ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP

Индира  Бейшова; Диляра  Гриценко; Малика  Шамекова; Александр  Пожарский; Татьяна Ульянова; Александр  Ковальчук

doi:10.37884/3-2023/05

Аннотация

В статье представлены результаты исследования генетического разнообразия отечественных пород лошадей на основании полногеномного анализа однонуклеотидных полиморфизмов (single nucleotide polymorphism, SNP), проведенного с использованием микрочипов Equine 80k HTS («Illumina Inc.», США).

В качестве материала для исследований использовали образцы волосяных луковиц лошадей казахской породы типов джабе (ZHB, n = 631), адайского (ADA, n = 303) и найманского (NMN, n = 158), мугалжарской (MUG, n = 584), кушумской (KSH, n = 226) и костанайской (KOS, n = 116) пород. Контроль качества SNP-генотипирования проводили с помощью программного обеспечения PLINK1.9. Для обработки и визуализации данных применяли программы PLINK1.9, R-пакет, BEAGLE, ADMIXTURE, CLUMPAK и FigTree. Конечный набор маркеров, отобранный по результатам контроля качества и использованный для анализа, включал 60 987 SNP.

Все исследуемые породы лошадей имели очень близкие значения ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности - в среднем 0,3478 и 0,3443. Степень наблюдаемой гетерозиготности в исследуемых породах лошадей изменялась от 0,3402 у казахской породы адайского типа и мугалжарской породы до 0,3514 у кушумской породы. С помощью метода главных компонент (principal component analysis, PCA), программы ADMIXTURE, ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности (He и Ho), попарных значений индекса фиксации (Fst) было выявлено отсутствие генетической изменчивости между исследуемыми породами лошадей. Сравнение с ранее опубликованными данными о генетическом разнообразии пород лошадей выявило относительно высокий уровень индивидуального разнообразия отечественных лошадей по сравнению с зарубежными породами. При этом монгольская и тувинская породы были выделены как наиболее близкие породы лошадей. Таким образом, впервые с использованием полногеномного анализа SNP мы изучили генетическое разнообразие у отечественных пород лошадей. Эти результаты служат началом углубленного изучения генофонда пород и оценки их значения для перспектив сельскохозяйственного производства.

Equus caballus, казахская порода тип джабе, казахская порода адайский тип, казахская порода найманский тип, мугалжарская порода, кушумская порода, костанайская порода, SNP

01 Введение

Полный текст статьи доступен для скачивания в формате PDF на панели справа.

02 Список литературы

1. Levine M.A. Botai and the Origins of Horse Domestication. Journal of Anthropological Archaeology [Text] / M.A. Levine. - 1999. – V. 18. – P. 29-78.
2. Kyselý R. New discoveries change existing views on the domestication of the horse and specify its role in human prehistory and history – a review [Text] / R. Kyselý, L. Peške // Archeologické rozhledy. - 2022. - V. 74. - No. 3. – Р. 299-345.
3. Frachetti M. From sheep to (some) horses: 4500 years of herd structure at the pastoralist settlement of Begash (south-eastern Kazakhstan) [Text] / M. Frachetti, N. Benecke // Antiquity. – 2009. – V. 83. – P. 1023-1037.
4. Outram A.K. Patterns of pastoralism in later Bronze Age Kazakhstan: new evidence from faunal and lipid residue analyses [Text] / A.K. Outram, A. Kasparov, N.A. Stear, V. Varfolomeev, E. Usmanova, R.P. Evershed // Journal of Archaeological Science. - 2012. – V. 39. – P. 2424-2435.
5. Chang C. The study of nomads in the republic of Kazakhstan [Text] / C. Chang // In book: The Ecology of Pastoralism. - 2015. - P. 17-40.
6. Sarbassova G. Language and identity in Kazakh horse culture [Text] / G. Sarbassova // bilig. - 2015. – V. 75. – P. 227-248.
7. Jastrzębska E. Current situation and prospects for the horse meat market in Poland and the world [Text] / E. Jastrzębska, T. Daszkiewicz, A. Górecka-Bruzda, D. Feliś // Medycyna Weterynaryjna. - 2019. – V. 75(4). – P. 196-202.
8. Stanciu S. Horse Meat Consumption − Between Scandal and Reality [Text] / S. Stanciu // Procedia Economics and Finance. - 2015. – V. 23. – P. 697-703.
9. Pozharskiy A. SNP genotyping and population analysis of five indigenous Kazakh sheep breeds [Text] / A. Pozharskiy, A. Khamzina, D. Gritsenko, Z. Khamzina, S. Kassymbekova, N. Karimov, T. Karymsakov, N. Tlevlesov // Livestock Science. - 2020. – V. 241. - P. 104252-1-104252-26.
10. Zhumadillayev N. SNP Genotyping Characterizes the Genome Composition of the New Baisary Fat-Tailed Sheep Breed [Text] / N. Zhumadillayev, K. Dossybayev, A. Khamzina, T. Kapasuly, Z. Khamzina, N. Tlevlesov // Animals. - 2022. – V. 12. – P. 1468-1-1468-12.
11. McCue M.E. A High Density SNP Array for the Domestic Horse and Extant Perissodactyla: Utility for Association Mapping, Genetic Diversity, and Phylogeny Studies [Text] / M.E. McCue, D.L. Bannasch, J.L. Petersen, J. Gurr, E. Bailey, M.M. Binns, O. Distl, G. Guérin, T. Hasegawa, E.W. Hill, T. Leeb, G. Lindgren, M.C.T. Penedo, K.H. Røed, O.A. Ryder, J.E. Swinburne, T. Tozaki, S.J. Valberg, M. Vaudin, K. Lindblad-Toh, C.M. Wade, J.R. Mickelson // PLOS Genetics. - 2012. – V. 8. – P. e1002451-1-e1002451-14.
12. Petersen J.L. Genetic Diversity in the Modern Horse Illustrated from Genome-Wide SNP Data [Text] / J.L. Petersen, J.R. Mickelson, E.G. Cothran, L.S. Andersson, J. Axelsson, E. Bailey, D. Bannasch, M.M. Binns, A.S. Borges, P. Brama, A. da C. Machado, O. Distl, M. Felicetti, L. Fox-Clipsham, K.T. Graves, G. Guérin, B. Haase, T. Hasegawa, K. Hemmann, E.W. Hill, T. Leeb, G. Lindgren, H. Lohi, M.S. Lopes, B.A. McGivney, S. Mikko, N. Orr, M.C.T. Penedo, R.J. Piercy, M. Raekallio, S. Rieder, K.H. Røed, M. Silvestrelli, J. Swinburne, T. Tozaki, M. Vaudin, C.M. Wade, M.E. McCue // PLOS ONE. - 2013. – V. 8, - P. e54997-1-e54997-15.
13. Petersen J.L. Genome-Wide Analysis Reveals Selection for Important Traits in Domestic Horse Breeds [Text] / J.L. Petersen, J.R. Mickelson, A.K. Rendahl, S.J. Valberg, L.S. Andersson // PLoS Genet. - 2013. – V. 9. – P. 1003211-1-1003211-17.
14. Purcell S. PLINK: A tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses [Text] / S. Purcell, B. Neale, K. Todd-Brown, L. Thomas, M.A.R. Ferreira, D. Bender, J. Maller, P. Sklar, P.I.W. De Bakker, M.J. Daly, P.C. Sham // American Journal of Human Genetics. - 2007. - V. 81. – P. 559-575.
15. Chang C.C. Second-generation PLINK: rising to the challenge of larger and richer datasets [Text] / C.C. Chang, C.C. Chow, L.C. Tellier, S. Vattikuti, S.M. Purcell, J.J. Lee // GigaScience. - 2015. – V. 4. – P. 7-1-7-16.
16. R Core Team 2019. R: A Language and Environment for Statistical Computing.
17. Browning B.L. A One-Penny Imputed Genome from Next-Generation Reference Panels [Text] / B.L. Browning, Y. Zhou, S.R. Browning // American Journal of Human Genetics. - 2018. – V. 103. – P. 338-348.
18. Wickham H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis [Text] / H. Wickham // Springer-Verlag New York. - 2016. – 213 p.
19. Kopelman N.M. Clumpak: a program for identifying clustering modes and packaging population structure inferences across K [Text] / N.M. Kopelman, J. Mayzel, M. Jakobsson, N.A. Rosenberg, I. Mayrose // Molecular Ecology Resources. - 2015. – V. 15. – P. 1179-1191.
20. Rambaut A. FigTree: tree figure drawing tool (Version 1.4.4) [Text] / A. Rambaut // Retrieved from http://tree.bio.ed.ac. uk/software/figtree. – 2018.

Ссылки для цитирования

[1]2023. ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP. Izdenister natigeler. 3 (99) (Sep. 2023), 48–58. DOI:https://doi.org/10.37884/3-2023/05.

(1)ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP. Izdenister natigeler 2023, No. 3 (99), 48-58. https://doi.org/10.37884/3-2023/05.

ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP. (2023). Izdenister Natigeler, 3 (99), 48-58. https://doi.org/10.37884/3-2023/05

ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP. Izdenister natigeler, [S. l.], n. 3 (99), p. 48–58, 2023. DOI: 10.37884/3-2023/05. Disponível em: https://natsus.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/372. Acesso em: 15 sep. 2026.

“ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP”. 2023. Izdenister Natigeler, no. 3 (99) (September): 48-58. https://doi.org/10.37884/3-2023/05.

“ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP” (2023) Izdenister natigeler, (3 (99), pp. 48–58. doi:10.37884/3-2023/05.

[1]“ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP”, Izdenister natigeler, no. 3 (99), pp. 48–58, Sep. 2023, doi: 10.37884/3-2023/05.

“ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP”. Izdenister Natigeler, no. 3 (99), Sept. 2023, pp. 48-58, https://doi.org/10.37884/3-2023/05.

“ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP”. Izdenister natigeler, no. 3 (99) (September 29, 2023): 48–58. Accessed September 15, 2026. https://natsus.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/372.

1.ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP. Izdenister natigeler [Internet]. 2023 Sep. 29 [cited 2026 Sep. 15];(3 (99):48-5. Available from: https://natsus.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/372

1.ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД ЛОШАДЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛНОГЕНОМНОГО АНАЛИЗА SNP. Izdenister natigeler. 2023;(3 (99):48-58. doi:10.37884/3-2023/05

[1] 1. Levine M.A. Botai and the Origins of Horse Domestication. Journal of Anthropological Archaeology [Text] / M.A. Levine. - 1999. – V. 18. – P. 29-78.

[2] 2. Kyselý R. New discoveries change existing views on the domestication of the horse and specify its role in human prehistory and history – a review [Text] / R. Kyselý, L. Peške // Archeologické rozhledy. - 2022. - V. 74. - No. 3. – Р. 299-345.

[3] 3. Frachetti M. From sheep to (some) horses: 4500 years of herd structure at the pastoralist settlement of Begash (south-eastern Kazakhstan) [Text] / M. Frachetti, N. Benecke // Antiquity. – 2009. – V. 83. – P. 1023-1037.

[4] 4. Outram A.K. Patterns of pastoralism in later Bronze Age Kazakhstan: new evidence from faunal and lipid residue analyses [Text] / A.K. Outram, A. Kasparov, N.A. Stear, V. Varfolomeev, E. Usmanova, R.P. Evershed // Journal of Archaeological Science. - 2012. – V. 39. – P. 2424-2435.

[5] 5. Chang C. The study of nomads in the republic of Kazakhstan [Text] / C. Chang // In book: The Ecology of Pastoralism. - 2015. - P. 17-40.

[6] 6. Sarbassova G. Language and identity in Kazakh horse culture [Text] / G. Sarbassova // bilig. - 2015. – V. 75. – P. 227-248.

[7] 7. Jastrzębska E. Current situation and prospects for the horse meat market in Poland and the world [Text] / E. Jastrzębska, T. Daszkiewicz, A. Górecka-Bruzda, D. Feliś // Medycyna Weterynaryjna. - 2019. – V. 75(4). – P. 196-202.

[8] 8. Stanciu S. Horse Meat Consumption − Between Scandal and Reality [Text] / S. Stanciu // Procedia Economics and Finance. - 2015. – V. 23. – P. 697-703.

[9] 9. Pozharskiy A. SNP genotyping and population analysis of five indigenous Kazakh sheep breeds [Text] / A. Pozharskiy, A. Khamzina, D. Gritsenko, Z. Khamzina, S. Kassymbekova, N. Karimov, T. Karymsakov, N. Tlevlesov // Livestock Science. - 2020. – V. 241. - P. 104252-1-104252-26.

[10] 10. Zhumadillayev N. SNP Genotyping Characterizes the Genome Composition of the New Baisary Fat-Tailed Sheep Breed [Text] / N. Zhumadillayev, K. Dossybayev, A. Khamzina, T. Kapasuly, Z. Khamzina, N. Tlevlesov // Animals. - 2022. – V. 12. – P. 1468-1-1468-12.

[11] 11. McCue M.E. A High Density SNP Array for the Domestic Horse and Extant Perissodactyla: Utility for Association Mapping, Genetic Diversity, and Phylogeny Studies [Text] / M.E. McCue, D.L. Bannasch, J.L. Petersen, J. Gurr, E. Bailey, M.M. Binns, O. Distl, G. Guérin, T. Hasegawa, E.W. Hill, T. Leeb, G. Lindgren, M.C.T. Penedo, K.H. Røed, O.A. Ryder, J.E. Swinburne, T. Tozaki, S.J. Valberg, M. Vaudin, K. Lindblad-Toh, C.M. Wade, J.R. Mickelson // PLOS Genetics. - 2012. – V. 8. – P. e1002451-1-e1002451-14.

[12] 12. Petersen J.L. Genetic Diversity in the Modern Horse Illustrated from Genome-Wide SNP Data [Text] / J.L. Petersen, J.R. Mickelson, E.G. Cothran, L.S. Andersson, J. Axelsson, E. Bailey, D. Bannasch, M.M. Binns, A.S. Borges, P. Brama, A. da C. Machado, O. Distl, M. Felicetti, L. Fox-Clipsham, K.T. Graves, G. Guérin, B. Haase, T. Hasegawa, K. Hemmann, E.W. Hill, T. Leeb, G. Lindgren, H. Lohi, M.S. Lopes, B.A. McGivney, S. Mikko, N. Orr, M.C.T. Penedo, R.J. Piercy, M. Raekallio, S. Rieder, K.H. Røed, M. Silvestrelli, J. Swinburne, T. Tozaki, M. Vaudin, C.M. Wade, M.E. McCue // PLOS ONE. - 2013. – V. 8, - P. e54997-1-e54997-15.

[13] 13. Petersen J.L. Genome-Wide Analysis Reveals Selection for Important Traits in Domestic Horse Breeds [Text] / J.L. Petersen, J.R. Mickelson, A.K. Rendahl, S.J. Valberg, L.S. Andersson // PLoS Genet. - 2013. – V. 9. – P. 1003211-1-1003211-17.

[14] 14. Purcell S. PLINK: A tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses [Text] / S. Purcell, B. Neale, K. Todd-Brown, L. Thomas, M.A.R. Ferreira, D. Bender, J. Maller, P. Sklar, P.I.W. De Bakker, M.J. Daly, P.C. Sham // American Journal of Human Genetics. - 2007. - V. 81. – P. 559-575.

[15] 15. Chang C.C. Second-generation PLINK: rising to the challenge of larger and richer datasets [Text] / C.C. Chang, C.C. Chow, L.C. Tellier, S. Vattikuti, S.M. Purcell, J.J. Lee // GigaScience. - 2015. – V. 4. – P. 7-1-7-16.

[16] 16. R Core Team 2019. R: A Language and Environment for Statistical Computing.

[17] 17. Browning B.L. A One-Penny Imputed Genome from Next-Generation Reference Panels [Text] / B.L. Browning, Y. Zhou, S.R. Browning // American Journal of Human Genetics. - 2018. – V. 103. – P. 338-348.

[18] 18. Wickham H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis [Text] / H. Wickham // Springer-Verlag New York. - 2016. – 213 p.

[19] 19. Kopelman N.M. Clumpak: a program for identifying clustering modes and packaging population structure inferences across K [Text] / N.M. Kopelman, J. Mayzel, M. Jakobsson, N.A. Rosenberg, I. Mayrose // Molecular Ecology Resources. - 2015. – V. 15. – P. 1179-1191.

[20] 20. Rambaut A. FigTree: tree figure drawing tool (Version 1.4.4) [Text] / A. Rambaut // Retrieved from http://tree.bio.ed.ac. uk/software/figtree. – 2018.