Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences66721510.31857/S0016675824080057bfpwdiГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХResearch ArticleAnalysis of the Genetic Structure of 29 Horse Breeds of Russian Selection by str MarkersАнализ генетической структуры 29 пород лошадей российской селекции по STR-маркерамBlohinaN. V.БлохинаН. В.
Russian Federation
nbloh16@yandex.ruKhrabrovaL. A.ХраброваЛ. А.
Russian Federation
nbloh16@yandex.ruAll Russian Research Institute for Horse BreedingВсероссийский научно-исследовательский институт коневодства15082024608546526022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/667215

The current stage of genetic certification of horses of factory and local breeds based on microsatellite analysis makes it possible to quite effectively carry out identification and genetic examination of the origin of breeding animals, as well as solve the problem of assessing and preserving genetic resources. With a reduction in the number of breeding stock to 200–300 mares, observed in a number of breeds, the threat of a decrease in the genetic diversity of populations and the accumulation of genetic load increases, which necessitates the need to study and monitor the genetic structure of horse breeds. In this regard, our comparative genetic analysis of polymorphism of 17 microsatellite loci in 20541 horses of 30 factory and local breeds allows us to certify the basic part of the genetic resources of the horse breeding of the Russian Federation. including riding, trotter, draft and local breeds. During the genetic population analysis of the studied breeds, basic parameters were assessed: the total number of allele variants (Na), the effective number of alleles (Ae), the average number of alleles per locus (MNA), the level of observed (Ho) and expected heterozygosity (He), as well as the coefficient of intrapopulation inbreeding Fis. Phylogenetic relationships of breeds were assessed using the R and R Studio software packages. Among horse breeds of different specializations, the highest values of all indicators of genetic diversity (Ae, Ho, He and Na) were determined in aboriginal populations. In the allele pool of local horse breeds, there were rare alleles ASB2T, HMS7S, HMS6J, HMS6H, HMS2T, HMS1O, HTG7L, HTG6L, HTG6H, VHL20S, ASB17Z, ASB17X, ASB17U, LEX3S, LEX3R and CA425E, which were absent in horses of factory breeds. Among the riding horse breeds created in Russia, the Budennovsk, Don and Kabardian horse breeds stood out due to the presence of rare alleles. Alleles ASB2G, ASB2F, HMS2F, HTG7Q and ASB23O were found in trotter horses, which were not identified in the genetic structure of other breeds. The phylogenetic analysis showed the division of horse breeds into two clear subclusters, the first of which included only factory breeds. The second cluster united all the native breeds, as well as the Orlov trotter and a group of draft breeds, which were used for many years as improvers of the local horse population. The analysis of the genetic structure of domestic horse breeds revealed a fairly high reserve of diversity even in small populations, which is an indispensable condition for successful selection in horse breeding.

Современный этап генетической сертификации лошадей заводских и местных пород на основе микросателлитного анализа позволяет достаточно эффективно проводить идентификацию и генетическую экспертизу происхождения племенных животных, а также решать проблему оценки, паспортизации и сохранения генетических ресурсов. При сокращении численности племенного поголовья до 200–300 кобыл, наблюдаемом в ряде пород, возрастает угроза снижения генетического разнообразия популяций и накопления генетического груза, что обусловливает необходимость изучения и мониторинга генетической структуры конских пород. В связи с этим проведенный нами сравнительный генетический анализ полиморфизма 17 микросателлитных локусов у 20541 лошадей 29 заводских и местных пород позволяет провести паспортизацию базовой части генетических ресурсов коневодства Российской Федерации, включая верховые, рысистые, тяжелоупряжные и местные породы. При генетико-популяционном анализе исследуемых пород оценивали базовые параметры: общее количество вариантов аллелей (Na), эффективное количество аллелей (Ae), среднее количество аллелей на локус (МNА), уровень наблюдаемой (Ho) и ожидаемой (Hе) гетерозиготности, а также коэффициент внутрипопуляционного инбридинга Fis. Филогенетические связи пород оценивали с помощью пакета программ R и R Studio. Среди пород лошадей разной специализации наибольшие значения всех показателей генетического разнообразия (Ae, Ho, He и Na) были определены у аборигенных популяций. В аллелофонде местных пород лошадей встречались редкие аллели ASB2T, HMS7S, HMS6J, HMS6H, HMS2T, HMS1O, HTG7L, HTG6L, HTG6H, VHL20S, ASB17Z, ASB17X, ASB17U, LEX3S, LEX3R и CA425E, которые отсутствовали у лошадей заводских пород. Среди верховых пород лошадей, созданных в России, наличием редких аллелей выделялись буденновская, донская и кабардинская породы лошадей. У рысистых лошадей были обнаружены аллели ASB2G, ASB2F, HMS2F, HTG7Q и ASB23O, не выявленные в генетической структуре других пород. Проведенный филогенетический анализ показал разделение конских пород на два четких субкластера, в первый из которых вошли только заводские породы. Второй кластер объединил все аборигенные породы, а также орловского рысака и группу тяжелоупряжных пород, которые использовались на протяжении многих лет в качестве улучшателей местного поголовья лошадей. Проведенный анализ генетической структуры отечественных пород лошадей выявил достаточно высокий резерв разнообразия даже в малочисленных популяциях, который является непременным условием успешной селекции в коневодстве.

Equus caballusgenetic diversityDNA microsatellitesbreedhorseEquus caballusгенетическое разнообразиемикросателлиты ДНКпородалошадьМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации, грант (внутренний № 15.БРК.21.0001)Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, grant (internal No. 15.BRK.21.0001)075-15-2021-1037Вдовина Н.В., Юрьева И.Б. Мониторинг генетической структуры мезенской породы лошадей по микросателлитам ДНК // Вавиловский журн. генетики и селекции. 2021. Т. 25.(2): 202–207. https://doi.org/10.18699/VJ21.024Блохина Н.В., Храброва Л.А., Зайцев А.М., Гавриличева И.С. Оценка генетического разнообразия микросателлитных локусов у лошадей тяжелоупряжных пород // Генетика и разведение животных. 2018. № 2. С. 39–44. https://doi.org/10.31043/2410-2733-2018-2-39-44Гавриличева И.С. Генетико-популяционная характеристика русской рысистой породы лошадей по локусам микросателлитов ДНК // АгроЗооТехника. 2019. Т. 2. № 3. С. 2. https://doi.org/10.15838/alt.2019.2.3.2Глазко В.И., Косовский Г.Ю., Глазко Т.Т., Федорова Л.М. ДНК-маркеры и “микросателлитный код” (обзор) // С.-х. биология. 2023. Т. 58. № 2. С. 223–248.Долматова И.Ю., Ниятшин Ф.И., Уразбахтин Р.Ф. Популяционно-генетическая характеристика лошадей башкирской породы по микросателлитам ДНК // Коневодство и конный спорт. 2017. № 4. С. 17–19.Калашников В.В., Храброва Л.А., Зайцев А.М. и др.. Полиморфизм микросателлитной ДНК у лошадей заводских и локальных пород // С.-х. биология. 2011. Т. 46. № 2. С. 41–45.Калашникова Л.А., Новиков А.А., Семак М.С. Развитие генетической экспертизы племенной продукции в животноводстве // Зоотехния. 2022. № 11. С. 25–28.Марзанов Н.С., Насибов М.Г., Марзанова Л.К. и др. Генетические маркеры в теории и практике разведения овец. М.: Пионер, 2010. 184 с.Храброва Л.А. Теоретические и практические аспекты генетического мониторинга в коневодстве: Дис. … д-ра с.-х. наук. М.: ВНИИ коневодства, Дивово, 2011. 38 с.Храброва Л.А. Стратегия использования генетических маркеров и геномной селекции в коневодстве. Дивово, 2015. 81 с.Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А. Биологические проблемы животноводства в XXI веке. М.: РАСХН, 2008. 501 с.Lippold S., Matzke N.J., Reissmann M. Whole mitochondrial genome sequencing of domestic horses reveals incorporation of extensive wild horse diversity during domestication // BMC Evol. Biol. 2011. V. 11. https://doi.org/10.1186/1471-2148-11-328Stock K.F., Jönsson L., Ricard A., Mark T. Genomic applications in horse breeding // Animal Frontiers. 2016. V. 6. I. 1. P. 45–52. https://doi.org/10.2527/af.2016-0007Atroshchenko M., Dementieva N., Shcherbakov Yu. et al. The genetic diversity of horse native breeds in Russia // Genes. 2023. V. 14. https://doi.org/10.3390/genes14122148Jarne P., Lagoda P.J.L. Microsatellites, from molecules to populations and back // Trends in Ecol. and Evol. 1996. V. 11(10). P. 424–429. https://doi.org/10.1016/0169-5347(96)10049-5Khaudov A.D., Duduev A.S., Kokov Z.A. et al. Diversity of Kabardian horses and their genetic relationships with selected breeds in the Russian Federation based on 17 microsatellite loci // IOP Conf. Series. Earth and Envir. Sci. 2019. https://doi.org/10.1088/1755-1315/341/1/012072Khrabrova L.A. Characterization of genetic horse breeding resources in Russia. Lambert Acad. Publishing, OmniScriptum GmbH&Co KG, 2015. 59 p. https://www.abebooks.com/9783659808814/Characterization-genetic-horse-breeding-resources-3659808814/plpХраброва Л.А., Блохина Н.В., Белоусова Н.Ф., Котран Е.Г. Оценка генеалогической структуры вятской породы лошадей (Equus ferus caballus) с использованием анализа ДНК // Генетика. 2022. Т. 58. № 4. С. 457–462.Blohina N.V., Khrabrova L.A., Gavrilicheva I.S. Application of modern technologies in identifying distinctive features in the subpopulation of Novoaltaiskaya horses // IOP Conf. Series: Earth and Environ. Sci. 2021. V. 624(1). 012019.Zaitcev A.M., Gavrilicheva I.S., Blohina N.V. Аssessment of the population structure of horses of the Priobskaya breed based on modern technologies // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2021. V. 624. https://doi.org/10.1088/1755-1315/624/1/012032Chang C.C., Chow C.C., Tellier L.C.A.M. et al. Second-generation PLINK: Rising to the challenge of larger and richer datasets // (Giga)n Science 2015. V. 4. I. 1. s 13742-015-0047-8. https://doi.org/10.1186/s13742-015-0047-8Francis R.M. Pophelper: An R package and web app to analyse and visualize population structure // Mol. Ecol. Resour. 2017. V. 17. P. 27–32.Van de Goor L.H.P., Panneman H., Haeringen W.A. A proposal for standardization in forensic equine DNA typing: allele nomenclature for equine-specific STR loci // Animal Genet. 2010. V. 41. № 2. P. 122–127.Nei M. Molecular Evolutionary Genetics. N.Y.: Columbia Univ. press, 1987. 512 p.Van de Goor L.H., Van Haeringen W.A., Lenstra J.A. Population studies of 17 equine STR for forensic and phylogenetical analysis // Animal Genet. 2011. V. 42(6). P. 627–633. https://doi.org/10.1111/j.1365-2052.2011.02194.xLibrado P., Khan N., Fages A. The origins and spread of domestic horses from the Western Eurasian steppes // Nature. 2021. V. 598. P. 634–640. https://doi.org/10.1038/s41586-021-04018-9