Факторы, влияющие на крепость костяка кур

Цель: изучение накопленных данных о генетической детерминированности крепости костяка и обсуждение возможности их использования для совершенствования птицеводства.

Как в мясном, так и в яичном птицеводстве крепость костяка является важной характеристикой благосостояния животных, от которой во многом зависит экономическая эффективность отрасли. Связано это с тем, что отсутствие крепости выражается хрупкостью костей, их деформациями или переломами, возникающими как при определенных технологиях содержания птиц, так и при переработке продуктов птицеводства, что сопровождается экономическими потерями. Качество и прочность костной ткани складывается, помимо условий содержания, из сложного комплекса взаимодействий структурных, физиологических, пищевых и архитектурных составляющих. Изучение крепости костяка птиц усложняется также особенностями воспроизводства. Процесс яйцекладки обуславливает некоторые особенности остеогенеза, в числе которых образование медуллярной кости, функция которой заключается в депонировании кальция, необходимого для образования скорлупы. На сегодняшний день фактическая оценка крепости костяка происходит посмертно, в случае измерения минеральной плотности костей, а также прочности кости на разрыв. Особенность обоих методов заключается в том, что они не позволяют использовать оцененных животных в селекции для улучшения крепости костяка, поэтому изучение генетических детерминант этого комплексного признака является актуальной исследовательской задачей. Использование современных методов анализа информации на основании ДНК-технологий является необходимым этапом для выявления генов-кандидатов, контролирующих крепость костяка птиц, способным в перспективе увеличить эффективность селекции в птицеводстве. В настоящем обзоре обсуждаются имеющиеся результаты полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) с крепостью костей птиц, а также существующие данные о взаимосвязи крепости костяка с такими прижизненно оцениваемыми характеристиками как яйценоскость и возраст снесения первого яйца.

1. Мкртчян М. В. Проблемы российского экспорта мяса птицы / М. В. Мкртчян и др. // Инновационная экономика: перспективы развития и совершенствования. – 2022. – № 2 (60). – С. 38-42.

2. Eusemann B. K. Bone quality and composition are influenced by egg production, layer line, and oestradiol-17ß in laying hens / B. K. Eusemann, R. Ulrich et al. // Avian pathology: journal of the W.V.P.A. – 2022. – № 51 (3). – P. 267-282.

3. Runknke I. The response of layer hen productivity and egg quality to an additional limestone source when offered diets differing in calcium concentrations and the inclusion of phytase / I. Runknke, Y. Akter et al. // Animals. – 2021. – №11. – 29-41.

4. Whitehead C. C., Overview of bone biology in the egg-laying hen / C. C. Whitehead /Poult. Sci. – 2004. – № 83. – 193-199.

5. Буяров В. С. Оценка племенных качеств сельскохозяйственной птицы мясного направления продуктивности (обзор) / Буяров В. С., Ройтер Я. С. и др. // Вестник ОрелГАУ. – 2019. – №3 (78). – С. 30-38.

6. Ларкина Т. А. Поиск полиморфных вариантов гена LCORL с помощью секвенирования по Сэнгеру у пород кур различного направления продуктивности / Т. А. Ларкина, А. А. Крутикова, Г. К. Пегливанян, Н. В. Дементьева // Аграрный вестник Урала. – 2020. – №9 (200). – С. 48-54.

7. Muszynski S. Assessing Bone Health Status and Eggshell Quality of Laying Hens at the End of a Production Cycle in Response to Inclusion of a Hybrid Rye to a Wheat-Corn Diet / S. Muszynski, K. Kasperek et al. Veterinary sciences. – 2022. – № 9(12). – 683 p.

8. Nasr M.A.F. The effects of keel fractures on egg production, feed and water consumption in individual laying hens / M. A. F. Nasr, J. Murrel, C. J. Nicole // British poultry science. – 2013. – № 54. – P. 165-170.

9. Rath N. C. Factors regulating bone maturity and strength in poultry / N. C. Rath, G. R. Huff et al. // Poultry science. – 2000. – № 79 (7). – P. 1024-1032.

10. Hakami Z. Growth performance, carcass and meat quality, bone strength, and immune response of broilers few low-calcium diets supplemented with marine mineral complex and phytase / Z. Hakami, A. R. A. Sulaiman et al. // Poultry science. – 2022. – № 101 (6). – P. 123-132.

11. Webster A. B. Welfare implications of avian osteoporosis / A. B. Webster //Poultry science. – 2004. – № 83. – P. 184-192.

12. Stratmann, A. Genetic selection to increase bone strength affects prevalence of keel bone damage and egg parameters in commercially housed laying hens / A. Stratmann, E. Frohlich et al. // Poultry science. – 2016. – № 95. – P. 975-984.

13. Roberts J. R. Factors affecting egg internal quality and egg shell quality in laying hens / J. R. Roberts // Poultry science. – 2004. – № 41. – P. 161-177.

14. Fleming R. H. Relationships between genetic, environmental and nutritional factors influencing osteoporosis in laying hens / R. H. Fleming, H. A. McCormack, L. McTeir, C. C. Whitehead // British poultry science. – 2006. – № 47. – P. 742-755.

15. Dacke C. G. Medullary bone and avian calcium regulation / C. G. Dacke, S. Arkle et al. // Journal of experimental biology. – 1993. – № 184. – P. 63-88.

16. Wilson S. Estrogen and cancellous bone loss in the fowl / S. Wilson, B. H. Thorp // Calcified tissue international. – 1998. – № 62. – P. 506-511.

17. Whitehead C. C. Osteoporosis in cage layers / C. C. Whitehead, R. H. Fleming // Poultry science. – 2000. – № 79. – P. 1033-1041.

18. Cransberg P. H. Sequential studies of skeletal calcium reserves and structural bone volume in a commercial layer flock / P. H. Cransberg, G. B. Parkinson et al. // British Poultry science. – 2001. – № 42. – P. 260-265.

19. Wall H. Integument, mortality, and skeletal strength in extended production cycles for laying hens - effects of genotype and dietary zinc source / H. Wall, M. Boyner et al. // British poultry science. – 2022. – № 63 (2). – P. 115-124.

20. McCoy M. A. Density and breaking strength of bones of mortalities among caged layers / M. A. McCoy, G. A. C. Reilly, D. J. Kilpatrick // Research in veterinary science. – 1996. – № 60. – P. 185-186.

21. Bishop S. C. Inheritance of bone characteristics affecting osteoporosis in laying hens / S. C. Bishop, R. H. Fleming et al. //British poultry science. – 2000. – № 41 (1). – P. 33-40.

22. Boskey A. L. Collagen and bone strength / A. L. Boskey, T. W. Wright, R. D. Blank // Journal of bone and mineral research. – 1999. – № 14 (3). – P. 330-335.

23. Viguet-Carrin S. The role of collagen in bone strength / S. Viguet-Carrin, P. Garnero, P. Delmas // Osteoporos. Int. – 2006. – № 17. – P. 319-336.

24. Beck M. M. Role of estrogen in avian osteoporosis / M. M. Beck, K. K. Hansen // Poultry science. – 2004. – № 83. – P. 200-206.

25. Bain M. M. Increasing persistency in lay and stabilizing egg quality in longer laying cycles. What are the challenges? / M. M. Bain, Y. Nys, I. C. Dunn // British Poultry Science. – 2016. – № 57. – P. 330-338.

26. Budgell K. L. Bone breakage in three strains of end‐of‐lay hens / K. L. Budgell, F. G. Silversides // Canadian Journal of Animal Science. – 2004. – № 84. – P. 745-747.

27. Fleming R. H. Incidence, pathology and prevention of keel bone deformities in the laying hen / R. H. Fleming, H. A. McCormack et al. //British Poultry Science. – 2004. – № 45. – P. 320-330.

28. Eusemann B. K. Radiographic examination of keel bone damage in living laying hens of different strains kept in two housing systems / B. K. Eusemann, U. Baulain et al. // PLoS One. – 2018. – № 13. – Issue e0194974. – P. 1-17.

29. Kaeppeli S. Effects of housing, perches, genetics, and 25‐hydroxy‐ cholecalciferol on keel bone deformities in laying hens / S. Kaeppeli, S. G. Gebhardt‐Henrich et al. // Poultry Science. – 2011. – № 90. – P. 1637-1644.

30. Hocking P. M. Quantifying genetic (co)variation and effects of genetic selection on tibial bone morphology and quality in 37 lines of broiler, layer and traditional chickens / P. M. Hocking, D. A. Sandercock et al. // British Poultry Science. – 2009. – № 50. – P. 443-450.

31. Toscano M. J. Explanations for keel bone fractures in laying hens: are there explanations in addition to elevated egg production? / M. J. Toscano, I. C. Dunn et al. //Poultry Science. – 2020. – № 99. – P. 4183-4194.

32. Dunn I. C. No evidence that selection for egg production persistency causes loss of bone quality in laying hens / I. C. Dunn, D. J. De Koning et al. // Genetics Selection Evolution. – 2021. – № 53 (1). – Issue 11. – P. 1-13.

33. Hanlon C. Bone and eggshell quality throughout an extended laying cycle in three strains of layers spanning 50 years of selection / C. Hanlon, K. Takeshima et al. // Poultry science. – 2022. – № 101 (3). – 101672.

34. Podisi B. K. Bone mineral density QTL at sexual maturity and end of lay / B. K. Podisi, S. A. Knott et al. // British poultry science. – 2012. – № 53 (6). – P. 763-769.

35. Zhou H. Genome-wide linkage analysis to identify chromosomal regions affecting phenotypic traits in chicken / H. Zhou, N. Deeb et al. // Poultry science. – 2007. – № 86. – P. 255-266.

36. Dunn I. C. A QTL for osteoporosis detected in an F2 population derived fron White Leghorn chicken lines divergently selected for bone index / I. C. Dunn, R. H. Fleming et al. // Animal genetics. – 2007. – № 38. – P. 45-49.

37. Schreiweis M. The use of densitometry to detect differences in bone mineral density and content of live White Leghorns fed varying levels of dietary calcium / M. Schreiweis, J. Orban, M. Ledur, P. Hester // Poultry science. – 2003. – №82. – P. 1292-1301.

38. Jansen S. Relationship between Bone Stability and Egg Production in genetically divergent chicken layer lines / S. Jansen, U. Bulain et al. //Animals (Basel). – 2020. – № 10 (5). – P. 850-867.

39. Dunn I. C. Quality of the laying hen skeleton; insights and solutions from genetics. In Proceedings of the 17th International Conference on Production Diseases in Farm Animals. Switzerland, Bern, 27-29 June 2019 / I. C. Dunn, B. Andersson et al. //Editors: Bruckmaier R. M., Cross J. J. – Bern, Switzerland: Journal of Animal Science. – 2019. – P. 50-58.

40. Wolc A. Genetic relationships among time of egg formation, clutch traits and traditional selection traits in laying hens / A. Wolc, M. Bednarczyk et al. // Journal of Animal and Feed Science. – 2010. – № 19. – P. 452-459.

41. Rubin C. J. Quantitative trait loci for BMD and bone strength in an intercross between domestic and wildtype chickens. Journal of bone and mineral research / C. J. Rubin, Brandstrom et al. // Journal of the American Society for Bone and Mineral Research. – 2007. – № 22 (30). – P. 375-384.

42. Sharman P. Quantitative trait loci for bone traits segregating independently of those for growth in an F2 broiler x layer cross / P. W. Sharman, D. R. Morrice et al. //Cytogenetic and genome research. – 2007. – № 117 (1-4). – P. 296-304.

43. Schreiweis M. A. Identification of quantitative trait loci associated with bone traits and body weight in an F2 resource population of chickens/ Schreiweis M. A., Hester P. Y., Moody D. E.// Genetics, selection, evolution : GSE. – 2005. – № 37 (6). – P. 677-698.

44. Li H. Chicken quantitative trait loci for growth and body composition associated with transforming growth factor-beta genes / Li H., Deeb N., Zhou, H. et al. // Poultry science. – 2003. – № 82 (3). – P. 347-356.

45. Mignon-Grasteau S. Genetic determinism of bone and mineral metabolism in meat-type chickens: A QTL mapping study / S. Mignon-Grasteau, C. Chantry-Darmon et al. // Bone reports. – 2016. – №5. – P. 43-50.

46. Raymond B. Genome-wide association study for bone strength in laying hens / B. Raymond, Johansson et al. // Journal of animal science. – 2018. – № 96 (7). – P. 2525–2535.

47. De Koning D. J. An eQTL in the cystathionine beta synthase gene is linked to osteoporosis in laying hens / De Koning D. J., Dominguez-Gasca N. et al. //Genetics, selection, evolution: GSE. – 2020. – № 52 (1). – P. 13-26.

48. Guo J. Genetic architecture of bone quality variation in layer chickens revealed by a genome-wide association study/Guo J., Sun C. et al. //Scientific reports. – 2017. – № 7. – Issue 45317.

49. Goetz S. C. The primary cilium: A signalling centre during vertebrate development / S. C. Goetz, K. V. Anderson // Nat. Rev. Genet. – 2010. – № 1. – P. 331-344.

50. Kanai Y. The glutamate and neutral amino acid transporter family: Physiological and pharmacological implications / Y. Kanai, M. A. Hediger // Eur. J. Pharmacol. – 2003. – № 479. – P. 237-247.

51. Kartsogiannis V. Osteoclast inhibitory lectin, an immune cell product that is required for normal bone physiology in vivo / V. Kartsogiannis, N. A. Sims et al. // J. Biol. Chem. – 2008. – № 283. – P. 30850-30860.

52. Xiong D. Genome-wide association and follow-up replication studies identified ADAMTS18 and TGFBR3 as bone mass candidate genes in different ethnic groups / Xiong D. H., Liu X. G. et al. // Am. J. Hum. Genet. – 2009. – №84. – P. 388-398.

53. Becker J. Exome Sequencing Identifies Truncating Mutations in Human SERPINF1 in Autosomal-Recessive Osteogenesis Imperfecta / Becker J., Semler O. et al. // Am. J. Hum. Genet. – 2011. – № 88. – Р. 362-371.

54. Hong D. Quantitative proteomic analysis of dexamethasone-induced effects on osteoblast differentiation, proliferation, and apoptosis in MC3T3-E1 cells using SILAC / D. Hong, H. X. Chen et al. //Osteoporos. Int. – 2011. – № 22. – P. 2175-2186.

55. Rossini M. Involvement of WNT/β-catenin signaling in the treatment of osteoporosis / M. Rossini, D. Gatti, S. Adami // Calcif. Tissue Int. – 2013. – № 93. – P. 121-132.

56. Spencer G. J. Current perspectives on NMDA-type glutamate signalling in bone / G. J. Spencer, C. J. McGrath, P. G. Genever // Int. J. Biochem. Cell. Biol. – 2007. – №39. – P. 1089-1104.

57. Hocking P. M. Genetic variation for egg production, egg quality and bone strength in selected and traditional breeds of laying fowl / P. M. Hocking, M. Bain et al. // British poultry science. – 2003. – № 44. – P. 365-373.

58. Donko T. Estimation of bone mineral density and breaking strength of laying hens based on scans of computed tomography for body composition analysis / T. Donko, A. Tischler et al. //British Poultry Science. – 2018. – № 59 (4). – P. 365-370.

59. Митрофанова О. В. Динамика экстерьерных показателей у кур при отборе по полиморфным вариантам в гене миостатина / О. В. Митрофанова, Н. В. Дементьева, Т. А. Ларкина // Известия НВ АУК. – 2019. – №2 (54). – С. 222-228.