Ассоциация гаплотипов цитохром c-оксидазы COX2 с матрилинейной структурой и работоспособностью чистокровных верховых лошадей

Изучение митохондриального генома чистокровных верховых лошадей представляет значительный интерес как для оценки дифференциации матрилинейной структуры породы, так и для поиска генов, определяющих работоспособность лошадей.

Цель: изучить вариабельность гаплотипов COX2 в женских линиях чистокровной верховой породы и их ассоциацию со скаковой работоспособностью лошадей.

Материалы и методы: генотипирование 40 кобыл чистокровной верховой породы по гаплогруппам мтДНК и типам цитохром с-оксидазы COX2A>G проводили по методу Сэнгера в лаборатории генетики ВНИИ коневодства. При идентификации нуклеотидных последовательностей использовали данные GenBank по 17 номенклатурным гаплогруппам, размещенных под номерами доступа: JN398377-JN398457 и EF597513- EF597514. Результаты секвенирования контрольного участка D-петли мтДНК анализировали в программе Mega 12. При анализе последовательности COX2 использовали авторские праймеры и набор реагентов GenSeq. Скаковую работоспособность лошадей оценивали по комплексу показателей, включая общую сумма выигрыша, средний выигрыш за скачку, процент успеха, дистанцию побед и лучшую резвость.

Результаты. У протестированных лошадей были выявлены три варианта цитохром с-оксидазы COX2 при наличии гаплотипа А во всех женских линиях. Гаплотип G был зарегистрирован только у кобыл маточных семейств, относящихся к гаплогруппе L. Чистокровные верховые кобылы с гаплотипом А в целом имели более успешную скаковую карьеру по сравнению с носительницами варианта А/G (Р >0.05).

Заключение. Вариабельность гаплотипов гена COX2A>G у лошадей чистокровной верховой породы ассоциирована преимущественно с гаплогруппой L мтДНК, что дополняет сведения о матрилинейной структуре породы и митохондриального генома.

1. Bowling A. T. The genetics of the horse / A. T. Bowling, A. Ruvinski. – CABI Publishing, Wallingford, 2000. – 528 p.

2. Jansen T. Mitochondrial DNA and the origin of the domestic horse / T. Jansen, P. Foster, M. A. Levine et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. – Vol. 99. – Issue 16. – P. 10905–10910.

3. McGahern A. Evidence for biogeographic patterning of mitochondrial DNA in Eastern horse populations/A. McGahern, M. A. M. Bower, C. J. Edwards et al. // Animal Genetics. – 2006. – Vol. 37.– № 5. – P. 494–497. doi: 10.1111/j.1365-2052.2006.01495.x.

4. Achilli A. Mitochondrial genomes from modern horses reveal the major haplogroups that underwent domestication / A. Achilli, A. Olivieri, P. Soares et al. // PNAS. – 2012. – Vol.109. – №. 7. – P. 2449–2454. doi: 10.1073/pnas.1111637109.

5. Khanshour A. M. Maternal phylogenetic relationships and genetic variation among Arabian horse populations using whole mitochondrial DNA D-loop sequencing / A. M. Khanshour, E. G. Cothran // BMC Genetics. – 2013. – Vol. 14. – P. 83. doi: 10.1186/1471-2156-14-83.

6. Khaudov A. D. Genetic analysis of maternal and paternal lineages in Kabardian horses by uniparental molecular markers / A. D. Khaudov, A. S. Duduev, Z.A. Kokov et al. // Open Vet, J. – 2018. – Vol. 8. – № 1. – P. 40–46. doi: 10.4314/ovj.v8iI.7.

7. Librado P. The origins and spread of domestic horses from the Western Eurasian steppes / P. Librado, N. Khan, A. Fages et al. // Nature. – 2021. – № 598 (7882). – P. 1–7. doi: 10.1038/s41586-021-04018-9.

8. Kusliy M. A. Traces of Late Bronze and Early Iron age Mongolian horse mitochondrial lineages in modern populations / M. A. Kusliy, N. V. Vorobieva, A. I. Tishkin et al. // Genes. – 2021. – Vol. 12. –№ 3. – P. 412. doi: 10.3390/genes12030412.

9. Glazewska I. A new view on dam lines in Polish Arabian horses based on mtDNA analysis / I. Glazewska, A. Wysocka, B. Gralak, J. Sell // Genet. Sel. Evol. – 2007. – Vol. 39. – № 5. – P. 609–619. doi: 10.1051/gse:2007025.

10. Khrabrova L.A. Estimation of the genealogical structure of Vyatka Horse breed (Equus ferus caballus) using DNA analysis / L. A. Khrabrova, N. V. Blohina, N. F. Belousova, E. G. Cothran // Russian Journal of Genetics. – 2022. – Vol. 58. – № 4. –P. 462–466. doi: 10.1134/S1022795422040068.

11. Vilstrup J. T. Mitochondrial phylogenomics of modern and ancient equids / J. T. Vilstrup, A. Seguin-Orlando et al. // PLoS One. – 2013. – Vol. 8. – № 2 – e55950. doi: 10.1371/journal.pone.0055950.

12. Fages A. Tracking Five Millennia of Horse Management with Extensive Ancient Genome Time Series / A. Fages, K. Hanghøj, N.Khan et al. // Cell. – 2019. – Vol. 177. – № 6. – P. 1419–1435.e31. doi: 10.1016/j.cell.2019.03.049.

13. Goto H. A massively parallel sequencing approach uncovers ancient origins and high genetic variability of endangered Przewalski's horses / H. Goto, O. A. Ryder, A. R. Fisher et al. // Genome Biol Evol. – 2011. – № 3. – P. 1096–1106. doi: 10.1093/gbe/evr067.

14. Xu X. The complete mitochondrial DNA sequence of the horse, Equus caballus: extensive heteroplasmy of control region / X. Xu, U. Arnason // Gene. – 1994. – Vol. 148. – № 2. – P. 357–362.

15. Kadenbacha B. The subunit composition and function of mammalian cytochrome c oxidase / B. Kadenbacha, M. Hüttemannb // Mitochondrion: journal. – 2015. – Vol. 24. — P. 64–76. doi: 10.1016/j.mito.2015.07.002.

16. Долматович Т. В. Генетическая характеристика лошадей белорусской верховой породы на основе полиморфизма митохондриальной ДНК / Т. В. Долматович, Н. С. Сазанович, Р. И. Шейко // Молекулярная и прикладная генетика. – 2023. –Т. 35. – С. 89–98.

17. Hill E.W. History and integrity of Thoroughbred dam lines revealed in equine mtDNA variation / E.W. Hill, M. Bradley et al. // Anim. Genetics. – 2002. – Vol.33. – № 4. – P. 287–314. doi: 10.1111/j.1365-2052.2002.00870.x.

18. Bower M. A. Thoroughbred racehorse mitochondrial DNA demonstrates closer than expected links between maternal genetic history and pedigree records / M. A. Bower, M. Whitten, R. E. R. Nisbet et al // J. Anim. Breed. Genet. – 2013. – № 130. – P. 227–235. doi: 10.111/j.1439-0388.2012.01018.x.

19. Khrabrova L. A. MtDNA haplotype analysis in dam families of the Thoroughbred riding horses / L. A. Khrabrova, A. M. Zaİtsev, L. L. Vİkulova et al. // In: Modern Trends in Agricultural Production in the World Economy. XVIII International Scientific and Practical Conference. Kemerovo. 2020. – P. 34–42. doi: 10.32743/kuz.agri.2020.34-42.

20. Lin X. Association of low race performance with mtDNA haplogroup L3b jn Australian thoroughbred horses / X. Lin, H-X Zheng et al // Mitochondrial DNA Part A. – 2017. – Vol. 29. – Issue 2. – P. 323–330. doi: 10.1080/24701394.2016.1278535.

21. Бочкарев К. П. Генеалогические таблицы маточных линий лошадей чистокровной верховой породы в СССР. Под ред. К. М. Дзалаева / К. П. Бочкарев. — М.: Агропромиздат, 1989. – 384 с.