Тhe population-genetic structure of native Tagil cattle by STR- and SNP-markers | Генетическая структура аборигенного тагильского скота по STR- и SNP-маркерам

Russian. Для изучения популяционно-генетической структуры местных пород, обладающих уникальными адаптивными признаками и устойчивостью к ряду заболеваний, чаще всего используют микросателлитный анализ либо более информативный метод полногеномного SNP (single nucleotide polymorphism) генотипирования. Цель работы - микросателлитный анализ и полногеномный анализ полиморфизма единичных нуклеотидов (SNPs) для оценки генетического разнообразия и установления популяционной структуры современной популяции аборигенного тагильского скота. Генотипы животных тагильской породы (n = 98) исследовали методом мультиплексного анализа по 11 микросателлитам (TGLA227, BM2113, TGLA53, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA023, TGLA126, BM1818, ETH225, BM1824). Полногеномное генотипирование по SNP-маркерам выполняли с использованием ДНК-чипа высокой плотности GGP Bovine HD 150K BeadChip. В качестве группы сравнения в набор данных (data set) ввели животных голштинской породы (HLST) (n = 45). Мы четко дифференцировали породы отобранных животных (тагильскую и голштинскую) с помощью метода PCA. Кластерный анализ на основании генетических дистанций FST объединил животных тагильской и голштинской пород в 2 большие группы в соответствии с породной принадлежностью. Полногеномное SNP-генотипирование выявило геномные области, в которых аллельные варианты специфичны для тагильской породы. Анализ hapFLK показал наличие 5 районов (4-я, 5-я, 8-я, 11-я и 15-я хромосомы, длина от 1,20 Mb на BTA8 до 9,61 Mb на BTA5, число SNPs внутри регионов - от 24 до 92), находящихся под давлением отбора в исследованных группах тагильского скота. По данным STR-маркирования установлено участие холмогорского скота, а также черно-пестрой и голштинской пород в формировании тагильской породы. Более чем у 50% животных тагильской породы обнаружен островок ROH (BTA14, позиции 24437778-25098364, длина 0,661 Mb), ранее идентифицированный у ярославской и холмогорской пород в качестве региона, находящегося под давлением отбора.

English. Microsatellite analysis and genome-wide SNP (single nucleotide polymorphism) genotyping are common methods to study the population genetic structure of local breeds with unique adaptive traits and diseases resistance. The work aimed to assess genetic diversity and survey the population structure of the modern population of indigenous Tagil cattle by microsatellite analysis and genome-wide analysis of single nucleotide polymorphism (SNPs). Genotypes of the Tagil animals (n = 98; SPK Shorokhov, Perm Territory, 2021) were studied by multiplex analysis using 11 microsatellites (TGLA227, BM2113, TGLA53, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA0623, TGL1812 ETH225, BM1824). Genome-wide genotyping for SNP markers was performed using a high density GGP Bovine HD 150K BeadChip DNA chip. Holstein animals (HLST) (n = 45) were the reference group. There were clearly differentiated the Tagil and Holstein animals by PCA method. Cluster analysis based on genetic distances FST divided the Tagil and Holstein animals into 2 separate groups. Genome-wide SNP genotyping revealed genomic regions in which allelic variants are specific for the Tagil cattle. The hapFLK analysis showed 5 regions (chromosomes 4, 5, 8, 11, and 15, from 1.2 Mb on BTA8 to 9.61 Mb on BTA5, the number of SNPs within the regions from 24 to 92) under selection pressure in the Tagil animals. The STR genotyping data showed the participation of the Kholmogory cattle, Black-and-White and Holstein breeds in the Tagil breed formation with the greatest introgression of Holstein cattle which most likely was used to improve Tagil cattle in recent decades. It has been reveled that more than 50% of the Tagil animals have the islet ROH (BTA14, positions 24437778-25098364, 0.661 Mb) previously identified in the Yaroslavl and Kholmogor breeds as a region under selection pressure. In 40% Tagil animals, additionally identified five ROH islands.