The effects of kappa-casein and beta-lactoglobulin genotypes on milk productivity and technological properties of milk of red-and-white cows in Mordovia Republic

Full Text

Введение. В современных условиях появилась возможность прогнозировать молочную продуктивность коров, опираясь на данные ДНК-диагностики крупного рогатого скота.

Особый интерес представляют работы по изучению технологических свойств молока с привлечением современных молекулярно-генетических методов диагностики в животноводстве.

В настоящее время во многих странах используют генетические маркеры, которые связаны с качественными признаками молочной продуктивности. Одними из таких маркеров являются гены бета-лактоглобулина и каппа-казеина.

В задачу наших исследований входило изучение комплексного влияния генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина на молочную продуктивность и сыродельческие свойства молока коров красно-пестрой породы.

Материалы и методы исследований. С использованием молекулярно-генетических методов был исследован крупный рогатый скот красно-пестрой породы хозяйства ФГУП "1 Мая" Россельхозакадемии. Материалом исследования послужила кровь, отбираемая из хвостовой вены в вакуумные пробирки с этилендиаминтетрауксусной кислотой. Молекулярно-генетические исследования выполнены в соответствии с методическими рекомендациями Центра биотехнологии и молекулярной диагностики ВИЖа [1].

Выделение ДНК из проб крови проводили по методике Laura-Lee Boodram (2004) с модификациями [2].

Полиморфизм генов белков молока проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) по методике Г. Брэма и Б. Брендинга [3] с модификациями. Амплификация осуществлялась с помощью наборов реагентов ЗАО «Синтол». Реcтрикционный анализ выполняли с помощью эндонуклеазHaeIII и HinfI, продукты рестрикции разделяли с помощью электрофореза в полиакриламидном геле.

Молочную продуктивность определяли ежемесячно путём проведения контрольных доек (3 раза в месяц). Содержание жира и белка в молоке оценивали с помощью анализатора молока Лактан.

Для определения сыропригодности молока использовали сычужную и сычужно-бродильную пробы. Продолжительность свертывания молока определяли в минутах, учитывая время с момента внесения фермента до образования плотного сгустка.

По сыропригодности молоко делится на три группы в зависимости от продолжительности свертывания сычужным ферментом: 1-й тип – молоко свертывается менее чем за 15 мин, 2-й тип – в течение 15–40 мин, 3-й тип – более чем за 40 мин или же совсем не свертывается.

Пригодным для изготовления сыра считается молоко второго типа, так как по нему отработаны технологические режимы производства. Несыропригодным считается молоко, которое медленно свертывается сычужным ферментом.

Результаты и обсуждение.

Ген каппа-казеина имеет размер 13 тысяч пар нуклеотидов (т.п.н.) и состоит из 5 экзонов общей длиной 850 пар нуклеотидов (п.н.) и 4 интронов [1]. Наиболее часто встречающиеся варианты В и А различаются двумя аминокислотными заменами Thr¹³⁶→lle и Asp¹⁴⁸→Ala, вызванными точковыми мутациями в позиции 5309 С→Т и 5345 [4].

Ген бета-лактоглобулина имеет размер 4 662 п.н. и состоит из 7 экзонов и 6 интронов. Наиболее часто встречаются четыре генетически обусловленных аллельных вариантов гена βLG – А, В, С и D, которые отличаются друг от друга аминокислотным составом. Редкий вариант D отличается от вариантов А, В, С в позиции 45, имея замену аминокислоты Glu→Gln. Отличие варианта В выявляется в позиции 64, где в результате замены второго основания триплета GAT→GGT происходит замена Asp→Gly [5].

Аллельный полиморфизм гена бета-лактоглобулина определяли по присутствию фрагментов: длиной 153 п.н., соответствующих аллелю А, длиной 79 п.н. – аллелю В. Фрагмент длиной 109 п.н. является общим для обоих аллелей и не зависит от генотипа животных.

Аллельный полиморфизм гена каппа-казеина определяли по наличию продуктов рестрикции следующего размера: фрагменты длиной 134 и 131 п.н. соответствуют аллелю А, а фрагмент длиной 265 п.н. – аллелю В. Фрагмент длиной 85 п.н. является общим для обоих аллелей и не зависит от генотипа животных.

Исследования показали, что у коров красно-пестрой породы прослеживается четкая тенденция влияния генотипа бета-лактоглобулина на удой (см. табл. 1). Так, в группе коров, имеющих генотип АВАА по генам каппа-казеина и бета-лактоглобулина, удой был выше на 322,36 кг (Р≤0,05) по сравнению с животными с генотипом АВВВ. Следует отметить, что по содержанию белка в молоке выгодно отличались животные с генотипом ВВАА (3,56%), что выше, чем у первотелок с другими комбинациями генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина на 0,07-0,27% и, как следствие, у этой группы отмечен наибольший выход молочного белка (243,4 кг), что выше аналогов на 1,8-34,3 кг, соответственно.

Таблица 1. Молочная продуктивность коров с общими генотипами по генам каппа-казеина и бета-лактоглобулина

По содержанию жира более высокие показатели были получены у групп коров, которые содержат гомозиготный генотип ВВ гена бета-лактоглобулина (4,80-4,87%), они превосходили по данному показателю животных с другими комбинациями генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина на 0,08-0,36%.

В таблице 2 представлена достоверность разности соотношения генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина по параметрам молочной продуктивности.

Таблица 2. Достоверность разности соотношения генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина

Исследованиями установлено, что генотип коров генов каппа-казеина и бета-лактоглобулина, в котором присутствует аллель В гена каппа-казеина, оказывает положительное влияние на состояние казеинового сгустка и на продолжительность свертывания молока. Во всех группах коров выявлена отрицательная зависимость технологических свойств молока от аллеля А каппа-казеина. Доля молока с плотным состоянием сгустка у коров с генотипом АВВВ составила 76,0%, с генотипом АААВ – 47,6% (см. табл. 3).

Таблица 3. Технологические свойства молока в зависимости от генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина

В сыроделии наиболее желательным считается молоко, у которого время свёртывания под действием сычужного фермента длится в пределах 15–40 мин. Если свёртывание длится более 40 мин, это приводит к большой потере сырья и низкому выходу сыра, так как нарушаются технологические процессы его производства. Лучшими показателями по продолжительности свёртывания характеризовались коровы с генотипом каппа-казеина ВВ, у них свёртывание молока происходило за наименьшее время – 27,3 мин. У животных с генотипом АА эти показатели оказались несколько хуже и составили 29,8 мин.

Таким образом, наилучшими сыродельческими свойствами молока обладали коровы в генотипе которых присутствует аллель В каппа-казеина. У них был наибольший выход желательного плотного сычужного сгустка и наименьшая продолжительность свёртывания молока. По этим показателям они превосходили животных с аллелью А. Следует также отметить, что при сравнении генотипов ААВВ и АААВ аллель В гена бета-лактоглобулина положительно сказывается на сыропригодности молока при отсутствии аллели В гена каппа-казеина.

Выводы.

1. Удой коров с генотипом АВАА по генам каппа-казеина и бета-лактоглобулина была выше на 322,36 кг (Р≤0,05) по сравнению с животными с генотипом АВВВ. Коровы с генотипом ВВАА, по содержанию белка в молоке (3,56%) превосходили группы, с другими комбинациями генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина на 0,07-0,27%. По содержанию жира более высокие показатели были получены у групп коров, которые содержат гомозиготный генотип ВВ гена бета-лактоглобулина (4,80-4,87%), они превосходили по данному показателю животных с другими комбинациями генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина на 0,08-0,36%.
2. Генотип коров генов каппа-казеина и бета-лактоглобулина, в котором присутствует аллель В гена каппа-казеина, оказывает положительное влияние на состояние казеинового сгустка и на продолжительность свертывания молока. Доля молока с плотным состоянием сгустка у коров с генотипом АВВВ составила 76,0%, с генотипом АААВ – 47,6%.

About the authors

A. P. Velmatov

Author for correspondence.
Email: ogarevonline@yandex.ru

N. O. Tel'nov

Email: ogarevonline@yandex.ru

N. N. Neyaskin

Email: ogarevonline@yandex.ru

References

Supplementary files