Українська версія | English version
МІЖВІДОМЧИЙ ТЕМАТИЧНИЙ НАУКОВИЙ ЗБІРНИК СВИНАРСТВО

і агропромислове виробництво

ДОСЛІДЖЕННЯ ПЛЕЙОТРОПНОГО ЕФЕКТУ ГЕНА ВЕРТНИНУ (VRTN) НА ПРОДУКТИВНІ ОЗНАКИ СВИНЕЙ


Скачати статтю 

УДК: [575.113+575.22]:[636.4+636.028]:577.213.3

DOI: 10.37143/2786-7730-2024-4(82)3

БІБЛІОГРАФІЯ за ДСТУ: Саєнко А. М., Акімов О. В., Пека М. Ю., Лобченко О. В., Дубінін Д. С., Балацький В. М. Дослідження плейотропного ефекту гена вертнину (VRTN) на продуктивні ознаки свиней. Свинарство і агропромислове виробництво : міжвідом. темат. наук. зб. / Ін-т свинарства і АПВ НААН. Полтава, 2024. Вип. 4(82). С. 38-49. doi: 10.37143/2786-7730-2024- 4(82)3

А. М. Саєнко, к. с.-г. н., ст. дослідник, в. о. зав. лаб. генетики,
ORCID:https://orcid.org/0000-0002-0527-5367
E-mail:saenko_artem@meta.ua
Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН вул. Шведська Могила, 1, м. Полтава, Україна, 36013 О. В. Акімов, к. с.-г. н., старший науковий співробітник, пр. н. с. лаб. розведення та селекції свиней,
ORCID:https://orcid.org/0000-0002-1938-0459
E-mail:akimov.kharkiv@gmail.com
Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН вул. Шведська Могила, 1, м. Полтава, Україна, 36013 ННЦ «Інститут експериментальної і клінічної ветеринарної медицини» вул. Григорія Сковороди, 83, м. Харків, Україна, 61023
М. Ю. Пека, к. н. с. лаб. генетики,
ORCID:https://orcid.org/0000-0003-0612-1164
E-mail:pekapoltava@gmail.com
Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН вул. Шведська Могила, 1, м. Полтава, Україна, 36013
О. В. Лобченко, лаборант,
ORCID:https://orcid.org/0009-0006-8662-2012
E-mail:oleksandra.lobchenko@gmail.com
Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН вул. Шведська Могила, 1, м. Полтава, Україна, 36013
Д. С. Дубінін, док. філ., н. с. лаб. годівлі, фізіології та здоров’я тварин,
ORCID:https://orcid.org/0000-0002-5547-1614
E-mail:dmytrudubinin4@gmai.com
2Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН вул. Шведська Могила, 1, м. Полтава, Україна, 36013
В. М. Балацький, д. с.-г. н., професор головний науковий співробітник лаб. генетики,
ORCID:https://orcid.org/0000-0002-6034-3852
E-mail:vnbalatsky@gmail.com
Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН вул. Шведська Могила, 1, м. Полтава, Україна, 36013

Анотація

Дослідження плейотропних ефектів генів має важливе значення для оптимізації стратегій розведення сільськогосподарських тварин та підвищення їх продуктивності. Ген вертнину (VRTN) є кандидатним геному у QTL на 7-й хромосомі свині (SSC7), який впливає на кількість грудних хребців та чинить плейотропний ефект на кількість сосків і довжину тіла. Проте потенційний плейотропний вплив цього гена на інші ознаки продуктивності залишається недостатньо вивченим. Враховуючи наслідки генетичного добору для розведення тварин, важливо дослідити, чи впливають специфічні поліморфізми в гені VRTN на додаткові фенотипні ознаки, тим самим допомагаючи в уточненні критеріїв добору. Метою цього дослідження було визначення генетичної структури популяції свиней української великої білої породи за поліморфізмом g.20311_20312ins291 гена VRTN та встановлення його з в ’язків з продуктивними ознаками, зокрема масою туші, товщиною шпику та масою окосту. Методи. Дослідження проводили на свинях української великої білої породи. Виділення ДНК проводили за допомогою реактиву «Chelex 100». Генотипування за поліморфізмом g.20311_20312ins291 у гені VRTN проводили за допомогою ампліфікації в полімеразній ланцюговій реакції (ПЛР) з подальшим електрофоретичним розділенням в агарозному гелі. Статистичний аналіз включав однофакторний дисперсійний аналіз з post hoc тестом Тьюкі для оцінки асоціацій між генотипами (WW, WQ, QQ) і показниками продуктивності. Результати генотипування показали, що в досліджуваній популяції переважав алель дикого типу (W) з частотою 0,6, тоді як мутантний алель (Q) мав частоту 0,4. Аналіз асоціації виявив значний зв ’язок між поліморфізмом g.20311_20312ins291 і масою туші (p = 0,004). Свині з генотипом WQ мали статистично більшу масу туші перед забоєм, ніж тварини з гомозиготними генотипами WW і QQ. Не було виявлено статистично значущого зв ’язку між поліморфізмом і масою окосту або товщиною шпику (р > 0,05), хоча тварини з генотипом WQ демонстрували дещо вищі середні значення цих ознак. Висновки. Результати підтверджують, що ген VRTN може чинити плейотропний вплив на продуктивність свиней, зокрема на масу туші. Враховуючи отримані тенденції до статистичної достовірності щодо результатів асоціацій гена VRTN з масою окосту та товщиною шпику, доцільно продовжити дослідження, щоб прояснити повний спектр ефектів гена VRTN. У майбутніх дослідженнях доцільно також з ’ясувати потенційний плейотропний ефект гена VRTN на інші ознаки продуктивності, наприклад, такі як параметри якості м ’яса.

Ключові слова: плейотропний ефект, вертнин, селекція, генотипування, свині, гени, поліморфізм

БІБЛІОГРАФІЯ

  • 1. Balatsky V. N., Oliinychenko Y. K., Buslyk T. V. Bankovska I. B., Korinnyi S. N., Saienko A. M., Pochernyaev, K. F. Associations of QTL Region Genes of Chromosome 2 with Meat Quality Traits and Productivity of the Ukrainian Large White Pig Breed. Cytology & Genetics. 2021. Vol. 55. P. 53-62. doi: 10.3103/S0095452721010023
  • 2. Ernst C. W., Steibel J. P. Molecular advances in QTL discovery and application in pig breeding. Trends in Genetics : TIG. 2013. Vol. 29(4). P. 215-224. doi: 10.1016/j .tig.2013.02.002
  • 3. Rothschild M. F., Hu Z. L., Jiang Z. Advances in QTL mapping in pigs. Intern. J. o f Biological Sci. 2007. Vol. 3(3). P. 192-197. doi: 10.7150/ijbs.3.192
  • 4. Carter A. J., Nguyen A. Q. Antagonistic pleiotropy as a widespread mechanism for the maintenance of polymorphic disease alleles. BMC Medical Genetics, 2011. Vol. 12. Article 160. doi: 10.1186/1471-2350-12-160
  • 5. Lobo І. Pleiotropy: One Gene Can Affect Multiple Traits. Nature Education. 2008. Vol. 1(1), 10. URL: https://www.nature.com/scitable/topicpage/pleiotropy-onegene-can-affect-multiple-traits-569/ (date of access: 20.10.2024).
  • 6. Reissmann M., Ludwig A. Pleiotropic effects of coat colour-associated mutations in humans, mice and other mammals. Seminars in Cell & Developmental Biology. 2013. Vol. 24(6-7). P. 576-586. doi: 10.1016/j.semcdb.2013.03.014
  • 7. Zhang J. Patterns and evolutionary consequences of pleiotropy. Annual review of Ecology, Evolution, and Systematics. 2023. Vol. 54. P. 1-19. doi: 10.1146/annurevecolsys-022323-083451
  • 8. Zhang Z., Wang Z., Yang Y., Zhao J., Chen Q., Liao R., Chen Z., Zhang X., Xue M., Yang H., Zheng Y., Wang Q., Pan Y. Identification of pleiotropic genes and gene sets underlying growth and immunity traits: a case study on Meishan pigs. Animal: an intern. J. o f Animal Bioscience. 2016. Vol. 10(4). P. 550-557. doi: 10.1017/S1751731115002761
  • 9. Nagamine Y., Pong-Wong R., Visscher P. M., Haley C. S. Detection of multiple quantitative trait loci and their pleiotropic effects in outbred pig populations. Genetics, Selection, Evolution : GSE. 2009. Vol. 41(1). P. 44. doi: 10.1186/1297-9686-41-44.
  • 10. Duan Y., Zhang H., Zhang Z., Gao J., Yang J., Wu Z., Fan Y., Xing Y., Li, L., Xiao S., Hou Y., Ren J., Huang L. VRTN is Required for the Development of Thoracic Vertebrae in Mammals. Intern. J. o f biological Sci. 2018. Vol. 14(6). P. 667-681. doi: 10.7150/ijbs.23 815
  • 11. Yang J., Huang L., Yang M., Fan Y., Li L., Fang S., Deng W., Cui L., Zhang Z., Ai H., Wu Z., Gao J., Ren J. Possible introgression of the VRTN mutation increasing vertebral number, carcass length and teat number from Chinese pigs into European pigs. Scientific Reports. 2016. Vol. 6. 19240. doi: 10.1038/srep19240
  • 12. Fontanesi L., Scotti E., Buttazzoni L., Dall’Olio S., Russo V. Investigation of a Short Interspersed Nuclear Element Polymorphic Site in the Porcine Vertnin Gene: Allele Frequencies and Association Study With Meat Quality, Carcass and Production Traits in Italian Large White pigs. Italian J. o f Animal Sci. 2014. Vol. 13(1). doi: 10.4081/ijas.2014.3090
  • 13. Hirose K., Ito T., Fukawa K., Arakawa A., Mikawa S., Hayashi, Y., Tanaka K. Evaluation of effects of multiple candidate genes (LEP, LEPR, MC4R, PIK3C3, and VRTN) on production traits in Duroc pigs. Animal Sci. J. = Nihon chikusan Gakkaiho. 2014. Vol. 85(3). P. 198-206. doi: 10.1111/asj.12134
  • 14. Jiang N., Liu C., Lan T., Zhang Q., Cao Y., Pu G., Niu P., Zhang Z., Li Q., Zhou J., Li X., Hou L., Huang R., Li P. Polymorphism of VRTN Gene g.20311_20312ins291 Was Associated with the Number of Ribs, Carcass Diagonal Length and Cannon Bone Circumference in Suhuai Pigs. Animals : an open access J. fromMDPI. 2020. Vol. 10(3). 484. doi: 10.3390/ani10030484
  • 15. Li T., Wan P., Lin Q., Wei C., Guo K., Li X., Lu Y., ZhangZ., Li J. GenomeWide Association Study Meta-Analysis Elucidates Genetic Structure and Identifies Candidate Genes of Teat Number Traits in Pigs. Intern. J. o f Molecular Sci. 2023. Vol. 25(1). 451. doi: 10.3390/ijms25010451
  • 16. Nakano H., Sato S., Uemoto Y., Kikuchi T., Shibata T., Kadowaki H., Kobayashi E., Suzuki K. Effect of VRTN gene polymorphisms on Duroc pig production and carcass traits, and their genetic relationships. Animal Sci. J. = Nihon chikusan Gakkaiho. 2015. Vol. 86(2). P. 125-131. doi: 10.1111/asj.12260
  • 17. Rohrer G. A., Nonneman D. J., Wiedmann R. T., Schneider J. F. A study of vertebra number in pigs confirms the association of vertnin and reveals additional QTL. BMC genetics. 2015. Vol. 16. 129. doi: 10.1186/s12863-015-0286-9
  • 18. Fan Y., Xing Y., Zhang Z., Ai H., Ouyang Z., Ouyang J., Yang M., Li P., Chen Y., Gao J., Li L., Huang L., Ren J. A further look at porcine chromosome 7 reveals VRTN variants associated with vertebral number in Chinese and Western pigs. PloS One. 2013. Vol. 8(4). e62534. doi: 10.1371/journal.pone.0062534
  • 19. Walsh P. S., Metzger D. A., Higuchi R. Chelex 100 as a Medium for Simple Extraction of DNA for PCR-Based Typing from Forensic Material. BioTechniques. 2013. Vol. 54(3). P. 134-139. doi: 10.2144/000114018
  • 20. Garibyan L., Avashia N. Polymerase chain reaction. The J. o f Investigative Dermatology. 2013. Vol. 133(3). P. 1-4. doi: 10.1038/jid.2013.1
  • 21. Lorenz T. C. Polymerase chain reaction: basic protocol plus troubleshooting and optimization strategies. J. o f Visualized Experiments : JoVE. 2012. Vol. 63. e3998. doi: 10.3791/3998
  • 22. Waters D. L., Shapter F. M. The polymerase chain reaction (PCR): general methods. Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.). 2014. № 1099. P. 65-75. doi: 10.1007/978-1 -62703 -715-0_7
  • 23. Hong S. T., Thi V. N., Duy P. P., Duc L. D., Kim D. P., Phuong G. N. T., Minh T. N. N., Hoang T. N. Polymorphism of candidate genes related to the number of teat, vertebrae and ribs in pigs. Advances in Animal and Vet. Sci. 2020. Vol. 8(3). P. 229-233. doi: 10.17582/journal.aavs/2020/8.3.229.233
  • 24. Polasik D., Tyra M., Szyndler-N^dza M., Korpal A., Wozniak-M^ch K., Terman A. Relationship between VRTN gene polymorphism and growth, slaughter and meat quality traits in three polish pig breeds. Cienc. Agrotec. 2018. Vol. 42(5). P. 540­ 549. doi: 10.1590/1413-70542018425020818
  • 25. Hirose K., Mikawa S., Okumura N., Noguchi G., Fukawa K., Kanaya N., Mikawa A., Arakawa A., Ito T., Hayashi Y., Tachibana F., Awata T. Association of swine vertnin (VRTN) gene with production traits in Duroc pigs improved using a closed nucleus breeding system. Animal Sci. J. 2013. Vol. 84(3). P. 213-221. doi: 10.1111/j.1740-0929.2012.01066.x