SELECTION SIGNATURE SCANNING IN THE GENOME OF RUSSIAN LOCAL RED CATTLE BREEDS

Abstract

Совершенствование пород молочного скота представляет собой процесс длительностью в десятилетия и даже столетия. Накопленный селекционерами России опыт позволил сохранить часть из них, например, красные породы скота, до наших дней. В связи с этим был изучен современный генофонд бестужевской, суксунской и красной горбатовской пород на основе применения полногеномных данных и поиска регионов в геноме, подверженных повышенному селекционному давлению. В исследованиях использованы около 35 тыс. SNP-маркеров для расчета величины неравновесия по сцеплению (LD) между ними для 86 голов разных пород скота красного корня. Только для 0,01% пар полиморфизмов при уровне LD более 0,9 были изучены и аннотированы локализованные между ними мутации. Сравнение LD в разрезе пород и хромосом проводили с помощью множественного дисперсионного анализа. Распределение LD-блоков в зависимости от дистанции, на которой расположены парные SNP, по породам показало, что при расстоянии 0—30 kb достоверные различия (P<0,001) по средним значениям LD наблюдались для группы пород: RedHL и RedGR (0,303—0,317), BST (0,275), SKS (0,251). Для красной горбатовской породы имело место улучшение голштинским скотом. Бестужевский скот наравне с суксунским при анализе величины LD между SNP на хромосомах образовывал обособленные генетические группы. Вариабельность показателя LD была невысокой в геноме животных суксунской породы. Эффективный размер численности популяций для изученных пород был наибольшим для бестужевской (n=113) и суксунской (n=84) пород и наименьшим — для красной горбатовской (n=79). Получены результаты по поиску отпечатков селекции в геноме красных пород скота России, которые показали сопряженность с признаками качества молока, фертильности, мясной продуктивности и здоровья. The improvement of dairy cattle breeds is a process lasting decade and even centuries. The accumulated experience of breeders has made it possible to conserve some of them to this day, for example, as the red breeds of cattle. In this regard, the purpose of this paper was to study the modern gene pool of Bestuzhev, Suksun and Red Gorbatov cattle in Russia based on the of genome-wide analysis and to search the regions in the genome susceptible to increased selection pressure. In our research we used 35 thousand SNP for calculating linkage disequilibrium (LD) values between them in 86 individuals different red cattle breeds. It was studied and annotated mutations located between 0.01% pairs of polymorphisms for LD level more than 0.9. LD comparisons for breeds and chromosomes by MANOVA were carried out. Distribution of LD-blocks regarding to distances due to SNP pairs by breeds revealed for 0—30 kb gap significant differences (P<0,001) in average LD values for red breed groups: RedHL and RedGR (0.303—0.317), BST (0.275), SKS (0.251). It was revealed that for the Red Gorbatov there was an improvement (crossbred) by Holstein cattle. In the analysis for LD between SNPs on chromosomes Bestuzhev cattle along with Suksun cattle formed separate genetic groups. The variability of LD score was low in the genome of Suksun breed. The effective population size for the studied breeds was the largest in Bestuzhev (113) and Suksun (84) cattle while the smallest for the Red Gorbatov (79 animals). The results of the selection signature scanning in the genome of red cattle breeds originated in Russia showed association with milk quality, fertility, meat production and health traits were obtained.