ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ДЕТЕРМИНАЦИЯ МАСТЕЙ ВО ВЛАДИМИРСКОЙ  ПОРОДЕ

Genetic determination of coat color in Vladimir horse breed

Сорокин С.И.¹, Кузнецова М.М.², Мавропуло В.А.³

¹ ГНУ ВНИИК РАСХН, ² НИИ МЧ РАМН, ³ ИОГен РАН им. Н.И. Вавилова

 

Abstract: The genetic structure of Vladimir horse breed was investigated by genotyping animals (n = 220) for loci Agouti and Extension. The frequencies of alleles A^A and A^a of Agouti loci were 0.7477 and 0.2523; the frequencies of alleles E^E and E^e of Extention loci were 0.6818 and 0.3182 accordingly. 

Аннотация: Рассмотрена генетика базовых мастей. Частоты аллелей A^A и A^a локуса Agouti составили 0,7477 и 0,2523 соответственно; аллелей локуса E^E и E^e Extension – 0,6818 и 0,3182.

Ключевые слова: масть, владимирская порода, Extension,  Agouti

 

Масть на протяжении длительного времени являлась одним из значимых селекционных критериев в популяциях диких и домашних животных. Диким животным свойственно максимальное приспособление к условиям обитания – покровительственная окраска, устойчивость к патогенам и прочим факторам среды. Человеческое вмешательство, которое выражается в улучшении условий существования, привело к увеличению концентраций редких аллелей и появлению животных с фенотипами, делающими невозможным их выживание в дикой природе.

В наше время масть и отметины играют важную роль в идентификации лошадей. Масть может дать первичную информацию о происхождении (серые лошади рождаются только в том случае, если один и родителей был серым; две рыжие лошади могут дать только рыжее потомство и т.д.) и быть типичным признаком породы (камаргу только серые, фризы только вороные, гафлингеры – рыжие с осветленными гривами и хвостом).

Гены, определяющие масть лошади известны давно, поэтому в настоящее наше время вполне логичным стало детектирование функциональных аллелей на уровне ДНК. Такой подход позволяет уменьшить число ошибок в определении масти животного и открывает новые возможности в селекции.

У лошадей две базовые масти – вороная и рыжая – определяются двумя аллелями гена Extension (называемого иногда в зарубежной литературе red-factor): E^E и E^e. Аллель E^E контролирует синтез черного пигмента (эумеланина), аллель E^e – синтез красного пигмента (феомеланина). Аллель E^E доминантный, поэтому у лошадей с генотипом по локусу Extension E^E/E^E будет синтезироваться только эумеланин, с генотипом E^E/E^e – эумеланин и феомеланин, но в обоих случаях лошади будут вороной масти. А вот у животных с генотипом E^e/E^e синтезируется только феомеланин, поэтому такие лошади имеют рыжую масть. Таким образом, рыжая масть эпистатична по отношению к гнедой и вороной.

Таблица 1 – Масть животного в зависимости от генотипа
Масть		Agouti
		AА/AA	AА/Aa	Aa/Aa
Extension	EЕ/EЕ	Гнедая	Гнедая	Вороная
	EЕ/Ee	Гнедая	Гнедая	Вороная
	Ee/Ee	Рыжая	Рыжая	Рыжая

Гнедая масть является результатом осветления вороной масти геном Agouti, который является антагонистом гена Extension – волосы на корпусе осветляются до оттенков коричневого различной интенсивности из-за уменьшения синтеза эумеланина, при этом ноги, грива и хвост не затрагиваются и остаются черными. Ген Agouti имеет два аллеля: аллель A^A (доминантный) – обусловливает гнедую масть, аллель A^a (рецессивный) – «не гнедую» масть (ровно окрашенная лошадь). Отметим, что проявиться действие гена Agouti может только на базовой вороной масти, то есть при генотипе по локусу Extension, отличном от E^е/E^е (таблица 1).

При одинаковых фенотипах, генотипы, их обусловливающие, могут быть различны. Так, гнедые лошади могут быть носителями четырех генотипов: Е^ЕЕ/А^АА, Е^ЕЕ/А^Аа,Е^Ее/А^АА и Е^Ее/А^Аа. Потомки животного с генотипом Е^ЕЕ/А^АА, будут только гнедыми независимо от генотипа второго родителя. От лошади с генотипом Е^ЕЕ/А^Аа можно получить гнедых или вороных жеребят в зависимости от генотипа второго родителя в подборе. Аналогично, от животных с генотипами Е^Ее/А^АА и Е^Ее/А^Аа потомство будет гнедое и рыжее или гнедое, рыжее и вороное соответственно.

Для повышения вероятности получения вороных жеребят и исключения появления потомства рыжей масти, следует использовать такие подборы, при которых один из родителей гомозиготен по доминантному аллелю гена Extension (Е^ЕЕ) и гомо- или гетерозиготен по рецессивному аллелю гена Agouti (А^аа или А^Аа). Следует отметить, что 100% вороных жеребят можно получить только в случае если один родитель – вороной с генотипом E^EE/А^аа,а второй – E^EE/А^аа (вороной), E^Eе/А^аа (вороной) или Е^ее/А^аа (рыжий!).

Первые работы по  локализации генов, определяющих расположение и форму белых отметин, появились в 1990-е годы. Марклунд и соавторы (Marklund et al., 1999) описали несколько мутаций в гене рецептора тирозин киназы (KIT), расположенного на 3 хромосоме (ECA3q21-22). Замена в в 19 экзоне этого гена, названная Roan, оказалась ассоциирована с чалой мастью (равномерное смешение белых и окрашенных волос по всему туловищу, за исключением головы) в большинстве изученных пород. Roan характеризуется доминантным типом наследования и в гомозиготном состоянии является леталью (Hintz, Van Vlek, 1979).

В 2002 году Брукс с соавторами (Brooks et al., 2002) опубликовали метод ПЦР-ПДРФ детекции однонуклеотидной замены в 13 интроне гена KIT, ассоциированного со схемой расположения отметин «тобиано» (аллель То). Инверсия в прицентромерном районе нарушает регуляторную последовательность, что  приводит к появлению белых отметин, форма и размер которых могут варьировать от белых отметин на ногах и голове («чулки» и «лысина») до полностью белого животного. Локус Тобиано является аутосомно-доминантным.

Однонуклеотидная замена в 16 интроне приводящая к сохранению 17 экзона и появлению группы отметин «сабино» впервые была описана у теннесийских прогулочных лошадей (Brooks, Bailey, 2005) как аллель SB1. Sabino также является аутосомно-доминантным.

Мутации в гене KIT ограничивают миграцию ранних пигментных клеток (меланоцитов) из нервного гребня, в результате чего конечности и туловище оказываются лишенными пигментированных клеток. Похожие фенотипы известны у многих других видов животных. Например, у мышей существует более 90 уникальных мутаций в гене KIT, в результате действия которых фенотип варьирует от белых пальцев на задних ногах до полностью белого окраса с черными глазами.

Масть и нарядность (отметины) являются одним из селекционируемых признаков во владимирской породе лошадей и оказывают значительное влияние на рыночную стоимость лошади. Поэтому определение масти на уровне генотипа и составление подборов на основе полученной информации для получения приплода желаемой масти, представляет практический интерес.

В современном племенном составе Гаврилово-Посадского конного завода, доля гнедых лошадей составила 80 %, вороных – 3,8%, рыжих – 16,2%; в Юрьев-Польском заводе – 85,1%, 6,6% и 8,3%, соответственно.

По локусам Sabino и Tobiano генотипировано 20 животных из них 3 без отметин (группа 1); 5 животных имели высокие белые отметины на ногах, небольшую пежину на животе, тельное пятно на подбородке и широкую белую проточину на морде (группа 2); 12 животных имели широкую проточину на морде и белые отметины на ногах (группа 3). Все генотипированные животные оказались носителями аллелей дикого типа (таблица 2).

Таблица 2 – Частоты генотипов владимирских лошадей по локусам  Tobiano и  Sabino
	Tobiano			Sabino
	To/To	T/to	to/to	SB/SB	SB/sb	sb/sb
Группа 1 (n = 3)	0	0	3	0	0	3
Группа 2 (n = 5)	0	0	5	0	0	5
Группа 3 (n = 12)	0	0	12	0	0	12
ИТОГО:	0	0	20	0	0	20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для установления генетической структуры популяции по локусам Extension, Agouti, авторами было генотипировано  220 голов (59 жеребцов и 161 кобыла) производящего состава и ремонтного молодняка ведущих конных заводов и частных заводчиков. Выборка состояла из 190 гнедых, 8 рыжих, 5 бурых и 17 вороных лошадей. Распределение исследованных животных по генотипам приведено в таблице 3.

Таблица 3 – Частоты генотипов владимирских лошадей по локусам  Extension и  Agouti
Генотип	Фенотип	N, голов	Частота, %
ЕЕЕ/ААА	Гнедая	57	25,91
ЕЕЕ/ААа	Гнедая	30	13,64
ЕЕЕ/Ааа	Вороная	6	2,73
ЕЕе/ААА	Гнедая	60	27,27
ЕЕе/ААа	Гнедая	43	19,55
ЕЕе/Ааа	Вороная	11	5,00
Еее/ААА	Рыжая	10	4,55
Еее/ААа	Рыжая	3	1,36
Еее/Ааа	Рыжая	0	0,00
Итого:		220	100,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, в племенном ядре владимирской породы 25,91% производителей гомозиготны по доминантным аллелям обоих генов, а, следовательно, способны дать только гнедое потомство.Все типированные лошади бурой масти оказались гомозиготными по рецессивному аллелю E^e  локуса Extension и, таким образом, при составлении подборов должны рассматриваться как рыжие. В целом, количество рыжих лошадей в производящем составе относительно невелико – 5,91%, причем их генотипы позволяют при правильном подборе получить гнедых и вороных жеребят.

Высокий уровень гетерозиготности по локусу Extension – 51,82% (таблица 4), может привести к увеличению доли рыжих лошадей. Так, при скрещивании двух гетерозиготных особей (фенотипически гнедых или вороных) вероятность рождения рыжего жеребенка составляет 25%, а использование таких производителей на рыжих кобылах (или наоборот) повышает вероятность рождения рыжего потомства до 75%.

Таблица 4 – Частоты аллелей и уровень гетерозиготности по локусам в популяции владимирских лошадей по локусам  Extention и  Agouti
Группа	N	Extension		Agouti		Гетерозиготность, %
		EE	Ee	AA	Aa	Extension	Agouti
Кобылы	161	0,6957	0,3043	0,7795	0,2205	49,69	35,40
Жеребцы	59	0,6441	0,3559	0,6695	0,3305	57,63	32,20
Порода в целом (средневзвешенная)	220	0,6818	0,3182	0,7477	0,2523	51,82	34,55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку для владимирской и для ряда других пород, рыжая масть является нежелательной, для исключения её проявления производящий состав должен быть укомплектован животными, свободными от рецессивного аллеля гена Extension (E^e). Однако низкая частота встречаемости аллеля A^aв современном производящем составе (таблица 3), создает определенные трудности при составлении подборов, направленных на получение вороных жеребят. Поэтому основные усилия селекционеров следует сконцентрировать на увеличении доли гетерозиготных по этому локусу животных в популяции.

Авторы выражают благодарность заведующему лабораторией генетических основ биоразнообразия Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, доктору биологических наук, профессору Дмитрию Владимировичу Муха и заводчику лошадей владимирской породы Андрею Юрьевичу Ваваеву за помощь в организации и проведении исследований.

 

 

Информация об авторах:

Кузнецова Мария Михайловна, канд. биол. наук, старший научный сотрудник группы иммунодиагностических технологий ФГБУ НИИ Морфологии человека РАМН, e-mail:
mariya_k@sibmail.com, тел. 8-926-049-7597

Сорокин Сергей Иванович, аспирант отдела селекции ВНИИ коневодства

Мавропуло Валерия Анатольевна, аспирант лаборатории генетических основ биоразнообразия ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН.