GWAS-анализ биохимического и жирнокислотного состава молока коров красного белорусского скота

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.

1. Гайко, А.А. Красный белорусский скот / А.А. Гайко, С.И. Тузов, М.П. Гринь. – Минск: Ураджай, 1968. – 142 с.

2. Тузов, С.И. Красный белорусский крупный рогатый скот / С.И. Тузов [и др.]. – Минск: Госиздат БССР,1961. – 50 с.

3. 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.

4. 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.

5. 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/1424-2818/3/4/660

6. 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. – 469 p.

7. 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. – Vol.52. – Issue 5. – P.720-724. – DOI: 10.1111/age.13102 Режим доступа: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34131930/

8. 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/

9. 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/

10. 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/S0022030222006142

11. Lewerentz 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/S2666910224000267

12. Benedet 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/S0022030219304850

13. Koncagül 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/S1751731125002770

14. Тепел, А. Химия и физика молока / А. Тепел. – СПб., 2012. – 571 с.

15. 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.

16. 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/

17. 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/

18. 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/

19. 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.