Идентификация полиморфизмов локуса BoLA-DRB3.2 в образцах черно-пестрого скота разных временных периодов

Вирус лейкоза крупного рогатого скота (Bovine leukemia virus, BLV) вызывает длительную, медленно развивающуюся субклиническую инфекцию, которая в конечном итоге может прогрессировать до персистентного лимфоцитоза (Persistent lymphocytosis, PL).
Механизмы, вызывающие возникновение PL при инфекции BLV, полностью не выяснены, однако исследуются генетические механизмы взаимосвязи уровня провирусной нагрузки с развитием лимфоцитоза. Так, C.W. Lo и соавт. исследовали связь уровня провирусной нагрузки с прогрессированием заболевания и показали, что некоторые аллели главного комплекса гистосовместимости связаны с повышением уровня провирусной нагрузки и развитием лимфомы, в то время как другие аллели были связаны с резистентностью к заболеванию.
Главный комплекс гистосовместимости расположен на коротком плече 23-й хромосомы, представляет собой семейство генов с разным уровнем экспрессии, играет решающую роль в иммунной реакции. Наиболее полиморфным и активно экспрессирующимся является ген бычьего лейкоцитарного антигена BoLA-DRB3, связанный с иммунным ответом на инфекционные и паразитарные заболевания.
Лейкоз крупного рогатого скота вызывает значительные экономические потери, обусловленные несколькими аспектами. Прежде всего это сложности, связанные с реализацией молочной продукции и организацией процесса доения больных и здоровых животных. Поскольку в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013) для производства продуктов переработки молока не допускается использование сырого молока от больных животных, производители вынуждены утилизировать такое молоко.
Дополнительные затраты связаны с содержанием животных в карантине при перемещении из неблагополучных хозяйств, организацией серологических исследований и ветеринарно-санитарной экспертизы в соответствии с требованиями Приказа Министерства сельского хозяйства РФ от 24 марта 2021 года № 156. Кроме того, в хозяйствах могут возникать проблемы с воспроизводством стада из-за передачи инфекции от коровы теленку либо артифициального заражения в ходе ветеринарных или зоотехнических мероприятий.
Распространенность заболевания внутри стад в Соединённых Штатах выросла в 4 раза за последние 60 лет, что является тревожным сигналом, поскольку с конца 70-х годов ХХ века проводилось массовое улучшение российских локальных пород голштинскими быками, завозимыми в том числе из США.
Мониторинг стад крупного рогатого скота на носительство вируса лейкоза и своевременную выбраковку или изоляцию больных животных является важной задачей, однако не менее актуально проводить генотипирование животных для выявления аллелей, связанных с устойчивостью к развитию лейкоза, с целью корректировки селекционной работы в сторону насыщения генофонда стада желательными генотипами.
Цель работы — оценка изменений частот встречаемости аллелей локуса BoLA-DRB3.2 в черно-пестрой породе крупного рогатого скота под влиянием проводимой селекционной работы.
Материалы и методы исследования
Материалом для исследований служили образцы биологического материала (выщип из уха, кровь, сперма) быков-производителей современной популяции черно-пестрой породы (BLWT_MOD, n = 10), отобранные в 2017 г., архивные образцы (сперма) быков-производителей, использовавшихся в племенной работе в конце 70-х — начале 80-х годов ХХ века (BLWT_OLD, n = 10).
Все исследуемые образцы депонированы в генетическом банке ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста».
Исследование образцов проводили на базе ЦКП «Биоресурсы и биоинженерия сельскохозяйственных животных» ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста».
На секвенаторе NovaSeq 6000 (2 x 150 bp) (Illumina Inc., США) проведено полногеномное секвенирование образцов. Биоинформационная обработка данных проводилась в среде R 3.5.0 (http://www.Rproject.org) с использованием дополнительных пакетов. Выравнивание сиквенсов выполняли с помощью инструментов bwa-mem2 и SAMtools на референсный геном крупного рогатого скота по сборке ARS-UCD1.2. Из полногеномных данных извлечены последовательности локуса BoLA-DRB3.2 и выравнены в программе Mega 11.
С использованием электронного ресурса BLAST (Basic Local Alignment Search Tool), предназначенного для поиска выравниваний и сопоставления последовательностей, проведено определение аллелей локуса BoLA-DRB3.2 в соответствии с референсными последовательностями, загруженными из базы данных иммунополиморфизмов главного комплекса гистосовместимости (IPD)-MHC [https://www.ebi.ac.uk/ipd/mhc/]. Статус аллеля по отношению к развитию лейкоза (устойчивый, чувствительный, нейтральный) определялся в соответствии с A. Xu и соавт.
Результаты и обсуждение
В ходе анализа 10 архивных и 10 современных образцов черно-пестрого скота был определен аллельный полиморфизм в соответствии с номенклатурой (IPD)-MHC (табл. 1).


В современной популяции черно-пестрой породы наблюдается снижение аллельного разнообразия в локусе BoLA-DRB3.2: в архивной популяции выявлены 17 уникальных аллелей, в том числе 3 устойчивых, 2 чувствительных и 12 нейтральных или аллелей с неизвестным статусом, в то время как в современной — только 14 уникальных аллелей, среди которых 3 устойчивых, 3 чувствительных и 8 нейтральных (табл. 1).
Были оценены частоты встречаемости генотипов и аллелей в архивной и современной популяциях черно-пестрого скота (табл. 2).

Как видно из таблицы 2, гомозигот по устойчивым к лейкозу аллелям не было выявлено ни в одной исследуемой группе, в то время как гомозиготы по чувствительным аллелям встречались в обеих популяциях с одинаковой частотой.
Интересно отметить, что в популяции архивных животных, использовавшихся в племенной работе в конце 70-х — начале 80-х годов ХХ века, то есть до или в самом начале кампании по улучшению отечественных пород голштинским скотом, преобладают гомозиготы по нейтральным аллелям (N/N), в 20% случаев встречаются гетерозиготы по устойчивым (нейтральным) (R/N) аллелям, а гетерозигот по устойчивым (чувствительным) аллелям (R/S) не выявлено.
В современной популяции черно-пестрого скота доля R/N генотипов уменьшилась с 30 до 20%, но появились новые комбинации аллелей: доля R/S генотипов выросла с 0 до 20%.
Доля чувствительных к лейкозу гомозиготных генотипов и генотипов R/N не различалась для архивной и современной пород.
Оценка частот встречаемости аллелей локуса BoLA—DRB3.2 показала, что под влиянием проводимой селекционной работы в современной в черно-пестрой породе доля устойчивых аллелей выросла на 33,33%, а доля чувствительных аллелей увеличилась на 50% по сравнению с архивной популяцией. Доля нейтральных аллелей или аллелей с неизвестным статусом в современной популяции несколько снизилась (на 23,08%) по сравнению с предковой группой.
Проведенные ранее исследования показали неоднозначную связь между носительством аллелей устойчивости, провирусной нагрузкой и признаками продуктивности. Рядом авторов было выявлено повышение молочной продуктивности при инфицировании провирусом лейкоза и (или) присутствием в генотипе чувствительных аллелей.
Другими исследователями отмечено: хотя инфекция влияла на повышение удоя, но на основании полиморфизма BoLA-DRB3 не наблюдалось существенных различий в продуктивности молочного скота среди восприимчивых, нейтральных и устойчивых к лейкозу животных.
Кроме того, некоторые исследования показали, что инфицированные животные в среднем производят меньше молока, чем здоровые, и менее выгодны в содержании за счет ранней выбраковки.
Выводы
За последние 40–50 лет в группе быков-производителей черно-пестрого скота выросла доля генотипов, несущих аллели, связанные с повышенной чувствительностью к лейкозу.
Насыщение современной популяции черно-пестрого скота нежелательными аллелями может быть связано как с привнесением их в генофонд в результате голштинизации, так и с проводимой селекционной работой, направленной на повышение молочной продуктивности.
Таким образом, одним из элементов стратегии повышения продуктивного долголетия животных может быть корректировка проводимой селекционной работы в части отбора для воспроизводства стада особей с учетом аллельного статуса по гену BoLA-DRB3.
Об авторах
Александра Сергеевна Абдельманова; доктор биологических наук, старший научный сотрудник
abdelmanova@vij.ru; https://orcid.org/0000-0003-4752-0727
Маргарет Сержевна Форнара; кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
margaretfornara@gmail.com; https://orcid.org/0000-0002-8844-177X
Некруз Фарходович Бакоев; кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник
nekruz82@bk.ru; https://orcid.org/0000-0002-0324-3580
Наталия Анатольевна Зиновьева; доктор биологических наук, профессор, академик РАН, директор
n_zinovieva@mail.ru; https://orcid.org/0000-0003-4017-6863
Федеральный исследовательский центр животноводства — ВИЖ им. академика Л.К. Эрнста, пос. Дубровицы, 60, Подольский р-н, Московская обл., 142132, Россия
УДК 636.271/ 575.22
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-389-12-104-108