Исследование популяционно-геномной структуры и характера генетической дивергенции пород лошадей (Equus caballus L.) для разработки стратегии управления генетическими ресурсами коневодства Российской Федерации

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-76-20058

НазваниеИсследование популяционно-геномной структуры и характера генетической дивергенции пород лошадей (Equus caballus L.) для разработки стратегии управления генетическими ресурсами коневодства Российской Федерации

Руководитель Зайцев Александр Михайлович, Кандидат сельскохозяйственных наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт коневодства" , Рязанская обл

Конкурс №31 - Конкурс 2019 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-204 - Животноводство

Ключевые слова генетические ресурсы, Equus caballus, молекулярно-генетические маркеры, полногеномный анализ, митохондриальный геном, маркеры Y-хромосомы, генетическая реконструкция, палеогенетика, маркирование селекционируемых признаков

Код ГРНТИ68.39.49

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Генетические исследования в коневодстве в основном ориентированы на решение узких прикладных задач – регистрацию нейтральных полиморфизмов, проведение контроля достоверности происхождения племенных лошадей, детекции ограниченного числа мутантных вариантов генов, отвечающих за выраженность некоторых фенотипических и интерьерных признаков и за проявление наследственных заболеваний. При этом попытки интерпретировать результаты анализа полученных данных по STR-маркерам и ограниченному количеству SNP-маркеров и полиморфизмам D-петли митохондриальной ДНК для оценки механизмов проявления таргетных генетических комплексов не привели к получению внятного результата для практической селекции, ни в обосновании фундаментальных основ популяционной генетики лошади. До настоящего времени технологии полногеномного анализа не применялись на отечественном поголовье лошадей ни при проведении фундаментальных исследований, ни для селекционного совершенствования пород и создании новых селекционных достижений. Использование этих технологий позволит, по аналогии с другими видами сельскохозяйственных животных, кратно увеличить в коневодстве интенсивность селекции, избежать накопления негативных генетических мутаций, получить актуальные сведения о филогенетических связях пород и связанной с ними передачи генетических комплексов, отвечающих за выраженность основных селекционируемых признаков у лошадей разных типов и направлений исследований. Проект позволит решить следующие актуальные задачи: - впервые получить объективные знания о генетических механизмах формирования пород лошадей отечественной селекции на основании полученных результатов исследований палеогенетики, филогенетики пород и геногеографии с использованием сравнительного анализа трех массивов данных: STR-маркеров, маркеров Y-хромосомы и полногеномного анализа, в том числе - митохондриальной ДНК; - провести мониторинг родословных племенных лошадей, записанных в государственные племенные книги и регистры, восстановить пробелы в генеалогических комплексах родословных высокоценных производителей и маток для разных направлений селекции, разработать технологии, полностью исключающие фальсификацию происхождения лошадей; - выявить ключевые исторические и географические точки возникновения мутаций, определяющих важные селекционируемые, а также негативные признаки для разных направлений использования лошадей; - выявить гены-маркеры для детекции генетических комплексов, отвечающих за проявление важных, экономически значимых признаков по направлениям селекции: в призовом (скаковом и рысистом), в табунном (мясном и молочном) коневодстве, включая адаптивные качества, экстерьерные характеристики, физиологические особенности. Актуальность первого направления исследований проекта состоит в необходимости сохранения генофондов уникальных местных отечественных пород лошадей, подвергающихся постоянному влиянию переноса генетического материала при метизации. Применение методов, основанных на анализе STR-маркеров, не позволяет достоверно проводить определение генетической ценности из-за низкой выраженности породоспецифичности микросателлитных маркеров, в то же время использование расширенной панели маркеров митохондриальной ДНК и Y-хромосомы делает возможным восстановление сведений о происхождении на протяжении ряда поколений и детекцию внесенного генетического материала заводских пород. Это важно для формирования поголовья племенных генофондных хозяйств типичными не только по экстерьеру, но и по геномному профилю животных. С 1793 года племенной учет в коневодстве основан на ведении племенных книг, однако генетический контроль этого процесса начат лишь с 70-х годов прошлого века, а использование ДНК-маркеров – с 90-х годов. Генетическая оценка выявила ряд неточностей в записях о происхождении лошадей. Тем не менее, возможности применяемых методов генетической идентификации не позволяют в необходимом объеме осуществлять ретроспективный анализ и реконструкцию. Методы исследования, реализация которых запланирована в настоящем проекте, позволяют выявить несоответствия в записях и оптимизировать селекционный процесс, избежать неверных стратегий планирования подборов. Как известно, в большинстве направлений использования лошадей одним из основных экономических факторов является подтвержденная чистопородность лошади. Использование полногеномного анализа, а также упомянутых ранее маркеров, передающихся сцепленно с полом, позволяет, в отличие от STR-анализа, значительно более эффективно выявлять возможную фальсификацию происхождения. До настоящего времени не изучены фундаментальные основы наследуемости комплексов основных селекционируемых признаков лошадей разного направления использования. Основными из них являются: адаптивные качества и резистентность к негативным воздействиям, определяющие экономическую эффективность технологий содержания, резвостной потенциал, проявление экстерьерных качеств и типа. Для ряда признаков из трех перечисленных групп возможно применение ретроспективного генетического анализа с использованием археологического материала, что позволит установить момент передачи и закрепления благоприятных мутаций, а также их распространение у современного поголовья. Предложенный проект позволяет эффективно решить перечисленные задачи на уровне, соответствующем наиболее передовым зарубежным технологиям в сельскохозяйственной генетике, получить новые актуальные данные и фундаментальные знания о наследственности и передаче селекционируемых признаков лошадей в ходе эволюционного развития. Полученные результаты будут способствовать успешной реализации стратегии качественного преобразования коневодства на базе ведущего селекционного центра по коневодству Российской Федерации.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Калинкова Л. В., Калинкина Г. В., Махмутова О. Н. The influence of crossbreeding on genetic structure of the Orlov Ttrotter breed IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 341 (2019) (год публикации - 2019)
10.1088/1755-1315/341/1/012064

2. Храброва Л.А., Сорокин С.И., Блохина Н.В., Калашникова Т.В. ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНА МИОСТАТИНА (MSTN) У ЛОШАДЕЙ МЕСТНЫХ ПОРОД IOP CONFERENCE SERIES: EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCE (год публикации - 2020)

3. Храброва Л.А., Зайцев А.М., Викулова Л.Л., Адамковская М.В., Блохина Н.В., Сорокин С.И. АНАЛИЗ ГАПЛОТИПОВ mtDNA В МАТОЧНЫХ СЕМЕЙСТВАХ ЧИСТОКРОВНОЙ ВЕРХОВОЙ ПОРОДЫ IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (год публикации - 2020)

4. Храброва Л. А., Сорокин С. И., Блохина Н. В., Калашникова Т. В. Myostatin Gene Polymorphism in Local Horse Breeds Proceedings of XVIII International Scientific and Practical Conference "Modern Trends in Agricultural Production in the World Economy", Proceedings of XVIII International Scientific and Practical Conference "Modern Trends in Agricultural Production in the World Economy", 27-33. (год публикации - 2020)
10.32743/kuz.agri.2020.27-33

5. Калашников В. В., Храброва Л. А., Блохина Н. В., Зайцев А. М., Калашникова Т. В. DYNAMICS OF THE INBREEDING COEFFICIENT AND HOMOZYGOSITY IN THOROUGHBRED HORSES IN RUSSIA Animals, Animals 2020. 10(7):1217 (год публикации - 2020)
10.3390/ani10071217

6. Храброва Л.А., Блохина Н.В., Сорокин С.И. ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ГЕНОТИПОВ МИОСТАТИНА (MSTN) У ЛОШАДЕЙ АБОРИГЕННЫХ ПОРОД Коневодство и конный спорт, Коневодство и конный спорт. - 2020. - № 1. - С. 26-27. (год публикации - 2020)

7. Храброва Л.А., Зайцев А.М., Калашников В.В., Блохина Н.В., Белоусова Н.Ф., Сорокин С.И. СТРУКТУРА ВЯТСКОЙ ПОРОДЫ ЛОШАДЕЙ ПО ГАПЛОГРУППАМ мтДНК Коневодство и конный спорт, Коневодство и конный спорт. - 2020. - №4. - С. 4-6 (год публикации - 2020)
10.25727/HS.2020.4.62190

8. Хаудов А. Д., Амшоков Х. К., Жекамухов М. Х., Зайцев А. М. Генетические характеристики субпопуляций кабардинской породы лошадей XIX International Scientific and Practical Conference «Current trends of agricultural industry in global economy» (год публикации - 2021)

9. Блохина Н. В., Храброва Л. А., Гавриличева И. С. Application of modern technologies in identifying distinctive features in the subpopulation of Novoaltaiskaya horses IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. E6241019 (год публикации - 2020)

10. Храброва Л. А., Блохина Н. В., Сорокин С. И. Occurrence of the DMRT3 mutation in native horse breeds XIX International Scientific and Practical Conference «Current trends of agricultural industry in global economy» (год публикации - 2021)

11. Храброва Л. А., Блохина Н. В., Чысыма Р. Б., Базарон Б. З., Хамируев Т. Н. Assessment of mtDNA variability and phylogenetic relationships of Siberian local horse breeds IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 839 (2021) 052009 (год публикации - 2021)
10.1088/1755-1315/839/5/052009

12. Храброва Л. А., Блохина Н. В., Базарон Б. З., Хамируев Т. Н. Variability of mitochondrial DNA D-loop sequences in Zabaikalskaya horse breed Вавиловский журнал генетики и селекции, 25(5):486-491 (год публикации - 2021)
10.18699/VJ21.055

13. Блохина Н. В., Сорокин С. И., Храброва Л. А., Зеленченкова А. А., Базарон Б. З. Biodiversity and functional variability of the allele pool of horse breed populations IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 848 (2021) 012229 (год публикации - 2021)
10.1088/1755-1315/848/1/012229

14. Зайцев А. М., Гавриличева И. С., Блохина Н. В., Кокорина Н. В. Assessment of the population structure of horses of the Priobskaya breed based on modern technologies IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 624 (2021) 012032 (год публикации - 2021)
10.1088/1755-1315/624/1/012032

15. Ремер Виктория, Элиф Бозлак,...Калинкова Лилия, Калашников Валерий, Зайцев Александр, Алмарзук Сария, Райссман Моника, Брокманн Гудрун, Брем Готтфрид, Валлнер Барбара Y-chromosomal insights into breeding history and sire line genealogies of Arabian horses Genes (год публикации - 2021)

16. Калинкова Л. В., Зайцев А. М., Иванов Р. В. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ЛОКАЛЬНОЙ ПОПУЛЯЦИИ ЛОШАДЕЙ ЯКУТСКОЙ ПОРОДЫ ПО ГЕНАМ MC1R, ASIP, DMRT3 И MSTN Сельскохозяйственная биология, 57, 2, 272-282 (год публикации - 2022)
10.15389/agrobiology.2022.2.272rus

17. Л. А. Храброва, Н. В. Блохина, Н. Ф. Белоусова, Е. Г. Котран ESTIMATION OF THE GENEALOGICAL STRUCTURE OF VYATKA HORSE BREED (EQUUS FERUS CABALLUS) USING DNA ANALYSIS Russian Journal of Genetics, 58, 4, p. 462-466 (год публикации - 2022)
10.1134/S1022795422040068

18. Э. Бозлак, Л. Радович, В. Ремер, Л. Аллен, Д. Риглер, Г. Шталдер, Ю. Окуда, К. К. Моэ, Х. Х. Моэ, Б. Куннавонгса, С Кеонухан, Н. Х. Ван, В. Х. Ву, М. К. Шах, М. Нишибори, Р. К. Поль, Б. Дашниям, П. Казымбет, М. Бахтин, А. Жунушов, С. Алиарзоок, Refining the evolutionary tree of the horse Y chromosome SCIENTIFIC REPORTS (год публикации - 2023)

Публикации