Гены Y-хромосомы быков могут помочь улучшить фертильность стада

Исследователи обнаружили, что Y-хромосомы крупного рогатого скота содержат больше генов и являются более активными, чем Y-хромосомы других приматов.

Это открытие может помочь биологам лучше понять эволюцию крупного рогатого скота и других млекопитающих, а также позволит животноводам и фермерам улучшить поддержание и повышение фертильности в отрасли, заявил Ваньшэн Лю, доцент геномики животных из Университета штата Пенсильвания.

Ключевые результаты исследования:

• Идентифицировано 1 274 гена в мужской специфической области Y-хромосомы быка. Для сравнения, в Y-хромосомах различных приматов насчитывается от 31 до 78 генов.
• Гены бычьей Y-хромосомы оказались значительно более активными в транскрипции (первом шаге экспрессии генов) по сравнению с другими млекопитающими.
• Помимо 1 274 генов, кодирующих белки, обнаружено 375 новых семейств некодирующих генов на Y-хромосоме, которые преимущественно экспрессируются на разных стадиях развития семенников.

Научное значение:

Эти данные противоречат традиционному взгляду, согласно которому Y-хромосома в основном гетерохроматична, содержит мало генов и обладает низкой транскрипционной активностью. Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что генетическая изоляция и специфическая для линии эволюция привели к уникальной структуре бычьей Y-хромосомы.

Практическое применение для животноводства:

Поскольку Y-хромосома присутствует только у самцов, гены, связанные с семенниками и определяющие мужскую фертильность, передаются напрямую по мужской линии. В настоящее время селекция быков часто основана на физических характеристиках (например, размер семенников) из-за недостатка знаний о роли генов Y-хромосомы.

Понимание генетического разнообразия Y-хромосомы может стать новым инструментом для управления стадом. Например, родословная большинства быков в современных стадах голштинской породы прослеживается на сотню лет назад всего до нескольких производителей, что потенциально влияет на фертильность и выживаемость породы.

Методология:

Ученые проанализировали экспрессию всех генов, сцепленных с Y-хромосомой, в течение жизни быка (после рождения, в период полового созревания и после созревания), используя комплементарную ДНК (кДНК) из ткани семенников.

Это исследование вносит значительный вклад в завершение проекта по секвенированию генома быка, поскольку первоначальная последовательность, опубликованная в 2009 году, была получена от самки. Работа поддержана Министерством сельского хозяйства США.