schroeder S., Glascock J., Armstrong J., Cole J.B., Van Tassell K.P., Sonstegard T.S. Cattle exome sequence analysis and targeted SNP genotyping recessive fertility defects BH1, HH2., and HH3 reveal a suspected causal mutation in SMC2 for HH3 // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2014. Volume 111, No. 19. pp. 7103-7108. DOI: 10.1073/pnas.1403754111.Brenneman R.A., Sanders J.O., Davis S.K., Burns B.M. MC1R and coat defects in cattle // Journal of Animal Science. 2016. Vol. 94, No 5. P. 789-800. DOI: 10.2527/jas.2015-0123Brenneman R.A., Sanders J.O., Davis S.K., Burns B.M. MC1R and wool defects in cattle // Journal of Animal Science. 2016. Volume 94, No. 5. pp. 789-800. DOI: 10.2527/jas.2015-0123Климанова Е.А., Александрова Д.А., Кочнев Н.Н. Полиморфизмы гена миостатина у животных (обзор). Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). 2024;(2):209-219. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2024-71-2-209-219Klimanova E.A., Alexandrova D.A., Kochnev N.N. Polymorphisms of the myostatin gene in animals (review). Bulletin of NAGAU (Novosibirsk State Agrarian University). 2024;(2):209-219. https://doi.org/10.31677/2072-6724-2024-71-2-209-219 (In Russ.)Vasyukova OV, Kasyanova YV, Okorokov PL, Bezlepkina OB. [Myokines and adipomyokines: inflammatory mediators or unique molecules of targeted therapy for obesity?]. Probl Endokrinol (Mosk). 2021 Aug 10;67(4):36-45. Russian. doi: 10.14341/probl12779Vasyukova O.V., Kasyanova Yu.V., Okorokov P.L., Bezlepkina O.B. Myokines and adipomyokines: inflammatory mediators or unique molecules of targeted therapy for obesity? The Endocrinol problem (Moscow). August 10, 2021;67(4):36-45. Russian. doi: 10.14341/issue 12779Jenko, J., McClure, M.C., Matthews, D. et al. Analysis of a large dataset reveals haplotypes carrying putatively recessive lethal and semi-lethal alleles with pleiotropic effects on economically important traits in beef cattle. Genet Sel Evol 51, 9 (2019). DOI: 10.1186/s12711-019-0452-zJenko J., McClure M.S., Mathews D. et al. Analysis of a large data set revealed haplotypes carrying presumably recessive lethal and semi-lethal alleles that have a pleiotropic effect on economically important traits of beef cattle. The genetic code of evolution 51, 9 (2019). DOI: 10.1186/s12711-019-0452-zKimura, S., Hatakeyama, T., Koutaka, T., Kubo, K., Morita, S., Eguchi, K., Saitoh, K., Yamauchi, K., Imai, S., Kashimura, A., Inenaga, T., Matsumoto, H.: PMEL p. Leu18del dilutes coat color of Kumamoto sub-breed of Japanese Brown cattle. BMC Genomics 23:694, 2022. Pubmed reference: 36207673. DOI: 10.1186/s12864-022-08916-8Kimura, S., Hatakeyama, T., Kutaka, T., Kubo, K., Morita, S., Eguchi, K., Saito, K., Yamauchi, K., Imai, S., Kashimura, A., Inenaga, T., Matsumoto, H.: PMEL p. Leu18del dilutes the coat color of the Kumamoto subcontinent.- a breed of Japanese brown cattle. BMC Genomics 23:694, 2022. Link to the publication: 36207673. DOI: 10.1186/s12864-022-08916-8Wei, J., Brophy, B., Cole, S.A., Leath, S., Oback, B., Boch, J., Wells, D.N., Laible, G.: Production of light-coloured, low heatabsorbing Holstein Friesian cattle by precise embryo-mediated genome editing. Reprod Fertil Dev 36:112-123, 2023. Pubmed reference: 38064192. DOI: 10.1071/RD23163.Wei, J., Brophy, B., Cole, S.A., Lit, S., Obak, B., Boh, J., Wells, D.N., Lyble, G. Obtaining light-colored Holstein-Frisian cattle with low heat absorption by precise editing of the genome mediated by embryos. Updated in version 36:112-123, 2023. Link to the publication: 38064192. DOI: 10.1071/RD23163.Konovalova E. et al. The molecular bases study of the inherited diseases for the health maintenance of the beef cattle //Genes. – 2021. – Т. 12. – №. 5. – С. 678. doi.org/10.3390/genes12050678Konovalova E. I. et al. The study of the molecular basis of hereditary diseases for maintaining the health of beef cattle //Genes. – 2021. – vol. 12. – No. 5. – p. 678. doi.org/10.3390/genes12050678 (In Russ.)

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