Регистрация / Вход
Прислать материал

14.604.21.0062

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Общие сведения
Номер
14.604.21.0062
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства имени академика Л.К.Эрнста"
Название доклада
Моделирование панелей молекулярно-генетических маркеров и разработка тест-систем их идентификации на основе технологий генного и геномного анализа для раннего отбора сельскохозяйственных животных по хозяйственно- и экономически значимым признакам
Докладчик
Зиновьева Наталия Анатольевна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью настоящего проекта является создание в стране устойчивых систем производства сельскохозяйственной продукции за счет повышения эффективности сельскохозяйственного производства, в частности, молочного животноводства, на основе разработки и внедрения оптимизированных для российских популяций скота технологий генетической селекции, позволяющих проводить объективную оценку и отбор животных по хозяйственно- и экономически значимым признакам.
Исходя из цели проекта, научно-технической задачей ПНИ является методическое и методологическое обеспечение разработки и внедрения в стране технологий генетической селекции молочного скота посредством моделирования панелей молекулярно-генетических маркеров и разработки систем их идентификации для раннего отбора животных по хозяйственно- и экономически значимым признакам как основы повышения эффективности сельскохозяйственного производства.
Актуальность и новизна исследования
Разработка инновационных агробиотехнологий оценки и генетического совершенствования сельскохозяйственных животных (в частности, крупного рогатого скота молочных пород) как фундамента для создания устойчивых систем производства продукции животноводства является актуальной приоритетной задачей для РФ, исходя из экономических (повышение эффективности производства продукции животноводства) и социальных (повышение объемов производимой животноводческой продукции, достижение медицинских норм потребления животных продуктов) причин, а так же принимая во внимание сохранение безопасности страны (продовольственная безопасность).
Характеризуя новизну поставленной задачи, следует отметить, что впервые
(1) предложены инструменты для генетического совершенствования молочного крупного рогатого скота, адаптированные для российской популяции, в частности, выявлены новые уникальные полиморфизмы, ассоциированные с хозяйственно- и экономически значимыми признаками российской популяции молочного крупного рогатого скота, будут получены данные о силе влияния идентифицированных SNP на изучаемые признаки, будет дана оценка прикладной значимости для селекции молочного скота ранее идентифицированных полиморфизмов и определен спектр полиморфизмов, требующих внедрения в селекционные программы;
(2) реализация проекта позволит перевести на качественно новый уровень выполнение прикладных НИР в области разведения и селекции сельскохозяйственных животных, что существенно повысит результативность селекционно-племенной работы с молочным скотом;
(3) поданы заявки на получение 3-х патентов РФ.
Описание исследования

Материалом для исследований являлись образцы ДНК быков-производителей и базы данных племенного учета хозяйственно- и экономически значимых признаков дочерей быков-производителей.

Для реализации цели ПНИ использованы четыре различных методических подхода идентификации маркеров для последующей разработки панелей молекулярно-генетических маркеров хозяйственно- и экономически значимых признаков:

(1) Идентификация SNP-маркеров на основании проведения полногеномных ассоциативных исследований (genome-wide association study);

(2) Идентификация маркеров, характеризующихся наличием мутаций с потерей функции (LoF мутаций), и значимых для российских популяций молочного крупного рогатого скота на основании проведения популяционно-генетических и ассоциативных исследований.

(3) Идентификация функциональных генов-кандидатов, ассоциированных с изучаемыми признаками, и определение спектра маркеров, значимых для российских популяций молочного крупного рогатого скота на основании проведения популяционно-генетических и ассоциативных исследований.

(4) Идентификация ДНК-маркеров оценки биоразнообразия, ассоциированных с уровнем инбридинга и фенотипического разнообразия, на основании проведения коррелационных исследований. 

Решение научно-технической задачи ПНИ включало следующие стадии исследований:

1. Сформировать экспериментальные популяции быков-производителей для проведения экспериментальных (выборка 1, не менее 96 голов) и дополнительных экспериментальных исследований (выборка 2, не менее 240 голов) с достоверными  значениями племенной ценности по основным хозяйственно- и экономически-значимым признакам (не менее 5-и основных признаков).

2. Выполнить теоретическое моделирование панелей молекулярно-генетических маркеров, ассоциированных с хозяйственно- и экономически-значимыми признаками крупного рогатого скота голштинской черно-пестрой породы, в т.ч. панель "Продуктивность", PR и панель "Фертильность", FR и теоретическое моделирование тест-систем молекулярно-генетических маркеров, включенных в панели.

3. Разработать макеты тест-систем для идентификации молекулярно-генетических маркеров, включенных в панели PR (не менее 8 маркеров) и FR (не менее 5 маркеров).

4. Получить полногеномные профили (по не менее 50 тыс. маркерам) и профили по молекулярно-генетическим маркерам, включенных в панели PR и FR для быков-производителей экспериментальной популяции  (выборка 1).

5. Провести популяционно-генетические и ассоциативные исследования молекулярно-генетических маркеров и выполнить усовершенствование панелей PR и FR по результатам проведенных экспериментальных исследований.

6. Разработать усовершенствованные макеты тест-систем для PR (не менее 5 маркеров) и FR (не менее 5 маркеров), провести валидацию панелей PR и FR на быках-производителях экспериментальной популяции  (выборка 2).

7. Разработать комплект научно-технической документации и проекты методических рекомендаций по практическому использованию результатов ПНИ в племенном животноводстве.

8. Выполнить широкомасштабные исследования быков-производителей (не менее 1000 голов) с использованием молекулярно-генетических маркеров PR и FR и разработать предложения по внедрению.

Результаты исследования

Сформирована экспериментальная популяция быков-производителей (выборка 2), включающая 474 животных; показано, что все быки-производители, включенные в экспериментальную популяцию, полностью соответствуют разработанным требованиям по породной принадлежности, перечню оцениваемых признаков, значениям оцениваемых признаков, достоверности оценки племенной ценности, популяции дочерей быков, используемой для оценки. Сформирована база данных дочерей быков-производителей, которая включает информацию о продуктивных показателях 125610 дочерей. Представлены результаты исследований 218 быков-производителей, включенных в экспериментальную популяцию на данном этапе по 54609 SNP с использованием Illumina 50K SNP BeadChip.

Проведены дополнительные экспериментальные исследования, в результате которых усовершенствованы тест-системы анализа ДНК-маркеров DGAT1 и DGAT1-A232K, включенных в панель "Продуктивность". Обоснована целесообразность расширения панели "Фертильность" за счет включения ДНК-маркеров GART и APOB.  Разработаны, изготовлены и проведены исследовательские испытания усовершенствованной тест-системы анализа для определения полиморфизма GART и новой тест-системы для определения полиморфизма APOB. По результатам проведенных исследовательских испытаний макеты тест-систем вышеназванных ДНК-маркеров были признаны прошедшими испытания и отобраны для дальнейших исследований. Разработаны лабораторные регламенты и выполнено изготовление экспериментальных образцов тест-систем анализа пяти ДНК-маркеров, включенных в панель «Продуктивность» (PAX8, OSR1, DGAT1, DGAT-A232K, GHR-F279Y) и семи ДНК-маркеров, включенных в панель «Фертильность» (FANCI, APAF1, SMC2, SLC35A3, ITGB2, GART, APOB) в соответствии с разработанными регламентами на производство тест-систем в количестве по 15 наборов.

Разработаны "Программа и методика исследовательских испытаний экспериментальных образцов тест-систем, включенных в панель «Продуктивность»" и "Программа и методика исследовательских испытаний экспериментальных образцов тест-систем, включенных в панель «Фертильность»", определяющие требования и порядок проведения исследовательских испытаний экспериментальных образцов тест-систем молекулярно-генетических маркеров, включенных в панели «Продуктивность» (PAX8, OSR1, DGAT1, DGAT-A232K, GHR-F279Y) и семи ДНК-маркеров, включенных в панель «Фертильность» (FANCI, APAF1, SMC2, SLC35A3, ITGB2, GART, APOB). Разработанные программы и методики будут использованы для проведения исследовательских испытаний экспериментальных образцов тест-систем на этапе 5 выполнения работ по проекту.

Полученные результаты найдут применение в выполнении ПНИ в области разведения молочного крупного рогатого скота для более объективного моделирования целевых параметров отбора, разработки эффективных научно-обоснованных программ генетического совершенствования пород, типов и линий животных по продуктивным и воспроизводительным качествам. Использование результатов ПНИ найдет применение в молочном животноводстве для отбора животных в соответствии с целевыми индикаторами, установленными отраслевыми и региональными программами совершенствования пород, для повышения точности прогнозирования уровня продуктивных признаков потомства на этапе подбора родительских пар.

Практическая значимость исследования
Реализация научно-технических результатов проекта будет способствовать достижению следующих эффектов:
научные эффекты: будут предложены новые и эффективные методы оценки животных, позволяющие на их основе проводить более объективное моделирование целевых параметров отбора, разрабатывать эффективные научно-обоснованные программы генетического совершенствования пород, типов и линий животных по продуктивным и воспроизводительным качествам;
технические эффекты: (1) лабораториям молекулярно-генетической экспертизы, осуществляющим паспортизацию племенного материала, будут предложены технические средства (тест-системы), позволяющие проводить оценку разнообразия пород и популяций животных, ДНК-паспортизацию, контроль на наличие наследственных аномалий; (2) будут предложены наборы молекулярно-генетических маркеров для повышения точности оценки генетического потенциала племенных животных;
технологические эффекты: (1) будут предоставлены возможности разработки новых более эффективных технологий селекционно-племенной работы, основанных на более точной оценке племенной ценности животных, позволяющие проводить целенаправленный отбор животных в соответствии с целевыми индикаторами, установленными отраслевыми и региональными программами совершенствования пород и уже на этапе подбора родительских пар прогнозировать уровень продуктивных признаков потомства; (2) повышение точности оценки племенной ценности позволит снизить долю импорта быков-производителей; (3) внедрение результатов работы в программы разведения крупного рогатого скота будет способствовать увеличению интенсивности селекции приблизительно в два раза, что в комбинации с современными репродуктивными технологиями позволит сократить интервал между поколениями.
социальные эффекты: повышение эффективности молочного животноводства и, как следствие, повышение объемов производимой молочной продукции, рост собственного производства молочных продуктов, достижение медицинских норм потребления молока; реализация проекта будет способствовать снижению экологической нагрузки на природу, так как повышение объемов сельскохозяйственного производства будет достигаться не за счет увеличения численности животных, а за счет повышения уровня их продуктивности.