Программа BR22885681 – Совершенствование существующих приемов управления генетическими ресурсами адайских и кустанайских лошадей с сохранением генофонда кустанайской породы

Наименование программы: BR22885681 «Совершенствование существующих приемов управления генетическими ресурсами адайских и кустанайских лошадей с сохранением генофонда кустанайской породые»

Вид финансирования: ПЦФ Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан

Заявитель: ТОО «Казахский научно-исследовательский институт животноводства и кормопроизводства»

Научный руководитель: Тореханов А.А., доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Период реализации: 2024-2026 гг.

Актуальность

Одной из важнейших проблем является оценка значимости породного состава лошадей Республики и расширение ареала отечественных лошадей кустанайской пород.

Кустанайская порода лошадей отличалась универсальным направлением использования. Однако, в процессе развития породы под воздействием паратипических факторов её генеалогическая структура заметно изменилась, также прослеживаются значительные изменения в телосложении, резвости и других племенных качеств. Все это определяет необходимость её постоянного мониторинга.

Успешное ведение селекции, как с породой, так и с отдельными субпопуляциями невозможно без разработки основных направлений дальнейшего развития.

В связи с этим для кустанайской породы лошадей нами начата разработка новых, эффективных технологических мероприятий. В конном заводе ТОО "Қазақ Тұлпары" и других сельхозформированиях будут разработаны и внедрены дополнительные этапы в существующую технологию кормления и содержания.

В 2023 году в институт интеллектуальной собственности, в рамках инновационных проектов в области агропромышленного комплекса Мангистауской области «Определение генетической структуры популяции адайских лошадей на основе современных технологий генотипирования, формирование и апробация новых линий, типов и породы» в рамках 019 бюджетной программы «Услуги по распространению и внедрению инновационного опыта» для осуществления мероприятий по апробации породы «Адай», были подведены итоги многолетних селекционно-племенных работ и поданы заявки на селекционное достижение: заводская линия «Ратторы-60», заводская линия «Бугабай киик коныр-98», заводская линия «Манап сұр-93», «Мангистауский внутрипородный продуктивный тип», «Адайский верховый внутрипородный тип» и порода лошадей «Адай».

При разработке данной программы сотрудниками ТОО «КазНИИЖиК» разработана, протестирована и используется программа анализа и расчета племенной ценности лошадей в методе BLUP. Отечественная программа не содержит заимствованного кода, имеет патентную чистоту и открыта для модификаций.

Цель

Сохранение генофонда кустанайской породы и совершенствование существующих приёмов управления генетическими ресурсами адайских и кустанайских лошадей.

Ожидаемые и достигнутые результаты

По задаче: «Разработка программного продукта, интегрирующая с действующими информационными системами по сбору, хранению, обработки данных племенных качеств адайской и кустанайской популяций лошадей».

В 2024 году будут отобраны лошади адайской и кустанайской популяции, отвечающиюх желательному типу в базовых хозяйствах, с изучением фенотипических и селекционно-генетических показателей.

Выбор и обоснование критериев статистических групп для поголовий лошадей на основе записи родословной для последующего анализа в BLUP (аналитическая модель).

Разработка формализованного описания фенотипов кустанайской и адайской пород для машинного анализа (база данных).

Разработка программы отбора животных по фенотипическим признакам (программа).

По задаче: «Формирование адайской популяций лошадей верхового и продуктивного направлении с целью создания новых селекционных достижений».

В 2024 году будут отобраны выдающиеся лошади адайской популяции верхового и продуктивного направлений в Мангистауской области для формирования новых линий. Бонитировка, отбор и подбор лошадей в каждой генеалогической линии жеребцов-производителей.

Предварительная оценка жеребцов по качеству потомства.

По задаче: «Валидация специфических генетических маркеров адайской и кустанайской популяции лошадей со скринингом на наличие генетически детерминированных заболеваний».

2024 году будут выбраны особи адайских и кустанайских лошадей для изучения методом полногеномного и SNP-генотипирования. Волосяные луковицы с фолликулами будут взяты у отобранных животных с разных ферм. Геномная ДНК будет извлечена у этих животных и подготовлена для генотипирования SNP с помощью массива K80. Определение частоты встречаемости специфических аллелей, ассоциированных с генетически детерминированных заболеваний, в адайской и кустанайской популяции лошадей.

По задаче: «Разработка панели генетических маркеров позволяющие раннее прогнозирование выносливости, скорости и резвости с дальнейшей валидацией разработанной методики на лошадях адайской и кустанайской популяции».

В 2024 году будет проводиться полногеномное SNP-генотипирование с использованием массива SNP K80 на iScan в лаборатории молекулярно-генетического анализа ТОО «Казахский научно-исследовательский институт животноводства и кормопроизводства».

Контроль качества генотипированных данных и подготовка данных для анализа генетических заболеваний и проведения GWAS.

Задача 1: «Разработка программного продукта, интегрирующая с действующими информационными системами по сбору, хранению, обработки данных племенных качеств адайской и кустанайской популяций лошадей».

Отобраны лошади адайской (317 голов) и кустанайской (179 голов) популяции, отвечающих желательному типу в базовых хозяйствах, с изучением фенотипических и селекционно-генетических показателей.

Проведено экспедиционное обследование поголовья кустанайских лошадей, имеющих племенной статус в Костанайской, Акмолинской, Карагандинской областях, идентифицировано по электронному чипу, тавру, описанию масти и отметин в племенных свидетельствах, выданных в палатах заводских пород лошадей.

Проведен выбор и обоснование критериев статистических групп для поголовий лошадей на основе записи родословной для последующего анализа в BLUP.

Статистические группы проявляются в макрооценке (оценке на уровне популяции) наследственного фактора в методе линейного несмещенного прогноза BLUP. Применение данного метода к популяциям лошадей требует ясного понимания причин появления дисперсии генетического вклада животного в его продуктивность при наличии нескольких статистических групп. Это приводит к необходимости оценки дисперсий отдельных групп. На другом уровне также исследуются точечные молекулярно-генетические характеристики отдельных животных.

Разработана база данных формализованного описания фенотипов кустанайской и адайской пород для машинного анализа.

По данной задаче разработана база данных на сайте КазНИИЖиК с возможностью внесения информации из первичного материала (область, район, наименование хозяйства, порода, тип, пол, идентификационный номер, кличка, номер тавра, масть, дата рождения, дата бонитировки, высота в холке, косая длина туловища, обхват груди, обхват пясти, живая масса, оценка по типу и происхождению, промеру и массе, экстерьеру, молочности, приспособительным качествам и по качеству потомства), фотометрического материала, разделения данных в разрезе различных показателей, которые можно получить в форме табличного отчета.

Разработана программа отбора животных по фенотипическим признакам.

Анализы данных производились в программной среде NEL, разработанной в КазНИИЖиК. Даная программная платформа имеет несколько релизов, предназначенных для различных видов поголовий. Внутри каждого релиза разработаны несколько их версий, что было обусловлено стремлением к увеличению числа выполняемых функций, вызванного расширением перечня решаемых задач. Для выполнения работ по настоящей задаче был использован релиз (NEL.meat.hr), разработанный для работы с поголовьем лошадей мясного направления.

Задача 2: «Формирование адайской популяций лошадей верхового и продуктивного направлении с целью создания новых селекционных достижений».

Отобраны выдающиеся лошади адайской популяции верхового и продуктивного направлений в Мангистауской области для формирования новых линий.

В результате экспедиционного обследования 9 хозяйств Мангистауской области занимающихся разведением лошадей породы Адай верхового и продуктивного направления отобраны выдающиеся лошади адайской популяции верхового и продуктивного направлений для формирования новых линий. Общее количество поголовья 317 голов, в т.ч.: жеребцов-производителей - 20, кобыл - 255, жеребчиков - 5, кобылок - 37.

Произведена бонитировка, отбор и подбор лошадей в каждой генеалогической линии жеребцов-производителей.

В результате бонитировки, отбора и подбора лошадей заложена работа по формированию новой генеалогической линии жеребца-производителя Адайского верхового внутрипородного типа Каракус-2005, с сыновьями Алмасторы-2015, Найзагай-2017 и Кулагер-2020.

Произведена предварительная оценка жеребцов по качеству потомства.

В результате предварительной оценки жеребцов по качеству потомства наиболее высокий средний балл по потомству показал жеребец-производитель Найзагай-2017, что обусловлено скорее всего тем, что у кобыл его косяка более высокая изменчивость по живой массе, равная 8,56.

Таким образом, результаты предварительной оценки жеребцов по качеству потомства позволили определить дальнейшие селекционные мероприятия, где потомки жеребцов-производителей Алмасторы-2015 и Найзагай-2017 будут контролироваться по росту и развитию для продолжения линейного разведения. Качество потомства жеребца производителя Кулагер-2020 будет оценено в течении последующих двух лет.

В целях установления резвостных показателей адайских лошадей верхового типа совместно с представителями Ассоциации ОЮЛ и ИП племенная порода лошади «АДАЙ” и областных сельхозорганов приняли участие в организации и проведении конного пробега на дистанции 100 км по Правилам FEI.

В соревнованиях приняли участие лошади различных пород в том числе:

Породы Адай 18 голов, помеси чистокровных пород - 3 головы.

Сотрудники Института вошли в состав судейской коллегии: из стран Оман, Йемен, Египет, Сирия и ОАЭ - 15 человек, Казахстан - 3 человека, два сотрудника ТОО «КазНИИЖиК» получили квалификацию международных ветеринарных судей FEI .

Задача 2: «Валидация специфических генетических маркеров адайской и кустанайской популяции лошадей со скринингом на наличие генетически детерминированных заболеваний».

Выбраны особи адайских и кустанайских лошадей для изучения методом полногеномного и SNP-генотипирования. Волосяные луковицы с фолликулами взяты у отобранных животных с разных ферм. Геномная ДНК извлечена у этих животных и подготовлена для генотипирования SNP с помощью массива K80.

В соответствии с целью проекта адайская и костанайская породы лошадей были генотипированы с использованием массива однонуклеотидных полиморфизмов Equine 80K и проведен статический анализ. Для выделения полногеномной ДНК были собраны 496 образцов волосяных луковиц с хвоста лошадей адайской и костанайской пород.

Генотипирование SNP проводилось с использованием чипа Equine 80K SNP на генетическом аппарате iScan. Первичный контроль качества SNP проводился с использованием программного обеспечения GenomeStudio, а для окончательных результатов дополнительно использовалась программа Plink 1.9. Ошибки SNP, превышающие 10%, были удалены из данных генотипа. Особи с низким генотипом были удалены. Частота минорных аллелей ниже 5% была исключена из окончательного набора генотипических данных.

Широкое геномное генотипирование SNP проводилось с использованием массива SNP Equine 80K в молекулярно-генетической лаборатории Казахского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. Для генотипирования SNP лошадей использовался генетический анализатор Illumina iScan. В результате у лошадей породы Адай было получено 61161 SNP-маркеров, а общий уровень генотипирования составил 0,99%. После фильтрации SNP с порогом 2% 15 вариантов были удалены из-за отсутствия данных о генотипе. Контроль качества данных по отсутствующим генотипам образцов был установлен на уровне 0,02, и ни одна особь не была удалена. В итоге в результате у Адайских лошадей осталось 61146 вариантов.

В результате первичного контроля качества в генотипических данных лошадей Костанайской породы осталось 61161 вариантов. Более 2% отсутствующих данных генотипа SNP и выборки были исключены для дальнейших исследований лошадей Костанайской породы. После проверки качества данных генотипа у Костанайской породы оказалось 58478 SNP.

Проведено определение частоты встречаемости специфических аллелей, ассоциированных с генетически детерминированных заболеваний, в адайской и кустанайской популяции лошадей.

По результатам литературного обзора был составлен перечень основных маркеров и генетически детерминированных заболеваний лошадей.

Задача 4: «Разработка панели генетических маркеров позволяющие раннее прогнозирование выносливости, скорости и резвости с дальнейшей валидацией разработанной методики на лошадях адайской и кустанайской популяции».

Проводено полногеномное SNP-генотипирование с использованием массива SNP K80 на iScan в лаборатории молекулярно-генетического анализа ТОО «Казахский научно-исследовательский институт животноводства и кормопроизводства».

Определены значения частоты минорных аллелей в пределах различных категорий у лошадей костанайской и адайской пород.

Определено, что ген миостатин состоит из 4973 нуклеотидных последовательностей, расположенный в 18 хромосоме Equus Caballus у которого основной функцией является регуляция мышечных волокон, от правильной экспрессии которых зависит гипертрофия и гипотрофия мышц. Мутация, расположенная в 1444 позиции, которая представляет собой нуклеотидную замену Тимина на Цитозин является наиболее изученной и имеющей связь с выносливостью и скоростностью лошадей. Генотип ТТ встречается у более выносливых лошадей, а генотип СС у более скоростных. Эти аллели требуют дополнительных исследований.

Произведен контроль качества генотипированных данных и подготовка данных для анализа генетических заболеваний и проведения GWAS.

В работе использованы 2 отдельных датесета для анализа генетических заболеваний и проведению GWAS. GWAS на определение связи генов с выносливостью и скоростностью лошадей будет проведен исключительно на новых данных генотиптрования отобранных лошадей породы Адай и Кустанайской. Анализа генетических заболеваний будет осуществлен на датасете, который расширен данными прошлого проекта.

Для формирования нового датасета отобраны образцы волосяных луковиц у 317 представителей породы Адай из 9 хозяйств в 6 административных районах Мангистауской области, и 179 у представителей Кустанайской породы лошадей из 12 сельхозформирований в 8 районах Костанайской, Карагандинской и Акмолинской областей.

Опубликованы две статьи:

1. Қапас Т., Ахметов У.А., Кульболдин Т.С., Зетова А.А., Нұрмаханбетов Д.М., Досыбаев К.Ж. ОТАНДЫҚ ЖЫЛҚЫ ТҰҚЫМДАРЫН ТОЛЫҚ ГЕНОМДЫҚ SNP-ГЕНОТИПТЕУ НЕГІЗІНДЕ ТАЛДАУ, стр - 332-341, Қорқыт ата атындағы Қызылорда университетiнiң хабаршысы, Ауыл шаруашылығы ғылымдары, №4 (71), 2024, https://doi.org/10.52081/bkaku.2024.v71.i4.212
2. 2. Брель-Киселева И.М., Амандықова А.Б. Сафронова О.С. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЗАВОДСКИХ ЛИНИЙ В КУСТАНАЙСКОЙ ПОРОДЕ ЛОШАДЕЙ – стр. - 62-68, Многопрофильный научный журнал Костанайского регионального университета имени Ахмет Байтұрсынұлы 3i: интеллект, идея, инновация” № 4 декабрь 2024 г., https://doi.org/10.52269/22266070_2024_4_62

Представлен заключительный отчет за 2024-2026 годы согласно ГОСТу 7.32-2017.

В выполнении программы приняли участие:

• 3 доктора наук;
• 7 кандидатов наук;
• 1 PhD;
• 8 магистров наук;
• 2 докторанта;
• 4 магистранта.