ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ СРЕДЫ И ПОЛИМОРФИЗМА ГЕНА DGAT1 НА ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРИЗНАКОВ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ И ПРОФИЛЬ ЖИРНЫХ КИСЛОТ МОЛОКА ГОЛШТИНИЗИРОВАННЫХ ЧЕРНО-ПЕСТРЫХ КОРОВ

По причине особого влияния на потребительские качества получаемой жиромаслянной продукции профилю жирных кислот молочного жира придается пристальное внимание. За последние десятилетия мнения о вреде или пользе молочного жира менялись на диаметрально противоположные. Это связано с тем, что молочный жир представлен в основном насыщенными жирными кислотами (до 65%), что зачастую ассоциируют с риском возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, но в то же время, ряд исследователей сообщает о полезных биологических свойствах олеиновой и стеариновой жирных кислот, что способствуют регуляции уровня липидов в крови. И в дополнение молочный жир содержит такие жирные кислоты как линолевая, альфа-линолевая и коньюгированная линолевая (CLA), полезные с точки зрения питания

Состав и содержание жирных кислот молока зависит от путей их синтеза. Условно можно выделить несколько путей образования: непосредственно из рациона, синтез в  молочной железе, биогидрирование (бактериальная деградация в рубце) и высвобождение из жировых запасов

Образцы ушных выщипов (n=310) для генотипирования и пробы молока были получены от животных голштинизированной черно-пестрой породы (опытное хозяйство ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им.Л.К.Эрнста, Краснодарский край). Геномная ДНК выделялась с использованием набора «ДНК-Экстран-2» производства НПО «СИНТОЛ» из выщипов ушных раковин согласно инструкции производителя.

Реакцию амплификации проводили методикой ПЦР в «реальном времени», разработанной Ковальчук С.Н. 2017 г. на приборе Bio-Rad CFX96 в оптимизированных условиях

В исследовании учитывались следующие показатели: суточный удой (кг), массовая доля жира/белка в молоке (%), содержание казеинов (%), жирнокислотный состав молока (г/100г): С14, С16, С18, С18.1, LCFA, MCFA, MUFA, PUFA, SFA, SCFA, TFA. Данные о фракционном составе молока получали посредством индивидуального отбора проб молока во время проведения ежемесячных контрольных доений – 3 раза в сутки (утро-день-вечер) и последующего анализа в лаборатории селекционного контроля качества молока ФГБНУ ФИЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста на автоматическом анализаторе CombiFoss 7 DC («Foss», Дания) в период с июня 2020 по июль 2022 гг. В исследовательскую базу вошли 10243 наблюдения за период проведения исследования.

Описательные статистические параметры (среднее арифметическое, ошибка, стандартное отклонение) вычислялись при помощи пакета «Анализ данных» в среде MS Excel 2013. Степень изменчивости признаков оценивали по коэффициенту вариации (Cv). Для расчета наследуемости (h2) использовали отношение генетической вариансы к сумме генетической и остаточной варианс. Выявленные различия считали статистически значимыми при p≤0,05.

Оценка влияния генетических маркеров и средовых факторов на продуктивные качества и жирнокислотный состав молока производилась при помощи математической модели смешанного типа, составленной в рамках методологии BLUP Animal Model. Расчёты осуществлялись в программах семейства BLUPF90

(1)

где yijklm – оцениваемый показатель продуктивности или жирнокислотного состава молока; µ – популяционная константа; Li – фиксированный эффект i-й лактации; β – коэффициент линейной регрессии; DIMj – количество дойных дней; Seasonk – сезон лактации, в который был произведен отбор образца молока (Зима-весна-лето-осень); Gl – фиксированный эффект каждого генотипа; animalm – рандомизированный эффект m-ой коровы (n=10243 наблюдения) имеющий нормальное распределение со средней, равной 0, и вариансой, равной σa2 (Vara ~ 0, σa2); eijklm – эффект остатков модели.

Для каждого животного были идентифицированы все генотипы исследуемого гена DGAT1 (таблица 1).

В рамках исследуемой выборки голштинизированных черно-пестрых коров определены частоты встречаемости аллелей А (0,4) и К (0.6) гена DGAT1 SNP rs109234250, rs109326954 с частотой гетерозигот (Ho) 0,47. Отклонений фактического распределения частот генотипов от теоретического согласно закону Харди-Вайнберга не наблюдалось.

Преобладание аллеля К гена DGAT1 SNP rs109234250, rs109326954 в популяциях крупного рогатого скота больше характерно для местных и аборигенных пород скота. Так, у аборигенного африканского крупного рогатого скота частота встречаемости аллеля К составляет от 0,77 до 0,929, в то время как у их помесей с голштинской породой от 0,386 до 0,658

Из литературных данных также показано преобладание аллеля А гена DGAT1 в иностранных популяциях мясных и молочных породах крупного рогатого скота, при этом сопоставимые данные получены для таких европейских пород скота как симментальская, бурая, шароле, лимузин, абердин-ангуская, герефорд, у которых частота встречаемости аллеля А превышала 0,8, а иногда наблюдалось полное отсутствие аллеля K в популяции

Изменчивость жирнокислотного состава молока наиболее подвержена влиянию средовых и генетических факторов. Вариабельность состава жирных кислот изменялась в диапазоне от 24,97% до 44,85% и превышала изменчивость массовой доли жира – 27,63%. Наибольшая изменчивость наблюдалась у трансизомеров жирных кислот (TFA) – 44,85%. В жирнокислотном составе молока наибольшую представленность среди индивидуальных жирных кислот имели олеиновая (С18:1) и пальмитиновая (С16:0) кислоты, а среди групп – насыщенные жирные кислоты (SFA), различия между среднецепочечными и длинноцепочечными жирными кислотами были минимальны (рис.1).

Рисунок 1 - Содержание жирных кислот в молоке голштинизированных черно-пестрых коров опытного хозяйства

DOI:10.23649/JAE.2024.41.8.2

Полученные результаты можно объяснить влиянием породы, а точнее направленности продуктивности. Так, наивысшее содержание ненасыщенных и транс-изомеров жирных кислот в молоке с минимальным содержанием насыщенных длиноцепочечных жирных кислот присуще молочным породам крупного рогатого скота, в частности голштинской породе. Также молочные породы характеризуются повышенным содержанием насыщенных коротко- и среднецепочечных жирных кислот, по сравнению с мясо-молочными породами, в молоке которых повышено присутствие мононенасыщенных длинноцепочечных жирных кислот

[26]

.

Наследуемость показателей продуктивности и жирнокислотного состава молока колебалась в диапазоне от 0,13 до 0,58 (табл. 2). Для длинноцепочечных (LCFA), мононенасыщенных (MUFA), стеариновой (С18:0) и олеиновой (С18:1) жирных кислот были получены наименьшие коэффициенты наследуемости – 0,13-0,19. Максимальные коэффициенты были получены для миристиновой (С14:0) – 0,58, пальмитиновой (С16:0) – 0,41, среднецепочечных (MCFA) – 0,47. Полученные нами результаты согласуются с рядом авторов, также описавших высокую степень наследуемости – свыше 0,4 для С14:0 и С16:0

Влияние продолжительности лактации, выраженное через коэффициент регрессии измеряемого признака на количество дойных дней, представлено в таблице 3. Количество дойных дней варьировало в диапазоне от 10 до 1184. Полученные результаты соответствуют изменениям в продуктивности животного в течение лактации, так коэффициент регрессии для удоя составил -0,028, что говорит о естественном уменьшении продуктивности к концу лактации. Напротив, максимальные значения были получены для массовой доли жира и белка и, соответственно, содержания казеинов, а также для среднецепочечных и насыщенных жирных кислот, как максимально представленных в молочном жире.

Стоит отметить, что в ранний период лактации у молочных коров часто наблюдается отрицательный энергетический баланс, что компенсируется активацией резервов организма, а именно запасов собственной жировой ткани, что отражается в профиле жирных кислот и сниженным содержанием коротко- и среднецепочечных жирных кислот

Генетические оценки состава молочного жира в зависимости от сезона лактации приведены в таблице 4. Было установлено наибольшее отрицательное влияние летнего периода на продуктивные качества и состав молочного жира коров. Так же отрицательные показатели были получены для насыщенных (SFA), среднецепочечных (MCFA), короткоцепочечных (SCFA) и пальмитиновой (С16:0) с миристиновой (С14:0) жирных кислот в весенний период. Для тех же групп и индивидуальных жирных кислот, а также массовой доли жира и белка было показано максимальное положительное влияние в зимний период. Также зимний период лактации положительно влиял на содержание стеариновой (С18:0), длиноцепочечных (LCFA) и ненасыщенных жирных кислот, но наибольшие значения были показаны для весеннего периода. Различий во влиянии зимнего и весеннего периодов на содержание олеиновой (С18:1) жирной кислоты обнаружено не было. Для транс-изомеров (TFA) жирных кислот положительное влияние было выявлено только в весенний период лактации, также как и для суточного удоя. Данные о снижении содержания насыщенных коротко- и среднецепочечных жирных кислот в летний период и рост в зимний полностью согласуются с литературными данными, но отличные для насыщенных и ненасыщенных длинноцепочечных жирных кислот, где был показан их рост именно в летний период. Данная закономерность была объяснена авторами, как влияние наличия свежескошенной травы в рационе питания, в которой преобладают ненасыщенные жирные кислоты или выпас животных

Результаты оценки влияния номера лактации на показатели продуктивности и состав жирных кислот демонстрируют общую закономерность в изменении обильномолочности и жирномолочности в зависимости от номера лактации (таблица 5).

Показано, что оценка массовой доли жира, а также насыщенных среднецепочечных жирных кислот, увеличивается с каждой последующей лактацией, достигая максимума в 4-ую (пальмитиновая, насыщенные жирные кислоты) или 5-ую лактацию (миристиновая, среднецепочечные жирные кислоты). Влияние на количество длинноцепочечных жирных кислот, существенно отличалось от среднецепочечных, так, максимальная оценка влияния номера лактации продемонстрирована для 1-ой лактации и к 3-ей достигает минимума. Максимально приближенные результаты были показаны и у мононенасыщенных жирных кислот, с той разницей, что максимально отрицательные оценки были получены для 2-ой и 3-ей лактации. Особый интерес представляют полиненасыщенные и транс-изомеры жирных кислот, т.к. для них показаны практически одинаковые тенденции и изменения оценок в зависимости от лактации.

Данные показатели и взаимодействия полностью согласуются с выше полученными данными, особенно в контексте объяснения путей получения жирных кислот молочного жира. Так, для первотелок характерен жирнокислотный профиль с преобладанием ненасыщеных жирных кислот. Авторы это связывают с тем, что первотелки все еще развиваются по сравнению со взрослыми коровами, также была отмечена сниженная экспрессия комплекса ферментов синтетаз жирных кислот в молочной железе первотелок, которая выходит на уровень, характерный для коров последующих лактаций, только к последней трети первой лактации. Таким образом, происходит активное использование жирных кислот из кормов и собственных резервов

Влияние аллельного полиморфизма гена DGAT1 на молочную продуктивность и жирнокислотный состав молока представлено в таблице 6.

Влияние полиморфизма rs109234250, rs109326954 гена DGAT1 на молочную продуктивность и состав жирных кислот показало положительную ассоциацию для всех рассматриваемых показателей для аллеля А, кроме удоя, где желательным аллелем является аллель К. Полученные результаты отличались от имеющихся данных, так для разводимых в нашей стране пород скота в основном было показано положительное влияние аллеля А на обильномолочность, в то время как на жирномолочность больше влиял аллель К

Влияние аллеля А на содержание транс-изомеров жирных кислот хоть и было показано, но достоверных отличий обнаружено не было.

В нашем исследовании было изучено влияние на молочную продуктивность и состав жирных кислот таких факторов, как возраст животного, выраженный в номере лактации, продолжительность и сезон лактации, а также полиморфизм гена DGAT1. Полученные результаты предполагают возможность изменения профиля жирных кислот молочного жира в результате отбора и селекции. Но стоит учитывать, что селекционная работа в равной степени может регулироваться скорректированным рационом кормления с содержанием желательных жирных кислот. Использование информации о генотипах гена DGAT1 в полной мере на данный момент затруднительно, т.к. наибольшее влияние аллельного полиморфизма показано для содержания жира в молоке, что, возможно, корректирует оценки жирнокислотного состава, но однозначных сведений о влиянии определенного аллеля нет. Это свидетельствует о необходимости дополнительных дальнейших исследований в данном направлении с расширением исследовательской базы и параметров.