Досліджено особливості генетичної структури попу-ляції великої рогатої худоби голштинської породи, яка розводиться в Україні, за локусами бета-казеїну та фактору некрозу пухлини альфа. За використання методів алель-специфічної ПЛР (AS-PCR) та ПЛР з рестрикційним аналізом (PCR-RFLP) проаналізовано поліморфізм гену бета-казеїну (CSN2) за алельними варіантами А1 та А2 та фактору некрозу пухлини альфа (TNF-α) за SacI-поліморфізмом у промоторній ділянці гену (маркерна мутація –824 A>G) та RsaI-поліморфізмом у четвертому екзоні. Доведено, що обидва локуси є поліморфними у дослідній популяції корів. За кожним з поліморфних локусів встановлені основні генетико-популяційні параметри популяції корів голштинської породи. За локусом CSN2 встановлено суттєве превалювання частоти алелю А2 над А1 (0,78 проти 0,22). За SacI- та RsaI поліморфізмом TNF-α виявлено максимальні (1,980 та 1,988) значення рівня поліморфності локусу (кількість ефективних алелів). За обома мутаціями в гені TNF-α встановлений фактичний паритет за значенням частот відповідних алелів (0,55 та 0,45 для SacI-поліморфізму; 0,54 та 0,46 для RsaI-поліморфізму). За RsaI-поліморфізмом у четвертому екзоні TNF-α у дослідній популяції тварин зафіксовано відхилення від стану генетичної рівноваги за Харді-Вайнбергом, виявлений суттєвий ексцес гетерозиготних особин (25 %). За результатами аналізу параметрів молочної продуктивності особин із різними генотипами за локусом CSN2 з’ясовано, що особини з генотипом A2A2 характеризуються більшими значеннями стандартного надою у порівнянні з особинами з генотипом А1А1 (p = 0,042). За SacI- та RsaI-поліморфізмом гену TNF-α вірогідних відмінностей за параметром стандартного надою за дві лактації між особинами з різними генотипами не виявлено.
Ключові слова: поліморфізм, ген, маркер, селекція, велика рогата худоба, бета-казеїн, рестрикція
Повний текст та додаткові матеріали
У вільному доступі: PDFЦитована література
Antonopoulos, D., Vougiouklaki, D., Laliotis, G.P., Tsironi, T., Valasi, I., Chatzilazarou, A., Halvatsiotis, P., and Houhoula, D., Identification of polymorphisms of the CSN2 gene encoding β-casein in greek local breeds of cattle, Vet. Sci., 2021, vol. 8, p. 257. https://doi.org/10.3390/vetsci8110257
Bojarojć-Nosowicz, B., Kaczmarczyk, E., Stachura, A., and Kotkiewicz, M., Polymorphism in the promoter region of the tumor necrosis factor-alpha gene in cattle herds naturally infected and uninfected with the Bovine Leukemia Virus, Pol. J. Vet. Sci., 2011, vol. 14, no. 4, pp. 671—673. https://doi.org/10.2478/v10181-011-0101-0
Bojarojć-Nosowicz, B., Kaczmarczyk, E., and Jastrzebska, A., Relationship between polymorphism in the tumour necrosis factor-alpha gene and selected indices and cell subpopulations in naturally bovine leukaemia virus-infected and healthy cows, Vet. Med., 2018, vol. 63, no. 3, pp. 101—109. https://doi.org/10.17221/135/2017-VETMED
Brajnik, Z. and Ogorevc, J., Candidate genes for mastitis resistance in dairy cattle: a data integration approach, J. Anim. Sci. Biotechnol., 2023, vol. 14, p. 10. https://doi.org/10.1186/s40104-022-00821-0
Cheng, Y., Huang, C.S., and Tsai, H.-J., Relationship of bovine TNF-α gene polymorphisms with the risk of bovine tuberculosis in Holstein cattle, J. Vet. Med. Sci., 2016, vol. 78, no. 5, pp. 727–732. https://doi.org/10.1292/jvms.15-0506
Cieślińska, A., Fiedorowicz, E., Zwierzchowski, G., Kordulewska, N., Jarmołowska, B., and Kostyra, E., Genetic polymorphism of β-casein gene in polish red cattle—preliminary study of A1 and A2 frequency in genetic conservation herd, Animals (Basel), 2019, vol. 9, no. 6, p. 377. https://doi.org/10.3390/ani9060377
Cieślińska, A., Fiedorowicz, E., Rozmus, D., Sienkiewicz-Szłapka, E., Jarmołowska, B., and Kamiński, S., Does a little difference make a big difference? Bovine β-casein A1 and A2 variants and human health—an update, Int. J. Mol. Sci., 2022, vol. 23, p. 15637. https://doi.org/10.3390/ijms232415637
Dai, R., Fang, Y., Zhao, W., Liu, S., Ding, J., Xu, K., Yang, L., He, C., Ding, F., and Meng, H., Identification of alleles and genotypes of beta casein with DNA sequencing analysis in Chinese Holstein cow, J. Dairy Res., 2016, vol. 83, no. 3, pp. 312–316. https://doi.org/10.1017/S0022029916000303
Fernández-Rico, S., Mondragón, A.D.C., López-Santamarina, A., Cardelle-Cobas, A., Regal, P., Lamas, A., Ibarra, I.S., Cepeda, A., and Miranda, J.M., A2 milk: new perspectives for food technology and human health, Foods., 2022, vol. 11, no. 16, p. 2387. https://doi.org/10.3390/foods11162387
Gogoi, A., Das, B., Chabukdhara, P., Phookan, A., and Phangchopi, D., Livestock breeding for disease resistance: a perspective review, Agric. Rev., 2021, vol. 43, pp. 116–121. https://doi.org/10.18805/ag.R-2169
Grażyna, S., Korwin-Kossakowska Pawlik, A., Hameed, A., Abdel, K.G., and Jolanta, O., Genetic basis of mastitis resistance in dairy cattle—A review, Ann. Anim. Sci., 2013, vol. 13, no. 4, pp. 663–673. https://doi.org/10.2478/aoas-2013-0043
Hanusová, E., Huba, J., Oravcová, M., Polák, P., and Vrtková, I., Genetic variants of beta-casein in Holstein dairy cattle in Slovakia, Slovak J. Anim. Sci., 2010, vol. 43, no. 2, pp. 63–66.
Higuchi, M., Miyashita, N., and Awata, T., Rapid communication: a PCR-RFLP in the coding region of the bovine tumor necrosis factor-µ locus, J. Anim. Sci., 1999, vol. 77, no. 12, pp. 3400–3401. https://doi.org/10.2527/1999.77123400x
Ivanković, A., Pećina, M., Ramljak, J., and Pašić, V, Genetic polymorphism and effect on milk production of CSN2 gene in conventional and local cattle breeds in Croatia, Mljekarstvo, 2021, vol. 71, no. 1, pp. 3–12. https://doi.org/10.15567/mljekarstvo.2021.0101
Jiménez-Montenegro, L., Alfonso, L., Mendizabal, J.A., and Urrutia, O., Worldwide research trends on milk containing only A2 β-casein: A bibliometric study, Animals, 2022, vol. 12, no. 15, p. 1909. https://doi.org/10.3390/ani12151909
Kamiński, S., Zabolewicz, T., Oleński, K., and Babuchowski, A., Long-term changes in the frequency of beta-casein, kappa-casein and beta-lactoglobulin alleles in Polish Holstein-Friesian dairy cattle, Anim. Feed Sci., 2023, vol. 32, no. 2, pp. 205–210. https://doi.org/10.22358/jafs/157531/2023
Kaskous, S., A1- and A2-milk and their effect on human health, J. Food Eng. Technol., 2020, vol. 9, no. 1, pp. 15–21. https://doi.org/10.32732/jfet.2020.9.1.15
Kay, S.I.S., Delgado, S., Mittal, J., Eshraghi, R.S., Mittal, R., and Eshraghi, A.A., Beneficial effects of milk having A2 β-casein protein: myth or reality?, J. Nutr., 2021, vol. 151, no. 5, pp. 1061–1072. https://doi.org/10.1093/jn/nxaa454
Konnai, S., Usui, T., Ikeda, M., Kohara, J., Hirata, T., Okada, K., Ohashi, K., and Onuma, M., Tumor necrosis factor-alpha genetic polymorphism may contribute to progression of bovine leukemia virus-infection, Microbes Infect., 2006, vol. 8, no. 8, pp. 2163–2171. https://doi.org/10.1016/j.micinf.2006.04.017
Kuellenberg de Gaudry, D., Lohner, S., Bischoff, K., Schmucker, C., Hoerrlein, S., Roeger, C., and Meerpohl, J.J., A1- and A2 beta-casein on health-related outcomes: a scoping review of animal studies, Eur. J. Nutr., 2021, vol. 61, no. 1, pp. 1–21. https://doi.org/10.1007/s00394-021-02551-x
Kulibaba, R., Sakhatskyi, M., and Liashenko, Yu., Comparative analysis of A1 and A2 allele detection efficiency for bovine CSN2 gene by AS-PCR methods, Acta Biochim. Pol., 2023, vol. 70, no. 1, pp. 205–209. https://doi.org/10.18388/abp.2020_6530
Kumar, A., Singh, R.V., Chauhan, A., Ilayakumar, K., Kumar, S., Kumar, A., and Bhushan, B., Genetic association analysis reveals significant effect of β-casein A1/A2 loci on production & reproduction traits in Frieswal crossbred cows, Biol. Rhythm Res., 2019, no. 8, pp. 1–14. https://doi.org/10.1080/09291016.2019.1571705
Kumar, R., Kadirvel, G., Das, M., Puro, K., Katiyar, R., Singh, M., Lyngdoh, E., and Mishra, V.K., A1 and A2 Milk: Myth vs. Reality – A mini review, Indian J. Hill Farming., 2021, vol. 34, no. 2, pp. 249—254.
Ladyka, V., Pavlenko, Y., and Sklyarenko, Y., β-casein gene polymorphism use in terms of brown dairy cattle preservation, Arch. Zootec., 2021, vol. 70, no. 269, pp. 88–94. https://doi.org/10.21071/az.v70i269.5422
Mencarini, I.R., Woodford, K.B., and Old, K.M., Comparing herd selection strategies for A2 beta-casein, Proc. N. Z. Soc. Anim. Prod., 2013, vol. 73, pp. 149–154.
Miluchová, M., Gábor, M., and Candrák, J., The effect of the genotypes of the CSN2 gene on test-day milk yields in the Slovak Holstein cow, Agriculture, 2023, vol. 13, no. 1, p. 154. https://doi.org/10.3390/agriculture13010154
Mohsen, T.U. and Al-Khuzai, H.M.H., Effect of TNF-α gene polymorphism on fertility insufficiency in Holstein cows, Int. J. Health Sci., 2022, vol. 6, no. S4, pp. 8066–8070. https://doi.org/10.53730/ijhs.v6nS4.10411
Mrode, R., Ojango, J.M.K., Okeyo, A.M., and Mwacharo, J.M., Genomic selection and use of molecular tools in breeding programs for indigenous and crossbred cattle in developing countries: current status and future prospects, Front. Genet., 2019. vol. 9, p. 694. https://doi.org/10.3389/fgene.2018.00694
Olenski, K., Kamiński, S., Szyda, J., and Cieslinska, A., Polymorphism of the beta-casein gene and its associations with breeding value for production traits of Holstein-Friesian bulls, Livestock Sci., 2010, vol. 131, no. 1, pp. 137–140. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2010.02.023
Pal, A. and Chakravarty, A.K., Disease resistance for different livestock species, in Genetics and Breeding for Disease Resistance of Livestock, 2020, pp. 271–296. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816406-8.00019-X
Peakall, R. and Smouse, P.E., GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research—an update, Bioinformatics, 2012, vol. 28, pp. 2537–2539. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts460
Ristanic, M., Glavinic, U., Vejnovic, B., et al., Beta-casein gene polymorphism in Serbian Holstein-Friesian cows and its relationship with milk production traits, Acta Vet., 2020, vol. 70, no. 4, pp. 497–510. https://doi.org/10.2478/acve-2020-0037
Şahin, O., Boztepe, S., and Aytekin, I., A1 and A2 bovine milk, the risk of beta-casomorphin-7 and its possible effects on human health: (I) A1 and A2 milk and the risk of beta-casomorphin-7, Selcuk J. Agric. Food Sci., 2018, vol. 32, no. 3, pp. 632–639. https://doi.org/10.15316/SJAFS.2018.146
Saranya, G.N., de Jong, E., Schenkel, F.S., Fonseca, P.A.S., Chud, T.C.S., Powell, D., Wachoski-Dark, G., Ronksley, P.E., Miglior, F., Orsel, K., and Barkema, H.W., Underlying genetic architecture of resistance to mastitis in dairy cattle: a systematic review and gene prioritization analysis of genome-wide association studies, J. Dairy Sci., 2023, vol. 106, no. 1, pp. 323–351. https://doi.org/10.3168/jds.2022-21923
Sattar, H., Firyal, S., Awan, A.R., Rehman, H.U., Hasni, M.S., and Aqib, A.I., Genetic association of bovine TNF-α gene polymorphism with clinical and sub-clinical mastitis in Sahiwal cows, Pak. J. Zool., 2019, vol. 15, no. 6, pp. 1–4. https://doi.org/10.17582/journal.pjz/2019.51.6.sc2
Sebastiani, C., Arcangeli, C., Ciullo, M., Torricelli, M., Cinti, G., Fisichella, S., and Biagetti, M., Frequencies evaluation of β-casein gene polymorphisms in dairy cows reared in Central Italy, Animals, 2020, vol. 10, no. 2, p. 252. https://doi.org/10.3390/ani10020252
Sebastiani, C., Arcangeli, C., Torricelli, M., Ciullo,M., D’avino, N., Cinti, G., Fisichella, S., and Biagetti, M., Marker-assisted selection of dairy cows for β-casein gene A2 variant, Ital. J. Food Sci., 2022, vol. 34, no. 2, pp. 21–27. https://doi.org/10.15586/ijfs.v34i2.2178
Singh, U., Deb, R., Alyethodi, R.R., Alex, R., Kumar, S., Chakraborty, S., and Sharma, A., Molecular markers and their applications in cattle genetic research: a review, Biomarkers Genomic Med., 2014, vol. 6, no. 2, pp. 49–58. https://doi.org/10.1016/j.bgm.2014.03.001
Soyudal, B., Ardicli, S., Samli, H., Dincel, D., and Balci, F., Association of polymorphisms in the CSN2,CSN3, LGB and LALBA genes with milk production traits in Holstein cows raised in Turkey, J. Hellenic Vet. Med. Soc., 2019, vol. 69, no. 4, pp. 1271–1282. https://doi.org/10.12681/jhvms.19617
Suprovych, T.M., Salyha, Yu.T., Suprovych, M.P., Fedorovych, E.I., Fedorovych, V.V., and Chornyj, I.O., Genetic polymorphism of BoLA-DRB3.2 locus in Ukrainian cattle breeds, Cytol. Genet., 2022, vol. 56, no. 4, pp. 319–330. https://doi.org/10.3103/S0095452722040089
Thirupathy, V.R., Pramod, S., Lasna, S., and Bibin, B., Impact of A1/A2 milk on health: facts and implications, Dairy Vet. Sci. J., 2019, vol. 9, no. 3, p. 555761. https://doi.org/10.19080/JDVS.2019.09.555761
Thiruvengadam, M., Venkidasamy, B., Thirupathi, P., Chung, I.M., and Subramanian, U., β-Casomorphin: a complete health perspective, Food Chem., 2020, vol. 337, p. 127765. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127765
Wakchaure, R., Ganguly, S., Praveen, P.K., Kumar, A., and Sharma, S., Marker assisted selection (MAS) in animal breeding: a review, J. Drug Metab. Toxicol., 2015, vol. 6, p. e127. https://doi.org/10.4172/2157-7609.1000e127
Weigel, K.A. and Shook, G.E., Genetic selection for mastitis resistance, Vet. Clin. North Am.: Food Anim. Pract., 2018, vol. 34, no. 3, pp. 457–472. https://doi.org/10.1016/j.cvfa.2018.07.001
Wojdak-Maksymiec, K., Szyda, J.,and Strabel,T., Paritydependent association between TNF-α and LTF gene polymorphisms and clinical mastitis in dairy cattle, BMC Vet. Res., 2013, vol. 9, p. 114. https://doi.org/10.1186/1746-6148-9-114
Yudin, N.S., Aitnazarov, R.B., Voevoda, M.I., Gerlinskaya, L.A., and Moshkin, M.P., Association of polymorphism harbored by tumor necrosis factor alpha gene and sex of calf with lactation performance in cattle, Asian-Australas. J. Anim. Sci., 2013, vol. 26, no. 10, pp. 1379–1387. https://doi.org/10.5713/ajas.2013.13114
Zalewska, M., Puppel, K., and Sakowski, T., Associations between gene polymorphisms and selected meat traits in cattle—a review, Anim. Biosci., 2021, vol. 34, no. 9, pp. 1425–1438. https://doi.org/10.5713/ab.20.0672