этих генов, вклад которых в проявление того или иного признака продуктивности при любых условиях среды более значителен и имеет четко выраженный эффект. Такие гены называются основными генами количественных признаков (Quantitative Trait Loci, QTL). Поэтому при оценке хозяйственно-полезных признаков продуктивности, наиболее информативным является подход позиционного картирования, позволяющий одновременно оценивать состояние многих элементов генома, представленных на всех хромосомах [15, 16]. В настоящее время это направление называется "маркерзависимая селекция" (Marker Assisted Selection - MAS) и разрабатывается в странах с развитым животноводством [17, 18].

Становление принципов маркер-зависимой селекции связано с именем А.С. Серебровского. Еще в 20 годы прошлого века он предложил использовать фенотипические признаки с моногенным характером наследования в качестве «сигналиев» - генетических маркеров - для облегчения контроля передачи определенного генетического материала в поколениях и, соответственно, облегчения решения главной проблемы практической селекции - подбора и отбора организмов при формировании хозяйственно ценных групп [19].

Значение маркерной селекции в животноводстве сложно переоценить. Маркер-зависимая селекция обладает рядом преимуществ перед традиционными методами селекции. Она не зависит от изменчивости, обусловленной внешней средой, делает возможным оценку и отбор животных в раннем возрасте независимо от пола, не требует больших затрат, повышает интенсивность селекции. Она способствует идентификации и быстрому введению предпочтительных аллелей из ресурсных популяций в популяцииреципиенты для повышения продуктивности и устойчивости к заболеваниям улучшаемых пород животных.

Методы селекции, в которых применяются ДНК-маркеры, разделяют на две основные группы: геномная селекция и маркер-ассоциированная селекция. Геномная селекция (genomic selection). Метод современной селекции растений и животных, позволяющий при использовании равномерно распределенных по геному ДНК-маркеров проводить отбор по генотипу в отсутствие данных о генах, влияющих на признак. После полного секвенирования геномов сельскохозяйственных животных, в том числе Bos Taurus получила развитие геномная селекция с разработкой генетических панелей на десятки и сотни тысяч полиморфизмов генов. Так компания «Нурог» первой анонсировала полную рыночную программу геномной селекции в свиноводстве, объявив 12 июня 2012 г. о предложении своим клиентам поголовья отобранного с помощью геномной селекции. А компания «Ulumina» разработала панель, содержащую 54609 единичных полиморфизмов генов для получения геномных профилей скота.

Маркер-ассоциированная селекция предполагает использование ДНКмаркеров, тесно сцепленных с целевым геном, вместо или вместе с фенотипическим анализом. Такой подход в современной селекции растений и

животных, позволяет проводить отбор по генотипу при использовании ДНКмаркеров, тесно сцепленных с селектируемым геном.

Маркеры, тесно сцепленные с целевым геном, являются надежным инструментом для предсказания фенотипа. Отбор нужного аллеля целевого гена осуществляется на основе тесно сцепленного с ним аллеля соседнего маркерного локуса. Бóльшая точность отбора достигается при использовании пары маркеров, расположенных вблизи гена по разные стороны от него (т. е. маркеров, фланкирующих целевой ген). Если ген отсеквенирован и выявлены различия нуклеотидной последовательности разных аллелей данного гена, то можно разработать так называемый «внутригенный маркер». Использование такого маркера позволит отбирать нужные генотипы с наиболее высокой точностью. При отсутствии внутригенного или тесно сцепленного с геном ДНК-маркера можно использовать более отдаленные маркеры, однако в таких случаях целесообразно сочетать ОПМ с последующим фенотипированием. Такой комбинированный подход называется «тандемным» отбором или маркернаправленным фенотипированием [20].

Контрольные вопросы:

1. Понятия генотип и фенотип

2. Кто является основоположником маркер-ассоциированной селекции?

3. Преимущества маркер-зависимой селекции

4. Понятие геномной селекции

5. Полиморфизм – это: а) существование в популяции двух или более генетически детерминированных вариаций какого-нибудь признака; б) многократное, независимое возникновение одного и того же вида; в) локальные изменения в последовательностях ДНК в пределах генома, вызванные делециями, инверсиями, инсерциями или какими-то другими перестройками; г) любое структурное изменение в ДНК организма.

1.1 Молекулярные маркеры: сущность, свойства и классификация

В качестве маркеров предлагается рассматривать полиморфные генетические системы. Наличие полиморфизма является необходимым условием использования генетического локуса в качестве маркерного. Например, гены, кодирующие биохимические признаки, могут использоваться в качестве маркеров, если они детерминируют варианты, различающиеся по электрофоретической подвижности (продукты полиморфных локусов представлены на электрофореграммах спектрами полос, предполагающими кодоминантную экспрессию, то есть, гетерозиготы характеризуются по крайней мере двумя полосами активности, а гомозиготы - одной полосой с различными скоростями миграции) QTL [17].

Из всех генетических маркеров наиболее информативным и удобным для использования в практической прикладной селекции является SNP (Single Nucleotide Polymorphism), так называемый снип или однонуклеотидный полиморфизм, т.е. отличие в последовательности ДНК размером в один нуклеотид (A, T, C или G), которое может быть причиной изменения последовательности чередования аминокислот в белке. В зависимости от такого изменения действие белка в цепочке биохимических реакций усиливается или ослабляется, что в свою очередь изменяет в ту или иную сторону проявление признака продуктивности. Многолетними исследованиями было установлено, что у сельскохозяйственных животных насчитывается несколько сотен тысяч таких маркеров, в среднем один на пятьдесят тысяч нуклеотидов, которые равномерно распределены по всему геному [21].

Маркерные гены используются для выявления важных для животноводства генов. Маркерные гены особенно важны, дли признаков, которые фенотипически проявляются относительно поздно или только у одного пола, а также для признаков, на проявление которых оказывают влияние негенетические факторы (факторы окружающей среды). Примерами такого рода признаков являются резистентность к болезням, предрасположенность к болезням, плодовитость, молочная продуктивность. Целью маркирования является установление сцепления между основным геном и маркерным геном у животного. Так, к примеру, длина хромосомы крупного рогатого скота в среднем составляет 100 сМ, достаточно иметь три удачно расположенных маркера на хромосому: два маркера, удаленных на расстояние около 20 сМ от центромеры или теломеры, и один - в центре. Следовательно, девяносто расположенных данным образом маркерных локусов достаточно для полного картирования генома крупного рогатого скота.

В генетике животноводства большое значение для дальнейших разработок имеет тщательный выбор генотипов и структуры семьи, а также наличие банков ДНК и банков данных.

Внедрение генетических маркеров в качестве дополнительных критериев при отборе сельскохозяйственных животных ускоряет селекционный процесс и повышает его эффективность.

Молекулярные маркеры (ДНК-маркеры) – это генетические маркеры, анализируемые на уровне ДНК.

ДНК-маркеры являются третьим поколением генетических маркеров. Им предшествовали белковые маркеры, а еще ранее – классические генетические маркеры. Впервые теоретическое обоснование использованию генетических маркеров («сигналей») дал около века назад А.С. Серебровский: «... сигналями мы называем удобные для менделистических наблюдений альтернативные гены с более или менее известной локализацией, которые, не оказывая воздействия на изучаемый трансгрессирующий признак и влияя достаточно определенным образом, облегчают генетический анализ этого признака, позволяя следить за наследованием того участка хромосомы, в котором эти сигнали расположены»