agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2023.24.5.839-848agronauka-1453Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: ЗООТЕХНИЯОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: ZOOTECHNYПоиск генетических маркеров для селекционно-племенной работы, направленной на повышение массы поросят при рожденииSearch for genetic markers for selection and breeding aimed at increasing birth weight of pigletshttps://orcid.org/0000-0003-2824-9564РоманецЕ. А.RomanetsE. A.

Романец Елена Андреевна, аспирант

ул. Кривошлыкова, 24, п. Персиановский, 346493

Elena A. Romanets, graduate student

24 Krivoshlykova St., Persianovskiy settlement, 346493

lena9258@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0690-4217РоманецТ. С.RomanetsT. S.

Романец Тимофей Сергеевич, кандидат с.-х. наук, старший преподаватель кафедры разведения сельскохозяйственныхживотных, частной зоотехнии и зоогигиены имени академика П. Е. Ладана

ул. Кривошлыкова, 24, п. Персиановский, 346493

Timofey S. Romanets, PhD in Agricultural Science, senior lecturer, the Department of Farm Animal Breeding, Private Zootechnics and Zoogygiene named after academician P.E. Ladan

24 Krivoshlykova St., Persianovskiy settlement, 346493

 

dongau@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0295-8939ТретьяковаО. Л.TretyakovaO. L.

Третьякова Ольга Леонидовна, доктор с.-х. наук, профессор кафедры разведения сельскохозяйственных животных,частной зоотехнии и зоогигиены имени академика П. Е. Ладана

ул. Кривошлыкова, 24, п. Персиановский, 346493

Olga L. Tretyakova, DSc in Agricultural Science, professor at the Department of Farm Animal Breeding, Private Zootechnics and Zoogygiene named after academician P.E. Ladan

24 Krivoshlykova St., Persianovskiy settlement, 346493

dongau@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1868-3148ГетманцеваЛ. В.GetmantsevaL. V.

Гетманцева Любовь Владимировна, доктор биол. наук, ведущий научный сотрудник

ул. Кривошлыкова, 24, п. Персиановский, 346493

Lyubov V. Getmantseva, DSc in Biological Science, leading researcher

24 Krivoshlykova St., Persianovskiy settlement, 346493

 

dongau@mail.ruФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет»РоссияDon State Agrarian UniversityRussian Federation202331102023245839848Copyright © Романец Е.А., Романец Т.С., Третьякова О.Л., Гетманцева Л.В., 20232023Романец Е.А., Романец Т.С., Третьякова О.Л., Гетманцева Л.В.Romanets E.A., Romanets T.S., Tretyakova O.L., Getmantseva L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/1453

При интенсивном повышении признаков плодовитости свиноматок возникла проблема снижения массы поросят при рождении. В связи с этим, особую актуальность и научную значимость приобретает поиск генетических вариантов, связанных с массой поросят при рождении. Целью работы – на основе данных полногеномного генотипирования, используя метод Fst, идентифицировать генетические варианты, связанные с массой поросенка при рождении и протестировать их для выбора оптимальных генетических маркеров для селекционно-племенной работы, способствующей повышению воспроизводительной продуктивности свиней. Исследования проводили в 2020-2022 гг. на свиньях породы крупная белая (n = 239), разводимых в ЗАО «Племзавод-Юбилейный» Тюменской области. Генотипирование проводили с использованием GeneSeek® GGP Porcine HD Genomic Profiler v1 (Illumina Inc, США). Фильтрацию геномных данных провели в соответствии со следующими параметрами --geno 0.1, -mind 0.1, -maf 0.05, -hwe 1e-7, --indep-pairwise 50 5 0.8. Для идентификации геномных областей, связанных с массой поросят при рождении, использовали статистику Fst, путем сравнения генетических вариантов у свиней между двумя группами с высокими и низкими показателями. Значимыми вариантами считали те, у которых значения Fst превышали уровень квантиля 0,999. Для оценки значимости эффектов генотипов вариантов на массу поросят при рождении и количество поросят при рождении использовали критерий Стьюдента. Результаты показали, что между массой поросят при рождении и количеством поросят при рождении существует умеренная отрицательная связь (-0,351). Выявлено 17 SNP, связанных с массой поросят при рождении, 9 из которых локализованы в генах KIF13A, STK24, FDFT1, ADGRD1, STX2, TMEM132D, ENSSSCG00000054866, ENSSSCG00000058459, а также SNPs rs81450496, rs80887103 в межгенных областях, были определены как перспективные генетические маркеры для повышения массы поросят при рождении. Полученные результаты могут быть использованы для создания отечественных селекционных технологий, способствующих повышению эффективности свиноводства.

With the intensive increase in the fertility traits of sows, the problem of decreasing the weight of piglets at birth has arisen. In this connection, the search for genetic variants associated with the birth weight of piglets is of particular relevance and scientific significance. The aim of the work was to identify genetic variants associated with piglet weight at birth and test them to select optimal genetic markers for selection and breeding work to improve reproductive performance of pigs on the basis of full genomic genotyping data using the Fst method. The studies were conducted in 2020-2022 on Large White pigs (n=239) bred at CJSC Plemzavod-Yubileiny in the Tyumen Region. Genotyping was performed using GeneSeek® GGP Porcine HD Genomic Profiler v1 (Illumina Inc., USA). Genomic data were filtered according to the following parameters --geno 0.1, -mind 0.1, -maf 0.05, -hwe 1e-7, --indep-pairwise 50 5 0.8. To identify genomic regions associated with piglet birth weight, there was used Fst statistics comparing genetic variants in pigs between two groups with high and low indices. Those in which the Fst values exceeded the quantile level of 0.999 were considered significant variants. Student's test was used to evaluate the significance of the effects of variant genotypes on the birth weight and number of piglets at birth. The results showed that there was a moderate negative relationship (-0.351) between piglet birth weight and number of piglets at birth. 17 SNPs associated with birth weight of piglets were identified, 9 of which were located in the KIF13A, STK24, FDFT1, ADGRD1, STX2, TMEM132D, ENSSSCG00000054866, ENSSSCG00000058459 genes, as well as SNPs rs81450496, rs80887103 in intergenic regions have been identified as promising genetic markers for increase in birth weight of piglets. The results obtained can be used to create domestic breeding technologies that improve the efficiency of pig breeding.

свиньимасса одного поросенка при рожденииSNPFstгеномные областигенpigsweight per piglet at birthSNPFstgenomic regionsgeneработа выполнена без финансового обеспечения в рамках инициативной тематики. Авторы выражают благодарность за помощь в проведении исследования генеральному директору ЗАО «Племзавод-Юбилейный» Сергею Николаевичу Мамонтову и зоотехнику-селекционеру Надежде Сергеевне Крючковой. Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.the work was carried out without financial support within the framework of the initiative theme. The authors thank Sergei Nikolaevich Mamontov, General Director of CJSC Plemzavod-Yubileiny, and Nadezhda Sergeevna Kryuchkova, zootechnician-breeder, for their assistance in conducting the study. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this work.ReferencesDeclerck I., Dewulf J., Sarrazin S., Maes D. Long-term effects of colostrum intake in piglet mortality and performance. Journal of Animal Science. 2016;94(4):1633-1643. DOI: https://doi.org/10.2527/jas.2015-9564Declerck I., Dewulf J., Sarrazin S., Maes D. Long-term effects of colostrum intake in piglet mortality and performance. Journal of Animal Science. 2016;94(4):1633-1643. DOI: https://doi.org/10.2527/jas.2015-9564Rutherford K., Baxter E., D'eath R., Turner S., Arnott G., Roehe R., Ask B., Sandøe P., Moustsen V. A., Thorup F., Edwards S. A., Berg P., Lawrence A. B. The welfare implications of large litter size in the domestic pig I: biological factors. Animal Welfare. 2013;22(2):199-218. DOI: https://doi.org/10.7120/09627286.22.2.199Rutherford K., Baxter E., D'eath R., Turner S., Arnott G., Roehe R., Ask B., Sandøe P., Moustsen V. A., Thorup F., Edwards S. A., Berg P., Lawrence A. B. The welfare implications of large litter size in the domestic pig I: biological factors. Animal Welfare. 2013;22(2):199-218. DOI: https://doi.org/10.7120/09627286.22.2.199Tan C., Huang Z., Xiong W., Ye H., Deng J., Yin Y. A review of the amino acid metabolism in placental function response to fetal loss and low birth weight in pigs. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2022;13(1):28. DOI: https://doi.org/10.1186/s40104-022-00676-5Tan C., Huang Z., Xiong W., Ye H., Deng J., Yin Y. A review of the amino acid metabolism in placental function response to fetal loss and low birth weight in pigs. Journal of Animal Science and Biotechnology. 2022;13(1):28. DOI: https://doi.org/10.1186/s40104-022-00676-5Ayuso M., Irwin R., Walsh C., Van Cruchten S., Van Ginneken C. Low birth weight female piglets show altered intestinal development, gene expression, and epigenetic changes at key developmental loci. The FASEB Journal. 2021;35(4):e21522. DOI: https://doi.org/10.1096/fj.202002587RAyuso M., Irwin R., Walsh C., Van Cruchten S., Van Ginneken C. Low birth weight female piglets show altered intestinal development, gene expression, and epigenetic changes at key developmental loci. The FASEB Journal. 2021;35(4):e21522. DOI: https://doi.org/10.1096/fj.202002587RLiu Z. X., Wei H. K., Zhou Y. F., Peng J. Multi‐level mixed models for evaluating factors affecting the mortality and weaning weight of piglets in large‐scale commercial farms in central China. Animal Science Journal. 2018;89(5):760-769. DOI: https://doi.org/10.1111/asj.12963Liu Z. X., Wei H. K., Zhou Y. F., Peng J. Multi‐level mixed models for evaluating factors affecting the mortality and weaning weight of piglets in large‐scale commercial farms in central China. Animal Science Journal. 2018;89(5):760-769. DOI: https://doi.org/10.1111/asj.12963Суховольский О. К. Значение биотехнологии в современном животноводстве. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2019;(54):102-107. DOI: https://doi.org/10.24411/2078-1318-2019-11102 EDN: OBWFENSukhovolskiy O. K. The importance of biotechnology in modern animal husbandry. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestiya Saint-Petersburg State Agrarian University. 2019;(54):102-107. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.24411/2078-1318-2019-11102Wang X., Liu X., Deng D., Yu M., Li X. Genetic determinants of pig birth weight variability. BMC Genetic. 2016;17(1):41-48. DOI: https://doi.org/10.1186/s12863-015-0309-6Wang X., Liu X., Deng D., Yu M., Li X. Genetic determinants of pig birth weight variability. BMC Genetic. 2016;17(1):41-48. DOI: https://doi.org/10.1186/s12863-015-0309-6Ajayi B., Akinokun J. Evaluation of some litter traits and heritability estimates of Nigerian Indigenous pigs. International Journal of Applied Agriculture and Apiculture Research. 2013;9(1-2):113-119. URL: https://www.ajol.info/index.php/ijaaar/article/view/96936Ajayi B., Akinokun J. Evaluation of some litter traits and heritability estimates of Nigerian Indigenous pigs. International Journal of Applied Agriculture and Apiculture Research. 2013;9(1-2):113-119. URL: https://www.ajol.info/index.php/ijaaar/article/view/96936Putz A., Tiezzi F., Maltecca C., Gray K. A., Knauer M. Variance component estimates for alternative litter size traits in swine. Journal of Animal Science. 2015;93(11):5153-5163. DOI: https://doi.org/10.2527/jas.2015-9416Putz A., Tiezzi F., Maltecca C., Gray K. A., Knauer M. Variance component estimates for alternative litter size traits in swine. Journal of Animal Science. 2015;93(11):5153-5163. DOI: https://doi.org/10.2527/jas.2015-9416Banville M., Riquet J., Bahon D., Sourdioux M., Canario L. Genetic parameters for litter size, piglet growth and sow's early growth and body composition in the Chinese–European line Tai Zumu. Journal of Animal Breeding and Genetics. 2015;132(4):328-337. DOI: https://doi.org/10.1111/jbg.12122Banville M., Riquet J., Bahon D., Sourdioux M., Canario L. Genetic parameters for litter size, piglet growth and sow's early growth and body composition in the Chinese–European line Tai Zumu. Journal of Animal Breeding and Genetics. 2015;132(4):328-337. DOI: https://doi.org/10.1111/jbg.12122Bekenev V. A. Ways to improve the gene pool of pigs of the Russian Federation. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018;22(8):912-921. DOI: https://doi.org/10.18699/VJ18.433Bekenev V. A. Ways to improve the gene pool of pigs of the Russian Federation. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2018;22(8):912-921. DOI: https://doi.org/10.18699/VJ18.433Bakoev S., Traspov A., Getmantseva L., Belous A., Karpushkina T., Kostyunina O., Usatov A., Tatarinova T. V. Detection of genomic regions associated malformations in newborn piglets: a machine-learning approach. PeerJ. 2021;9:e11580. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.11580Bakoev S., Traspov A., Getmantseva L., Belous A., Karpushkina T., Kostyunina O., Usatov A., Tatarinova T. V. Detection of genomic regions associated malformations in newborn piglets: a machine-learning approach. PeerJ. 2021;9:e11580. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.11580Bakoev S., Getmantseva L., Kostyunina O., Bakoev N., Prytkov Y., Usatov A., Tatarinova T. V. Genome-wide analysis of genetic diversity and artificial selection in Large White pigs in Russia. PeerJ. 2021;9:e11595. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.11595Bakoev S., Getmantseva L., Kostyunina O., Bakoev N., Prytkov Y., Usatov A., Tatarinova T. V. Genome-wide analysis of genetic diversity and artificial selection in Large White pigs in Russia. PeerJ. 2021;9:e11595. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.11595Bakoev S., Getmantseva L., Bakoev F., Kolosova M., Gabova V., Kolosov A., Kostyunina O. Survey of SNPs Associated with Total Number Born and Total Number Born Alive in Pig. Genes. 2020;11(5):491. DOI: https://doi.org/10.3390/genes11050491Bakoev S., Getmantseva L., Bakoev F., Kolosova M., Gabova V., Kolosov A., Kostyunina O. Survey of SNPs Associated with Total Number Born and Total Number Born Alive in Pig. Genes. 2020;11(5):491. DOI: https://doi.org/10.3390/genes11050491Sell-Kubiak E. Selection for litter size and litter birthweight in Large White pigs: Maximum, mean and variability of reproduction traits. Animal. 2021;15(10):100352. DOI: https://doi.org/10.1016/j.animal.2021.100352Sell-Kubiak E. Selection for litter size and litter birthweight in Large White pigs: Maximum, mean and variability of reproduction traits. Animal. 2021;15(10):100352. DOI: https://doi.org/10.1016/j.animal.2021.100352Distl O. Mechanisms of regulation of litter size in pigs on the genome level. Reproduction in Domestic Animals. 2007;42(S2):10-16. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1439-0531.2007.00887.xDistl O. Mechanisms of regulation of litter size in pigs on the genome level. Reproduction in Domestic Animals. 2007;42(S2):10-16. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1439-0531.2007.00887.xZhang L., Wang L., Li Y., Li W., Yan H., Liu X., Zhao K., Wang L. A. substitution within erythropoietin receptor gene D1 domain associated with litter size in Beijing Black pig, Sus scrofa. Animal science journal. 2011;82(5):627-632. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1740-0929.2011.00901.xZhang L., Wang L., Li Y., Li W., Yan H., Liu X., Zhao K., Wang L. A. substitution within erythropoietin receptor gene D1 domain associated with litter size in Beijing Black pig, Sus scrofa. Animal science journal. 2011;82(5):627-632. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1740-0929.2011.00901.xObata F., Ozuru R., Tsuji T., Matsuba T., Fujii J. Stx2 Induces Differential Gene Expression and Disturbs Circadian Rhythm Genes in the Proximal Tubule. Toxins. 2022;14(2):69. DOI: https://doi.org/10.3390/toxins14020069Obata F., Ozuru R., Tsuji T., Matsuba T., Fujii J. Stx2 Induces Differential Gene Expression and Disturbs Circadian Rhythm Genes in the Proximal Tubule. Toxins. 2022;14(2):69. DOI: https://doi.org/10.3390/toxins14020069Mansego M. L., Milagro F. I., Zulet M. Á., Moreno-Aliaga M. J., Martínez J. A. Differential DNA methylation in relation to age and health risks of obesity. International journal of molecular sciences. 2015;16(8):16816-16832. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms160816816Mansego M. L., Milagro F. I., Zulet M. Á., Moreno-Aliaga M. J., Martínez J. A. Differential DNA methylation in relation to age and health risks of obesity. International journal of molecular sciences. 2015;16(8):16816-16832. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms160816816Chan Y. F., Jones F. C., McConnell E., Bryk J., Bünger L., Tautz D. Parallel selection mapping using artificially selected mice reveals body weight control loci. Current Biology. 2012;22(9):794-800. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2012.03.011Chan Y. F., Jones F. C., McConnell E., Bryk J., Bünger L., Tautz D. Parallel selection mapping using artificially selected mice reveals body weight control loci. Current Biology. 2012;22(9):794-800. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2012.03.011Bianchi E., Sun Y., Almansa-Ordonez A., Woods M., Goulding D., Martinez-Martin N., Wright G. J. Control of oviductal fluid flow by the G-protein coupled receptor Adgrd1 is essential for murine embryo transit. Nature communications. 2021;12(1):1251. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-21512-wBianchi E., Sun Y., Almansa-Ordonez A., Woods M., Goulding D., Martinez-Martin N., Wright G. J. Control of oviductal fluid flow by the G-protein coupled receptor Adgrd1 is essential for murine embryo transit. Nature communications. 2021;12(1):1251. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-21512-wLing P., Lu T. J., Yuan C. J., Lai M. D. Biosignaling of mammalian Ste20-related kinases. Cellular signalling. 2008;20(7):1237-1247. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2007.12.019Ling P., Lu T. J., Yuan C. J., Lai M. D. Biosignaling of mammalian Ste20-related kinases. Cellular signalling. 2008;20(7):1237-1247. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2007.12.019Hsu H. P., Wang C. Y., Hsieh P. Y., Fang J. H., Chen Y. L. Knockdown of serine/threonine-protein kinase 24 promotes tumorigenesis and myeloid-derived suppressor cell expansion in an orthotopic immunocompetent gastric cancer animal model. Journal of Cancer. 2020;11(1):213-228. DOI: https://doi.org/10.7150/jca.35821Hsu H. P., Wang C. Y., Hsieh P. Y., Fang J. H., Chen Y. L. Knockdown of serine/threonine-protein kinase 24 promotes tumorigenesis and myeloid-derived suppressor cell expansion in an orthotopic immunocompetent gastric cancer animal model. Journal of Cancer. 2020;11(1):213-228. DOI: https://doi.org/10.7150/jca.35821

The authors declare that there are no conflicts of interest present.