Полногеномное секвенирование быков ключевых мясных и молочных пород
Международный консорциум «Проект 1000 бычьих геномов» ставит целью ускорить селекцию на желательные признаки у крупного рогатого скота, одновременно улучшая здоровье и благополучие животных. Результаты первой фазы проекта, основанной на полногеномном секвенировании 234 быков-производителей, чьи прямые потомки исчисляются десятками миллионов, опубликованы в журнале Nature Genetics.
По мнению исследователей, селекционные программы могут использовать эту информацию для сокращения или искоренения наследственных заболеваний и повышения эффективности производства молока и говядины.
Секвенированные быки представляют четыре наиболее коммерчески важные породы. Ученые из Технического университета Мюнхена (TUM) предоставили данные по 43 быкам породы флекви (Fleckvieh), распространившейся с Баварских Альп на все континенты. Оценочная мировая популяция дойных коров этой породы — 40 миллионов голов. От широко распространенной популяции голштинско-фризской породы (Holstein-Friesian) были получены полногеномные последовательности 129 быков, имеющих более шести миллионов дочерей на молочных фермах. Порода джерси была представлена данными 15 быков. В анализ также были интегрированы ранее опубликованные геномные последовательности 47 животных абердин-ангусской породы (Angus).
Современные методы селекции в сочетании с развитием технологий секвенирования генома и биоинформатики сделали лучшее предсказание наследуемых признаков не только достижимым, но и экономически эффективным на основе относительно небольшого числа особей. Отбор быков-производителей в скотоводстве интенсивен, а широкое использование искусственного осеменения означает, что сотни тысяч животных могут быть потомками одного быка. Имея последовательности предков, селекционеры получают инструмент, позволяющий экстраполировать эту информацию на многочисленных потомков с помощью доступных ДНК-микрочипов.
Персональная геномика для животноводства
На основе полногеномного секвенирования отобранных быков — с идентификацией в общей сложности 28,3 миллиона вариантов — исследователи начали создавать базу данных генотипов. Это, в свою очередь, позволяет проводить полногеномные ассоциативные исследования и геномное предсказание на основе последовательностей. В результате мутации, негативно влияющие на здоровье, благополучие и продуктивность животных, могут быть быстро идентифицированы.
Уже на первой фазе проекта ученые видят доказательства того, что этот подход может помочь фермерам удовлетворить растущий спрос на продукцию. Они протестировали полезность базы данных, выявив рецессивные мутации, связанные с эмбриональной смертностью и летальным скелетным нарушением. Кроме того, полногеномные ассоциативные исследования идентифицировали варианты, связанные с конкретными фенотипами, такими как высокое содержание жира в молоке и кудрявая шерсть, наследуемая некоторыми животными породы флекви.
За 10 000 лет разведения крупного рогатого скота это действительно нечто новое. «Полногеномное секвенирование животных-основателей в таком масштабе беспрецедентно для видов домашнего скота», — говорит профессор Руди Фрис, заведующий кафедрой животноводства TUM. — «Наши результаты закладывают основу для индивидуализированной генетики крупного рогатого скота, можно сказать, "персональной геномики" для коров».
Во всем мире потребительский спрос на говядину и молочные продукты меняется, но не уменьшается. Стремясь удовлетворить будущие потребности селекционеров, в проект «1000 бычьих геномов» вовлечены ученые из Австралии, Канады, Дании, Франции, Германии, Нидерландов и США.