Genetic diversity of modern and historical brown- and pale cattle | Генетическое разнообразие современного и исторического бурого и палево-пестрого скота

English. The identification of historical (authentic) genomic components in the genomes of modern representatives of local breeds is the most important stage in the development of effective programs for their gene pool preservation. The work aim was a comparative study of genetic diversity, genealogical relationships and genetic structure of historical and modern populations of brown and pale cattle. The sample of historical specimens included Saratov (n=5), Gorsky (n=8), Tuva (n=6), Kurgan (n=2), Tushin (n=1), Shorthorn-Astrakhan (n=2) and Yurin (n=1) cattle, Auliekolskaya (n=1), Kostroma (n=3), Brown Swiss (n=5), Shorthorn (n=1) and Simmental (n=10) breeds. The sample of modern representatives of breeds included Mountain cattle (n=32), Kostroma (n=40), Brown Swiss breed of Caucasian type (n=13) and German breeding (n=27), Simmental breed (n=33). Molecular genetic studies were carried out on nine microsatellite loci (TGLA227, BM2113, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA23, TGLA126, ETH225 and BM1824). The genotyping efficiency of historical samples averaged 92.12% for all studied loci. A higher level of genetic diversity in historical populations was observed comparing to same-named modern breeds. A pairwise comparison of the same-named breeds by the number of lost and new microsatellite alleles revealed the greatest changes in the Mountain cattle (9 and 22 alleles, respectively) and the Kostroma breed (1 and 27 alleles), the lowest – in the Brown Swiss breed (12 and 14 alleles). Analysis of the structure of phylogenetic trees constructed according to FST and Jost's D showed greater closeness of historical livestock populations in relation to each other, while modern populations were more divergent. The study of the population structure has shown the maintenance of part of the historical genetic components in modern cattle populations. The research results can be used to select animals, which kept the largest part of historical (authentic) genomic components to participate in national programs for the genetic resources conservation.

Russian. Выявление в геномах современных представителей локальных пород исторических (аутентичных) геномных компонентов – важнейший этап разработки эффективных программ сохранения генофонда. Цель исследований – сравнительное изучение генетического разнообразия, генеалогических связей и генетической структуры популяций исторических и современных образцов бурого и палево-пестрого скота. Спектр исторических образцов включал саратовский (n=5), горский (n=8), тувинский (n=6), курганский (n=2), тушинский (n=1), шортгорн-астраханский (n=2) и юринский (n=1) скот, аулиекольскую (n=1), костромскую (n=3), бурую швицкую (n=5), шортгорнскую (n=1) и симментальскую (n=10) породы. Выборка современных представителей пород включала горский скот (n=32), костромскую (n=40), бурую швицкую породу кавказского типа (n=13) и немецкой селекции (n=27), симментальскую породу (n=33). Молекулярно-генетические исследования проводили по 9 локусам микросателлитов (TGLA227, BM2113, ETH10, SPS115, TGLA122, INRA23, TGLA126, ETH225 и BM1824). Эффективность генотипирования исторических образцов в среднем по всем исследуемым локусам составила 92,12%. Уровень генетического разнообразия в исторических популяциях был выше, чем у одноименных современных пород. Попарное сравнение одноименных пород по числу утраченных и новых аллелей микросателлитов выявило наибольшие изменения у горского скота (9 и 22 аллеля, соответственно) и в костромской породе (1 и 27 аллелей), наименьшие – в бурой швицкой породе (12 и 14 аллелей). Анализ структуры филогенетических деревьев, построенных по FST и Jost's D, показал относительную близость исторических популяций скота между собой, современные популяции более дивергентны. В генетической структуре современных популяциях крупного рогатого скота сохранилась часть исторических генетических компонентов. Результаты исследований могут быть использованы для отбора животных, несущих наибольшую долю исторических (аутентичных) геномных компонентов, для участия в национальных программах сохранения генетических ресурсов.