Генетичний поліморфізм свиней породи ландрас на основі мікросателітних маркерів

Abstract

Мета цього дослідження полягала в тому, щоб проаналізувати генетичну мінливість і структуру популяції свиней породи ландрас з використанням 12 мікросателітних локусів. Всього було досліджено 90 свиней, які представляють одну комерційну породу (ландрас). Було обрано 12 мікросателітних локусів (SW24, S0155, SW72, SW951, S0386, S0355, SW240, SW857, S0101, SW936 SW911 і S0228), які входять до списку мікросателітних маркерів, рекомендованих ФАО / ISAG. Для розрахунку частот алелей, ефективного числа алелей (Ae), фактичної (Ho) і очікуваної (He) гетерозиготності, оцінки інбридингу (Fis), інформаційного індексу Шеннона (ISh). використовувалося програмне забезпечення GenAIEx. В цілому, частота алелей варіювала від 0,006 до 0,9333 (для алелі SW951120). Число алелей (Na) варіювало від 5 (S0155 і SW911) до 13 (SW72) із середнім значенням 9,00 ± 0,80. Загалом для цих локусів було виявлено108 алелей. Однак ефективне число алелей (Ae) варіювало від 1,57 (SW951) до 5,49 (SW240) із середнім значенням 3,29 ± 0,33. Інформаційний індекс Шеннона (ISh), який свідчить про рівень різноманітності, був досить високим – від 0,79 (для SW951) до 2,01 (для SW240) – із середнім значенням 1,43 ± 0,09. Середні значення фактичної (Ho) та очікуваної (He) гетерозиготності становили 0,578 ± 0,009 і 0,662 ± 0,004, відповідно і варіювали від 0,307 (SW951) до 0,814 (SW857) і від 0,361 (SW951) до 0,818 (SW240) відповідно. Із 12 локусів мікросателітів, проаналізованих з використанням точного тесту Фішера, 50% перебували в стані рівноваги Харді-Вайнберга, а решта – відхилялися від нього (Р < 0,05). З використанням програмного забезпечення BOTTLENECK оцінювалися три мутаційні моделі, а саме: модель нескінченного числа алелей (I.A.M.), двохфазна модель (T.P.M.), модель покрокової мутації (S.M.M.). Результати свідчать, що для популяції свиней породи ландрас не відзначено bottleneck-ефекту і вона перебувала в стані рівноваги між мутаційним процесом і дрейфом генів. У дослідженні вперше наведена генетична характеристика української популяції свиней породи ландрас з використанням поліморфізму мікросателітних локусів. Різні параметри, які використовуються для кількісної оцінки генетичної мінливості, дають високі оцінки середнього (і ефективного) числа алелей, очікуваної і фактичної гетерозиготності, що вказує на високу генетичну мінливість української популяції свиней породи ландрас. Популяція не зазнала будь-яких недавніх і/або раптових скорочень ефективної чисельності і залишалася в стані рівноваги між мутаційним процесом і дрейфом генів.

Цель этого исследования состояла в том, чтобы проанализировать генетическую изменчивость и структуру популяции свиней породы ландрас с использованием 12 микросателлитных локусов. Всего было исследовано 90 свиней, представляющих одну коммерческую породу (ландрас). Были выбраны 12 микросателлитных локусов (SW24, S0155, SW72, SW951, S0386, S0355, SW240, SW857, S0101, SW936 SW911 и S0228), которые входят в список микросателлитных маркеров, рекомендованных ФАО/ISAG. Для расчета частот аллелей, эффективного числа аллелей (Ae), наблюдаемой (Ho) и ожидаемой (He) гетерозиготности, оценки инбридинга (Fis), информационного индекса Шеннона (ISh) использовалось программное обеспечение GenAIEx. В целом частота аллелей варьировала от 0,006 до 0,9333 (для аллеля SW951120). Число аллелей (Na) варьировало от 5 (S0155 и SW911) до 13 (SW72) при среднем значении 9,00 ± 0,80. В общей сложности, в этих локусах было обнаружено108 аллелей. Однако эффективное число аллелей (Ae) варьировало от 1,57 (SW951) до 5,49 (SW240) при среднем значении 3,29 ± 0,33. Информационный индекс Шеннона (ISh), который свидетельствует об уровне разнообразия, был достаточно высоким – от 0,79 (для SW951) до 2,01 (для SW240) при среднем значении 1,43 ± 0,09. Средние значения оценок наблюдаемой (Ho) и ожидаемой (He) гетерозиготности составляли 0,578 ± 0,009 и 0,662 ± 0,004 соответственно и варьировали от 0,307 (SW951) до 0,814 (SW857) и от 0,361 (SW951) до 0,818 (SW240) соответственно. Из 12 локусов микросателлитов, проанализированных с использованием точного теста Фишера, 50% находились в состоянии равновесия Харди-Вайнберга, а еще 6 – отклонялись от него (Р < 0,05). С использованием программного обеспечения BOTTLENECK оценивались три мутационные модели, а именно: модель бесконечного числа аллелей (I.A.M.), двухфазная модель (T.P.M.), модель пошаговой мутации (S.M.M.). Результаты показывают, что для популяции свиней породы ландрас не отмечено bottleneck-эффекта и она находится в состоянии равновесия между мутационным процессом и дрейфом генов. В исследовании впервые приведена генетическая характеристика украинской популяции свиней породы ландрас с использованием полиморфизма микросателлитных локусов. Различные параметры, используемые для количественной оценки генетической изменчивости, дают высокие оценки для среднего (и эффективного) числа аллелей, ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности, что указывает на высокую генетическую изменчивость украинской популяции свиней породы ландрас. Популяция не претерпела каких-либо недавних и/или внезапных сокращений эффективной численности и оставалась в состоянии равновесия между мутационным процессом и дрейфом генов.

The aim of this study was to analyze the genetic variability and population structure of the Landrace population by using 12 microsatellite markers. A total of 90 pigs representing one commercial breed (Landrace) were sampled. Twelve microsatellite loci (SW24, S0155, SW72, SW951, S0386, S0355, SW240, SW857, S0101, SW936 SW911 and S0228) were selected and belong to the list of microsatellite markers recommended by FAO/ISAG. GenAIEx software was used to calculate the allele frequencies, effective number of alleles (Ae), observed (Ho) and expected (He) heterozygosity, within-population inbreeding estimate (Fis), Shannon’s information index (ISh). Overall allele frequency values ranged from 0.006 to 0.9333 (at allele SW951120). The number of observed alleles (Na) detected ranged from 5 (S0155 and SW911) to 13 (SW72), with an overall mean of 9.00 ± 0.80 and a total of 108 alleles were observed at these loci. However, the effective number of alleles (Ae) ranged from 1.57 (SW951) to 5.49 (SW240) with a mean of 3.29 ± 0.33. Shannon’s information index (ISh) which measures the level of diversity, was sufficiently high – from 0.79 (for SW951) to 2.01 (for SW240) – with a mean of 1.43 ± 0.09. The overall means for observed (Ho) and expected (He) heterozygosities were 0.578 ± 0.009 and 0.662 ± 0.004, respectively, which ranged from 0.307 (SW951) to 0.814 (SW857) and 0.361 (SW951) to 0.818 (SW240), respectively. Of the 12 microsatellites analyzed using Fisher’s exact test, 50% were in Hardy-Weinberg equilibrium, and 6 were out of equilibrium (P < 0.05). Three mutation models namely, infinite allele model (I.A.M.), two phase model (T.P.M.), stepwise mutation model (S.M.M.) were estimated using the BOTTLENECK software. The results are indicated that the Landrace pig population is non-bottlenecked and remained at mutation-drift equilibrium. The study stands first in genetic characterization of the Ukrainian Landrace pig population through microsatellite markers. The various parameters and values used to quantify genetic variability, such as the high mean (and effective) number of alleles and the expected and observed heterozygosities, indicated high genetic variability in the Ukrainian Landrace pigs. The population has not undergone any recent and/or sudden reduction in the effective population size and remained at mutation-drift equilibrium.