DYNAMICS OF THE GENETIC STRUCTURE OF THE RUSSIAN POPULATION OF MOSCOW WATCHDOG BREED

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23649/JAE.2023.40.27
Issue: № 12 (40), 2023
Suggested:
26.11.2023
Accepted:
07.12.2023
Published:
19.12.2023
202
2
XML
PDF

Abstract

The objective of this study was to investigate the population structure and genetic diversity of the Moscow Watchdog breed as one of the valuable domestic service breeds. For comparison, data on dogs of other domestic breeds were also used: aboriginal – Central Asian Shepherd Dog, Caucasian Shepherd Dog, South Russian Shepherd Dog, Nenets Reindeer Herding Laïka, modern – East European Shepherd Dog and Russian Black Terrier.

The results of genotyping for 21 STR-markers were used as parameters.

Data on the Moscow Watchdog were divided into two groups of different generations to assess the dynamics of genetic structure parameters.

It has been shown that the Moscow Watchdog occupies an intermediate position among other breeds in terms of allelofund. There is also a decrease in the number of alleles in 10 loci, and only in 4 there was a slight increase. Also, in the group of new generation dogs, an increase in homozygosity for the alleles REN169O18, INU055, INU005, FH2054, REN162C04 and AHTh171 was noted.

It is necessary to determine the reasons for changes in the genetic structure and develop ways to stabilize genetic diversity, ensuring that planned inbreeding is assessed not only at the level of analysis of pedigrees, but also the genetic profiles of sires.

1. Введение

Применение служебных собак в России всегда поддерживалось государством как одно из важных направлений обеспечения внутренней безопасности. Примером тому является последний приказ Министра обороны Российской Федерации от 19 марта 2022 г. № 157

, в котором указывается, что племенная работа в племенных питомниках 470 УЦ и 66 УЦ (ММ) проводится в целях разведения и выращивания чистопородных собак служебных пород с рабочими качествами, отвечающими требованиям к выполнению служебных задач в Вооруженных Силах. Одной из пород, которая отвечает этим целям, является московская сторожевая.

Московская сторожевая порода относится к караульным породам собак и была выведена по приказу Министерства обороны СССР сразу после окончания Великой отечественной войны для обеспечения народного хозяйства страны в собаках служебных пород

. Эта работа выполнялась под руководством профессора Н.А. Ильина и командира Центральной школы военного собаководства «Красная Звезда» генерал-майора Г.П. Медведева, начиная с 1947 года. Результатом сложного воспроизводительного скрещивания стала презентация в 1950 году первых представителей новой породы
.

За последующие годы порода активно использовалась в разных службах и ведомствах, а также получила широкое распространение среди частных питомников и любителей собак нашей страны и за рубежом

. Порода утверждена Российской кинологической федерацией в 1985 году, но до сих пор не признана Международной кинологической федерацией (МКФ, www.fci.be)
. Во многом это обусловлено специальными требованиями МКФ к признанию новых пород, в основе которых лежат требования к отличимости заявленной породы от сходных с ней по разнообразию микросателлитных локусов
.

Поскольку в настоящее время в России все больше обсуждается вопрос о создании баз данных генетических профилей пород собак, которые могут быть использованы как для идентификации происхождения отельных особей, так и для характеристики отечественных пород, то настоящее исследование представляется актуальным. Кроме того, при сохранении генофондных пород необходимо проведение мониторинга генетической структуры с целью контроля процессов, которые могут привести к сокращению генетического разнообразия (инбридинг, ассортативное скрещивание, дрейф генов и другие).

Поэтому цель исследований заключалась в анализе динамики параметров генетической структуры разных поколений российского поголовья собак московская сторожевая.

2. Материал и методы исследования

Объект исследований. Были выбраны собаки породы московская сторожевая (n=24 голов). Отобранные собаки являлись половозрастными, представляли питомники 7 регионов РФ, находились в Учебном центре «Красная звезда». Все собаки на официальных зоотехнических мероприятиях получили оценки экспертов и были признаны соответствующими породе. Исследуемые собаки не имели одинаковых предков ближе 5 поколения. Они были разделены на две группы: первая (n=10 голов) представляла собак старше 3 лет (2019 г.р. и ранее), вторая группа (n=14 голов) представляла собак 3 лет и младше (2020 г.р. и позднее). Также в рамках проекта были сформированы группы пород среднеазиатская овчарка (n=25 голов), восточноевропейская овчарка (n=31 голов), кавказская овчарка (n=14 голов), южнорусская овчарка (n=6 голов), русский черный терьер (n=12 голов) и оленегонная лайка (n=4 голов). Информация об этих породах была использована для сравнения аллелофонда этих пород с породой московская сторожевая.

Биологический материал. В качестве биоматериала была использована венозная кровь, взятая из вены предплечья (не менее 1 мл), высушенная на стерильных салфетках. Забор крови осуществлял ветеринар, который также проводил осмотр и идентификацию собак. Перед проведением лабораторных исследований все образцы были зашифрованы.

Для определения генетической структуры двух групп собак было проведено их генотипирование по 21 STR-маркеру (всего 94 головы). ДНК выделялась из с использованием набора ПЦР-совместимого реагента для проведения быстрого лизиса – COrDIS Sprint (ООО «ГОРДИЗ», Россия). После выделения ДНК в каждой из проб оценивали ее конечную концентрацию. Для постановки ПЦР использовали набор реагентов для мультиплексного анализа 21-го микросателлитного маркера и локуса амелогенина собак COrDIS Dog. Полученную ДНК амплифицировали в амплификаторе SimpliAmp («Thermal Cycler Applied Biosystems», США) с комплектом праймеров «COrDIS Dog» в соответствии с рекомендацией производителя. Электрофорез продуктов амплификации осуществлялся на автоматическом генетическом анализаторе «Applied Biosystems 3500 Series Genetic Analyzers» («Applied Biosystems», США). Для расшифровки и последующего документирования графических данных использовали программное обеспечение Data Collection Software и GeneMapper ID 3.2.

Статистические методы. Для обработки полученных данных использовали GenAlEx 6.5 для MS Excel

. Для оценки соответствия полученных распределений частот генотипов равновесию Харди-Вайнберга использовали метод хи-квадрат. Значение p<0,05 считалось статистически значимым. Для сравнения генетической структуры исследуемых групп использовался пакет STRUCTURE 2.3.4 как инструмент кластерного анализа
. Для математического подтверждения результатов (метод Evanno) результаты, полученные в STRUCTURE 2.3.4, обрабатывались в веб-программе STRUCTURE Harvester
.

3. Результаты исследования и обсуждение

Чтобы иметь представление об аллельном богатстве породы московская сторожевая в целом, мы сравнили число аллелей в каждом из локусов, установленных для этой породы, с аналогичным показателем у шести других исследуемых пород (табл. 1). Следует заметить, что 3 из них являются аборигенными приотарными породами (среднеазиатская овчарка, кавказская овчарка, южнорусская овчарка), 1 – аборигенной пастушьей породой (оленегонная лайка) и 2 – породами, выведенными в то же время, что и московская сторожевая порода (русский черный терьер и восточноевропейская овчарка). Отметим также, что в создании московской сторожевой участвовали представители кавказской овчарки и восточноевропейской овчарки, которые за более чем 70 лет также прошли определенный эволюционный путь.

Таблица 1 - Аллельное богатство собак породы московская сторожевая по сравнению с другими отечественными породами собак (Na)

Локус

Порода собак

Среднеазиатская овчарка

Кавказская овчарка

Русский черный терьер

Южнорусская овчарка

Московская сторожевая

Оленегонная лайка

Восточноевропейская овчарка

AHTh130

8

5

4

4

5

4

7

AHTh260

9

7

4

3

4

4

5

INU30

6

5

5

3

6

4

3

AHTk211

6

5

3

4

4

3

4

CXX279

7

4

5

4

5

2

4

REN169O18

7

6

5

4

4

3

7

INU055

10

4

4

2

4

4

4

REN105L03

9

5

4

5

6

2

5

REN54P11

6

6

4

4

3

3

6

INRA21

6

6

3

2

6

1

5

AHT137

12

9

6

4

6

3

5

REN169D01

9

6

4

5

4

2

4

AHTk253

5

4

2

4

3

4

4

INU005

8

8

3

4

5

4

4

FH2848

10

6

4

4

6

4

7

AHT121

10

9

7

4

7

5

6

FH2054

8

6

3

3

5

5

5

REN162C04

8

7

4

4

5

4

4

AHTh171

11

5

4

5

4

3

5

REN247M23

6

6

3

3

4

4

5

REN64E19

9

4

4

3

4

4

6

Обращает внимание, что наибольшим аллельным богатством практически во всех локусах характеризуется среднеазиатская овчарка: среднее число аллелей на локус составляет 8; от 5 аллелей в локусе AHTk253 до 12 аллелей в локусе AHT137). Кавказские овчарки занимают второе место – среднее число аллелей на локус составляет 6, московская сторожевая и восточноевропейская овчарка делят третье место (5 аллелей на локус), а остальные три породы характеризуются малым аллельным богатством (4 аллеля на локус у русского черного терьера и южнорусской овчарки и 3 – у оленегонной лайки). Московская сторожевая обладает таким же числом аллелей, как лидирующая среднеазиатская овчарка, только в локусах INU30 (Na=6) и INRA21 (Na=6). При этом в некоторых локусах разнообразие аллелей у московской сторожевой снижено в несколько раз: в локусе AHT137 – 6 против 12 у среднеазиатской овчарки и 9 у кавказской овчарки, в локусе AHTh171 – 4 против 11 у среднеазиатской овчарки.

Это значит, что необходимо провести детальный анализ интенсивности использования производителей в породе и ее пространственную структуру, чтобы понять механизмы более низкого числа аллелей в каждом локусе по сравнению с другими породами.

Далее нами представлялось важным выяснить, такое состояние аллелофонда было присуще породе долгое время или наблюдается снижение генетического разнообразия. К сожалению, генетический материал первых поколений представителей данной породы не сохранился, поэтому мы можем сравнить изменения, которые произошли за 2-3 поколения, используя материал существующих в настоящее время собак, но разного возраста.

В таблице 2 приведены параметры генетической структуры двух групп собак породы московская сторожевая.

Таблица 2 - Параметры генетической структуры двух групп собак породы московская сторожевая разных поколений

Локус

Группа 1

Группа 2

Na

Ne

Ho

He

F

Na

Ne

Ho

He

F

AHTh130

5

3,620

0,861

0,713

-0,172

5

3,630

0,857

0,724

-0,183

AHTh260

5

3,082

0,933

0,676

-0,382

4

2,597

0,600

0,615

0,024

INU30

4

2,866

0,600

0,651

0,078

6

5,000

0,900

0,800

-0,125

AHTk211

5

3,103

0,933

0,678

-0,377

4

2,667

0,900

0,625

-0,440

CXX279

5

2,866

0,800

0,651

-0,229

5

4,255

1,000

0,765

-0,307

REN169O18

4

3,261

0,733

0,693

-0,058

4

3,279

0,400

0,695

0,424

INU055

5

3,435

0,800

0,709

-0,129

4

2,985

0,500

0,665

0,248

REN105L03

6

3,154

0,720

0,688

-0,042

6

3,161

0,714

0,684

-0,045

REN54P11

5

2,557

0,600

0,609

0,015

3

1,942

0,600

0,485

-0,237

INRA21

4

2,486

0,667

0,598

-0,115

5

2,941

0,700

0,660

-0,061

AHT137

6

4,327

0,933

0,769

-0,214

6

4,167

0,800

0,760

-0,053

REN169D01

5

2,093

0,533

0,522

-0,021

4

1,709

0,500

0,415

-0,205

AHTk253

3

1,991

0,533

0,498

-0,071

3

2,062

0,500

0,515

0,029

INU005

6

4,839

0,867

0,793

-0,092

5

4,762

0,700

0,790

0,114

FH2848

4

2,761

0,667

0,638

-0,045

5

3,077

0,800

0,675

-0,185

AHT121

7

5,000

0,933

0,800

-0,167

6

4,651

0,800

0,785

-0,019

FH2054

4

2,980

0,800

0,664

-0,204

5

3,922

0,700

0,745

0,060

REN162C04

5

3,333

0,667

0,700

0,048

4

2,899

0,600

0,655

0,084

AHTh171

6

3,600

0,800

0,722

-0,108

4

3,077

0,600

0,675

0,111

 REN247M23

4

1,899

0,400

0,473

0,155

3

1,681

0,400

0,405

0,012

REN64E19

4

2,230

0,580

0,546

-0,059

4

2,190

0,571

0,543

-0,052

Примечание: Na – число аллелей, Ne – число эффективных аллелей, Ho – наблюдаемая гегерозиготность, He – ожидаемая гетерозиготность, F – индекс фиксации

По третьей части локусов: 7 из 21 (AHTh130, CXX279, REN169O18, REN105L03, AHT137, AHTk253, REN64E19) не наблюдается изменения числа аллелей, в то время как практически в половине локусов (10 из 21) число аллелей снизилось (AHTh260, AHTk211, INU05, REN54P11, REN169D01, INU005, AHT121, REN162C04, AHTh171, REN247M23) и только в 4 локусах разнообразие возросло на 1 аллель в каждом (INU30, INRA21, FH2848, FH2054). Это значит, что в целом в породе происходят процессы, которые ведут к снижению аллельного богатства. Поскольку основой эффективной селекции является наличие и поддержание генетического разнообразия, следует провести анализ спариваний и оценить характер использования отдельных производителей, произведя их генотипирование.

Также важно отметить, что если в первой группе практически во всех локусах наблюдаемая гетерозиготность (Ho) или примерно равна, или превышает ожидаемую гетерозиготность (He), то во второй группе по локусам REN169O18, INU055, INU005, FH2054, REN162C04 и AHTh171 наблюдается обратная картина. Это значит, что в настоящее время в породе начинает увеличиваться доля инбредных животных, что может иметь место при снижении поголовья, либо в случае «эффекта основателя», когда активно используется всего несколько производителей, наиболее успешных и, как следствие, наиболее известных и привлекательных.

Вышесказанное подтверждает и число приватных аллелей (табл. 3).

Таблица 3 - Приватные аллели двух групп собак породы московская сторожевая разных поколений

Группа

Локус

Аллели

Частота

Группа 1

AHTh260

238

0,033

248

0,167

AHTk211

89

0,033

INU055

192

0,033

REN54P11

236

0,033

266

0,067

AHT137

137

0,033

151

0,133

REN169D01

216

0,067

INU005

128

0,067

FH2848

240

0,133

AHT121

108

0,067

FH2054

164

0,033

REN162C04

192

0,167

AHTh171

225

0,067

235

0,100

REN247M23

274

0,133

Группа 2

AHTh260

246

0,100

INU30

146

0,150

156

0,050

INRA21

99

0,050

AHT137

141

0,350

147

0,100

FH2848

230

0,100

246

0,050

FH2054

152

0,100

172

0,050

Главное наблюдение состоит в том, что две группы собак одной и той же породы различаются по приватным аллелям. В новом поколении московских сторожевых снизилось число локусов, как и общее число аллелей по сравнению с предыдущим поколением собак. Это также свидетельствует о снижении генетического разнообразия в породе.

Как показывают результаты исследований Heidi G Parker и других, для понимания причин изменения внутрипородного генетического разнообразия, необходимо провести также анализ изменения морфологических характеристик, учитывая географическую изолированность отдельных групп

. Группа ученых, исследовавших молекулярную структуру аборигенных пород Португалии, обращает внимание, что генетическая структура может различаться в зависимости от отбора той или иной группы, или породы по рабочим качествам
. Leroy и его коллеги указывают, что следует обращать внимание на уровень инбридинга в породе на генеалогическом уровне, так же как и на генетическом, чтобы обеспечить сохранение генетического разнообразия в породе
.

Для того чтобы оценить, не привели ли изменения в генетической структуре к тому, что начинает формироваться «иная» московская сторожевая порода, отличная по генетическому профилю мы провели сравнение двух групп с помощью ПО STRUCTURE 2.3.4 (рис. 1).

Результаты кластерного анализа по 21 STR-локусу собак породы московская сторожевая, при К=2

Рисунок 1 - Результаты кластерного анализа по 21 STR-локусу собак породы московская сторожевая, при К=2

Примечание: группы: 1 – собаки 2019 г.р. и раньше, 2 – собаки 2020 г.р. и позже

Результаты исследования генетической структуры двух групп подтверждают подразделение исследуемого массива животных на 2 подгруппы. Для определения числа групп с помощью программы STRUCTURE Harvester был установлен коэффициент Delta K, максимальное значение которого оказалось при К=1.

Это значит, что на текущий момент, невзирая на наблюдаемые изменения генетической структуры у группы собак нового поколения, порода пока не утратила своей целостности.

4. Заключение

В настоящей работе представлены результаты генотипирования собак одной их отечественных служебных пород - породы московская сторожевая, по 21 STR-локусу в соответствии с рекомендацией ISAG (International Society for Animal Genetics).

Мониторинг генетического разнообразия показал, что в породе наблюдается снижение генетического разнообразия, проявляющиеся в уменьшении полиморфизма в 10 исследуемых локусах, появлении приватных аллелей у животных разных поколений. Однако это пока не привело к формированию нового генетического профиля породы.

Поскольку порода собак московская сторожевая является ценным представителем отечественных пород, то необходимо провести дополнительные исследования, направленные на характеристику селекционной работы с породой, поиск причин уменьшения генетического разнообразия.

Таким образом, необходимо разработать предложения для национального клуба породы московская сторожевая по стабилизации генетического разнообразия в породе с помощью корректировки планов племенной работы и проведения разъяснительной работы с отдельными питомниками.

Article metrics

Views:202
Downloads:2
Views
Total:
Views:202