Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

ЭФФЕКТ РАЗЛИЧНЫХ РАЦИОНОВ КОРМЛЕНИЯ НА РЕЗУЛЬТАТ АССОЦИАТИВНОГО АНАЛИЗА ПОЛИМОРФИЗМА В ГЕНЕ MSTN И РОСТА ЖИВОЙ МАССЫ У МОЛОДНЯКА КУР

Дементьева Н.В. 1 Митрофанова О.В. 1 Кудинов А.А. 1
1 Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и разведения сельскохозяйственных животных – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр животноводства – ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»
Современная генетика кур тесно связана с изучением полиморфизма генов, влияющих на рост и развитие птицы. Ген миостатина является одним из генов, ответственных за формирование мышечной массы у высших позвоночных. Целью нашей работы было определить влияние типа кормления на скорость роста курочек пушкинской породы в зависимости от генотипа по замене rs313744840 в гене миостатина. Одна группа кур (n = 40) выращивалась на кормах с повышенным содержанием протеина и обменной энергии, другая (n = 64) на корме для молодняка несушек. Курочки с генотипом АА, выращиваемые на бройлерных кормах, начали достоверно (p < 0,05) отличаться от своих сверстниц с генотипом AG с возраста 28 дней. Это преимущество в росте сохранялось до конца периода кормления кормом с повышенным содержанием протеина и обменной энергии. Для курочек, выращенных на кормах для молодняка кур-несушек, тенденция к преимуществу по живой массе у гомозигот АА наблюдалась до 40-дневного возраста, но отмеченные различия не были достоверными. К возрасту 90 дней эта группа незначительно обогнала гетерозигот AG по живой массе, а от гомозигот GG практически не отличалась. Курочки с генотипом АА, выращенные на корме с повышенным содержанием протеина и обменной энергии, имели достоверно большую живую массу лишь в возрасте 34 дня и 40 дней. Использование корма с повышенным содержанием протеина и обменной энергии позволяет реализовать генетический потенциал птицы.
куры
пушкинская порода
живая масса
миостатин
ПЦР-ПДРФ
1. Lee S.J. Regulation of muscle mass by myostatin // Annu Rev Cell Dev Biol. – 2004. – V. 20. – P. 61–86.
2. Yang S., Li X., Liu X. et al. Parallel comparative proteomics and phosphoproteomics reveal that cattle myostatin regulates phosphorylation of key enzymes in glycogen metabolism and glycolysis pathway // Oncotarget. – 2018. – № 9 (13). – P. 11352–11370.
3. Ma G., Wang H., Gu X. et al. CARP, a myostatin-downregulated gene in CFM cells, is a novel essential positive regulator of myogenesis // International Journal of Biological Sciences. – 2014. – № 10 (3). – P. 309–320.
4. Baron E.E., Wenceslau A.A., Alvares L.E., Nones K., Ruy D.C., Schmidt G.S., Zanella E.L., Coutinho L.L., Ledur M.C. High level of polymorphism in the myostatin chicken gene // Proc. 7th World Congr. Genet. Appl. Livest. Prod. Montpellier, France. – 2002. – P. 19–23.
5. Bhattacharya T.K., Chatterjee R.N. Polymorphism of the myostatin gene and its association with growth traits in chicken // Poultry Science. – 2013. – V. 92 (4). – P. 910–915.
6. Mitrofanova O.V., Dementeva N.V., Krutikova A.A. et al. Association of polymorphic variants in MSTN, PRL, and DRD2 genes with intensity of young animal growth in Pushkin breed chickens // Cytology and Genetics. – 2017. – V. 51(3). – P. 179–184.
7. Юрченко О.П. Макарова А.В., Вахрамеев А.Б. Гетерогенный подбор при разведении пушкинской породы кур // Генетика и разведение животных. – 2017. – № 3. – С. 51–57.
8. Dementeva N.V., Mitrofanova O.V., Tyshchenko V.I. et al. The rate of weight gain and productivity of a chicken broiler cross with various polymorphic types of the myostatin gene // Russian Journal of Genetics: Applied Research. – 2017. – V. 7. – № 1. – P. 1–5.
9. Hu W., Chen S., Zhang R. Yushuang L. Single nucleotide polymorphisms in the upstream regulatory region alter the expression of myostatin // In Vitro Cell. Dev. Biol.-Animal. – 2013. – V. 49. – P. 417–423.

Современная генетика кур тесно связана с изучением полиморфизма генов, влияющих на рост и развитие птицы. Это обусловлено тем, что мясо кур является важной составляющей рациона человека, поскольку служит источником белка, аминокислот, витаминов и микроэлементов.

В последние годы внимание исследователей обращено к поиску взаимосвязей между полиморфными вариантами различных генов, ответственных за рост и развитие, и показателями продуктивности птицы.

Ген миостатина, благодаря выработке соответствующего белка, влияет на развитие мускулатуры у высших позвоночных негативным образом [1]. Если по каким-то причинам происходит блокировка пути от гена MSTN к мышцам, наблюдается усиленный рост последних. Мутации, приводящие к изменениям последовательности ДНК в различных участках гена MSTN встречаются у ряда животных. У высших позвоночных MSTN тканеспецифичен, его синтез происходит в скелетных мышцах, на которые он и оказывает биологические эффекты [2, 3].

Нуклеотидная последовательность гена миостатина полностью прочитана, а также известно, что этот ген включает в себя три экзона и два интрона [4]. Сейчас особое внимание уделяется обнаружению однонуклеотидных замен (SNP) в смысловых участках миостатинового гена, для того, чтобы выявить их ассоциации с признаками продуктивности [5, 6].

Целью нашей работы было определение влияния типа кормления на скорость роста курочек пушкинской породы в зависимости от генотипа по замене rs313744840 в гене миостатина.

Материалы и методы исследования

Материалом для исследования послужила ДНК, выделенная из крови кур пушкинской породы. Кровь брали с помощью инъекции одноразовым шприцем из подкрыльцовой вены крыла у цыплят в возрасте 3–4 недель и помещали в пробирки объемом 0,5–1,5 мл, содержащие антикоагулянт ЭДТА, который препятствует свертыванию крови, а также обладает консервирующими свойствами. До выделения ДНК образцы хранили в холодильнике при отрицательных температурах, чтобы замораживание жидкой фракции крови привело к разрушению клеточных оболочек. ДНК выделяли по методике с применением для расщепления белков фермента протеиназы К (Сибэнзим, Россия) и дальнейшей очистки с помощью фенола.

При рождении каждый цыпленок помечался специальной крылометкой с индивидуальным номером, который закреплялся за ним на весь период наблюдений. Было сформировано две группы курочек. Одна (n = 40) выращивалась на кормах для бройлеров (корм ПК-5, производство Тосненского комбикормового завода) до возраста 63 дня. Другая группа (n = 64) – на кормах для молодняка кур-несушек (ПК-4, производство ТККЗ). Оба комбикорма относятся к полнорационным кормам. Корм ПК-5 характеризуется повышенным содержанием протеина (до 20 %) и обменной энергии (до 310 ккал в 100 г корма).

Определение живой массы кур проводили путем взвешивания на весах марки «Госметр» в различные периоды жизни: при рождении, в 7, 14, 21, 34, 40, 49, 56, 63 дня. Курочки, выращенные на кормах с повышенным содержанием протеина и обменной энергии, также были взвешены в возрасте 70 дней. А курочки, выращенные на кормах для молодняка кур-несушек, в возрасте 90 дней.

Для определения генотипов использовали полимеразную цепную реакцию (ПЦР) с использованием следующих праймеров: прямой 5’-AAC-CAA-TCG-TCG-GTT-TTG-AC-3’ и обратный 5’-CGT-TCT-CTG-TGG-GCT-GAC-TA-3’) [5]. С их помощью получали один участок экзона 1 миостатинового гена (AF346599). Продукты амплификации обрабатывали ферментом рестрикции HpaII, разрезающим ДНК в определенной точке. Это замена G/A в положении rs313744840 миостатинового гена.

ПЦР проводили на амплификаторе «BioRad» (США) с использованием реакционной смеси следующего состава: 67 мМ трис-HCl pH 8,6, 2,5 мM MgCl2, 16,6 мM NH4OH, 0,125 мМ каждого из дезоксирибонуклеозидтрифосфатов (dATP, dGTP, dCTP, dTTP), 0,5 мкМ прямого и обратного праймеров, 50–100 нг геномной ДНК и 2,5 ед Taq-полимеразы («Сибэнзим», Новосибирск). Общий объем реакционной смеси составлял 10 мкл. Применяли режим, состоящий из 35 циклов: 30 сек – 94 °С, 30 сек – 60 °С, 30 сек – 72 °С.

Фрагменты ДНК разделяли электрофорезом в течение 1 часа при рабочем напряжении 7,5 В/см в ТВЕ буфере (45 мМ трис-борат, 1 мМ ЭДТА). Процесс проводили с использованием 1,5 % агарозного геля, содержащего флуоресцентный краситель бромистый этидий. Смесь после рестрикции вносили в кармашки геля. В качестве маркера, позволяющего оценить длину фрагментов ДНК на геле, использовали pUC19/MspI (Thermo Fisher Scientific). Сигнал фотографировали в системе гель-документации фирмы Кодак.

Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью пакета программ SigmaPlot.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате определения генотипов по замене rs313744840 в гене миостатина и расчета взаимосвязи между генотипами и живой массой птицы в разные периоды жизни были обнаружены следующие закономерности.

Оказалось, что курочки с генотипом АА по замене rs313744840 в гене MSTN, выращиваемые на кормах для бройлеров, начали достоверно (p < 0,05) отличаться от своих сверстниц с генотипом AG с возраста 28 дней (табл. 1). Это преимущество в росте сохранялось до конца периода кормления кормом с повышенным содержанием протеина и обменной энергии.

Таблица 1

Живая масса в разные периоды жизни курочек пушкинской породы, выращенных на кормах для бройлеров, в зависимости от генотипа по замене rs313744840 в гене миостатина

Возраст
цыпленка

Живая масса (г) в зависимости от генотипа по rs313744840

в гене MSTN

P

АА (n = 14)

AG(n = 18)

GG(n = 8)

Первые сутки

41,271 ± 0,903

40,161 ± 0,789

42,225 ± 1,022

0,315

7 дней

68,186 ± 2,168

62,868 ± 1,471

70,438 ± 3,588

0,045

14 дней

123,286 ± 4,9091

114,333 ± 3,0621

125,938 ± 8,425

0,203

21 день

211,386 ± 7,5851

189,275 ± 5,8181

204,438 ± 15,7

0,120

28 дней

317,571 ± 9,4181

279,750 ± 9,0111

302,625 ± 21,227

0,049

34 дня

448,429 ± 9,7011

396,05 ± 11,3181

413,688 ± 23,067

0,016

40 дней

608,538 ± 13,4451

537,8 ± 14,2911

562,875 ± 28,443

0,012

49 дней

853,385 ± 19,9751

753,45 ± 18,9241

798,250 ± 29,06

0,005

56 дней

1008,385 ± 22,4831

897,526 ± 21,4201

953,113 ± 30,170

0,005

63 дня

1170,583 ± 28,6601

1040,368 ± 26,1171

1120,857 ± 31,758

0,006

70 дней

1277,75 ± 28,5851

1161,474 ± 25,4671

1200,333 ± 31,218

0,016

Примечание. 1 – достоверно отличающиеся группы, p < 0,05.

При анализе птицы, выращенной на корме для молодняка кур-несушек, следует отметить, что для курочек тенденция к преимуществу по живой массе у гомозигот АА по замене rs313744840 в гене миостатина наблюдалась до 40-дневного возраста, но отмеченные различия не были достоверными (табл. 2). В 49 дней эти курочки в среднем имели самую низкую живую массу 747,636 ± 50,805 г (n = 10). К возрасту 90 дней эта группа незначительно обогнала гетерозигот AG по живой массе, а от гомозигот GG практически не отличалась.

Таблица 2

Живая масса в разные периоды жизни курочек пушкинской породы, выращенных на кормах для молодняка кур-несушек, в зависимости от генотипа по замене rs313744840 в гене миостатина

Возраст
цыпленка

Живая масса (г) в зависимости от генотипа по rs313744840 в гене MSTN

P

АА (n = 10)

AG(n = 38)

GG(n = 16)

Первые сутки

40,033 ± 0,679

40,514 ± 0,558

41,469 ± 0,965

0,527

7 дней

66,150 ± 2,203

63,408 ± 1,339

63,931 ± 2,359

0,659

14 дней

113,444 ± 4,534

110,145 ± 2,638

109,406 ± 3,668

0,811

21 день

201,050 ± 6,205

191,295 ± 4,365

193,031 ± 6,629

0,576

28 дней

292,500 ± 12,960

282,00 ± 6,175

287,344 ± 8,509

0,699

34 дня

410,455 ± 13,508

397,263 ± 8,194

400,067 ± 13,134

0,742

40 дней

556,091 ± 19,069

539,308 ± 10,018

536,438 ± 14,453

0,680

49 дней

747,636 ± 50,805

767,513 ± 12,170

761,800 ± 15,801

0,827

56 дней

954,400 ± 32,472

945,128 ± 20,320

961,000 ± 28,967

0,904

63 дня

1174,727 ± 37,291

1154,333 ± 19,218

1138,500 ± 35,171

0,764

90 дней

1425,182 ± 50,701

1397,897 ± 24,629

1416,938 ± 38,430

0,841

Если сравнить курочек с генотипом АА по замене rs313744840 в гене миостатина, выращенных на разном корме, то можно отметить, что достоверно большую живую массу они имели лишь в возрасте 34 дня и 40 дней. В остальные периоды наблюдений достоверных различий не отмечено, хотя средние показатели живой массы у курочек, выращенных на бройлерных кормах были выше (табл. 3).

Таблица 3

Сравнительный анализ динамики роста живой массы у курочек пушкинской породы с генотипом АА по замене rs313744840 в гене миостатина, выращенных на кормах разного типа

Возраст
цыпленка

Живая масса (г) курочек с генотипом АА по rs313744840 в гене MSTN

Значение t-критерия Стьюдента

Выращенных на корме для молодняка кур-несушек (n = 10)

Выращенных на корме
для бройлеров (n = 14)

Первые сутки

41,271 ± 0,903

40,033 ± 0,679

1,10

7 дней

68,186 ± 2,168

66,150 ± 2,203

0,66

14 дней

123,286 ± 4,909

113,444 ± 4,534

1,47

21 день

211,386 ± 7,585

201,050 ± 6,205

1,05

28 дней

317,571 ± 9,418

292,500 ± 12,960

1,56

34 дня

448,429 ± 9,7011

410,455 ± 13,508

2,28(р < 0,05)

40 дней

608,538 ± 13,4451

556,091 ± 19,069

2,25 (p < 0,05)

49 дней

853,385 ± 19,975

747,636 ± 50,805

1,94

56 дней

1008,385 ± 22,483

954,400 ± 32,472

1,37

Примечание. 1 – достоверно отличающиеся группы, p < 0,05.

Кормление является важной составляющей в организации содержания и выращивания молодняка кур. В первые месяцы жизни цыплята не только интенсивно растут, но и происходит формирование всех систем их организма. Для того, чтобы генетический потенциал особи раскрывался полностью, кормление на стадии выращивания должно быть полноценным.

Пушкинская порода кур относится к породам мясо-яичного типа. От нее возможно получать достаточное количество мяса без потери яйценоскости, что делает представителей этой породы привлекательным объектом для птицеводов-любителей [7].

Объем мышечной массы у высших позвоночных связан с работой гена миостатина (MSTN). Миостатин – белок, подавляющий рост и дифференцировку мышечной ткани в организме. Он выступает в качестве негативного регулятора массы скелетных мышц и действует по принципу обратной связи. При возрастании мышечной массы увеличивается секреция миостатина, что тормозит дальнейший рост мышц [1].

Природные мутации, которые снижают количество миостатина и/или подавляют его функции, были выявлены у человека, ряда сельскохозяйственных животных и птиц. Было найдено большое количество SNP в этом гене, влияющих на скорость роста, репродуктивные показатели и качество мяса [4, 8]. В различных породах овец, свиней, собак и кур определены мутации в некодирующих регуляторных областях, что влияет на уровень экспрессии MSTN, а следовательно, на рост и объём мышечной массы [9]. Изучалось влияние SNP в этом гене на живую массу в различных условиях выращивания и смертность цыплят [5].

Ранее нами уже были выявлены взаимосвязи между живой массой кур и заменой rs313744840 в гене миостатина [6, 8]. Животные, несущие аллель А по этой замене, обладали повышенной скоростью роста.

В проведенном исследовании курочки, выращенные на кормах для бройлеров, с генотипом АА превосходили по живой массе курочек с гетерозиготным генотипом AG (табл. 1). Можно предположить, что у гомозигот АА по изучаемой замене есть значительный потенциал для роста, который не всегда может быть реализован в полной мере на кормах для молодняка кур-несушек (табл. 2). В то же время гомозиготы АА, выращенные на разном корме, отличались друг от друга незначительно.

Заключение

Курочки с генотипом АА, выращиваемые на бройлерных кормах, начали достоверно (p < 0,05) отличаться от своих сверстниц с генотипом AG с возраста 28 дней. Это преимущество в росте сохранялось до конца периода кормления кормом с повышенным содержанием протеина и обменной энергии. Для курочек, выращенных на кормах для молодняка кур-несушек, тенденция к преимуществу по живой массе у гомозигот АА наблюдалась до 40-дневного возраста, но отмеченные различия не были достоверными. К возрасту 90 дней эта группа незначительно обогнала гетерозигот AG по живой массе, а от гомозигот GG практически не отличалась. Курочки с генотипом АА, выращенные на корме с повышенным содержанием протеина и обменной энергии, имели достоверно большую живую массу лишь в возрасте 34 дня и 40 дней. Использование корма с повышенным содержанием протеина и обменной энергии позволяет реализовать генетический потенциал птицы.

Данное исследование выполнено при финансовой поддержке ФАНО России в рамках ГЗ АААА-А18-118021590138-1 с использованием популяций кур из биоресурсной коллекции ЦКП «Генетическая коллекция редких и исчезающих пород кур» (ВНИИГРЖ, Санкт-Петербург – Пушкин).


Библиографическая ссылка

Дементьева Н.В., Митрофанова О.В., Кудинов А.А. ЭФФЕКТ РАЗЛИЧНЫХ РАЦИОНОВ КОРМЛЕНИЯ НА РЕЗУЛЬТАТ АССОЦИАТИВНОГО АНАЛИЗА ПОЛИМОРФИЗМА В ГЕНЕ MSTN И РОСТА ЖИВОЙ МАССЫ У МОЛОДНЯКА КУР // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 6. – С. 145-148;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12308 (дата обращения: 24.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252