The object of research, development or design (in Russian) : Крупный рогатый скот казахской белоголовой породы

The object of research, development or design (in Kazakh) : Қазақтың ақбас тұқымды ірі қара малы

Aim of work (in Russian) : Проведение ресеквенирования и транскриптомного анализа крупного рогатого скота казахской белоголовой породы, разводимой в Республике Казахстан, характеристика генофонда, выявление конкретных генетических вариантов под давлением отбора, ассоциированных с хозяйственно-полезными признаками.

Aim of work (in Kazakh) : Қазақстан Республикасында өсірілетін қазақтың ақбас тұқымды ірі қара малын қайта секвенирлеу және транскриптомдық талдау жүргізу, генофондтың сипаттамасы, шаруашылыққа пайдалы белгілермен байланыстырылған нақты генетикалық нұсқаларды анықтау.

Методы исследования (на русском) : Проведено выделение ДНК из волосяных луковиц коммерческими наборами «ДНК Экстран-2» (ООО «Синтол», г. Москва, Россия), а также «PureLink Genomic DNA Mini Kit» (Invitrogen, США). Качественный анализ выделенной ДНК проводили методом гель-электрофореза (1 %-ный агарозный гель).Количественный анализ ДНК спектрофотометрическим методом на приборе Agilent Cary 60.Проведено полногеномное ресеквенирование на платформе DNBSEQ-G400 с использованием наборов DNA Prep с индексами для мультиплесирования IDT for DNA/RNA UD Indexes для приготовления библиотек геномных фрагментов для секвенирования, согласно инструкции фирмы-изготовителя. Контроль качества полученных данных проведен с использованием программ FastQC и MultiQC. Полученные прочтения выравнены на референсный геном ARS-UCD1.3 (GCA_002263795.3) из базы данных Ensembl с использованием программ bowtie2 и/или BWA-MEM. Выравненные данные обработаны и отфильтрованы пакетом инструментов Picard. Поиск и валидация вариантов осуществлялся программным пакетом GATK.Поиск однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в популяции коров казахской белоголовой породы проводился с использованием байесовского подхода, реализованного в пакете SAMtools.Генетические варианты были аннотированы с использованием инструментов Variant Effect Predictor (VEP) и веб-сервера DAVID для проведения функционального анализа.

Методы исследования (на казахском) : «ДНҚ-Экстран-2» («Синтол» ЖШС, Мәскеу, Ресей) және «PureLink Genomic DNA Mini Kit» (Invitrogen, АҚШ) коммерциялық жинақтарының көмегімен түбірі бар қылдан ДНҚ бөлініп алынды. Бөлінген ДНҚ-ның сапалық талдауы гель-электрофорез әдісімен (1%-дық агарозды гель) жүргізілді. ДНҚ-ның сандық талдауы Agilent Cary 60 құрылғысында спектрофотометриялық әдіспен жүргізілді. Толық геномдық қайта секвенирлеу DNBSEQ-G400 платформасында IDT for DNA/RNA UD Indexes мультиплекстеу индекстері бар DNA Prep жинақтарын қолдана отырып, өндірушінің нұсқауқылығына сәйкес геномдық фрагмент кітапханаларын дайындау арқылы жүргізілді. Алынған деректердің сапасын бақылау FastQC және MultiQC бағдарламаларымен жүргізілді. Алынған оқылымдар Ensembl деректер қорындағы ARS-UCD1.3 референстік геномына (GCA_002263795.3) bowtie2 және/немесе BWA-MEM бағдарламалары арқылы теңестірілді. Теңестірілген деректер Picard құралдар пакетімен өңделіп, фильтрден өткізілді. Нұсқаларды іздеу және валидациялау GATK бағдарламалық пакетімен жүзеге асырылды. Казақтың ақбас тұқымды сиыр популяциясындағы бір нуклеотидті полиморфизмдерді (SNP) анықтау SAMtools бағдарламасында жүзеге асырылған байес әдісін қолдану арқылы жүргізілді.Генетикалық нұсқалар функционалдық талдау жүргізу үшін Variant Effect Predictor (VEP) және DAVID веб-сервері құралдарының көмегімен аннотацияланды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Сформирована экспериментальная группа крупного рогатого скота казахской белоголовой породы в количестве 15 быков (Западно-Казахстанская область, Бокейординский район, село Бурли) и отобран биоматериал от животных.Получены в общей сложности 903459044 прочтений, из которых 895309555 были успешно картированы на референсный геном, согласно критериям контроля качества секвенирования. В результате проведенного исследования было установлено, что ожидаемая и наблюдаемая гетерозиготность казахской белоголовой породы составили 0.402 и 0.398, соответственно. В геноме казахской белоголовой породы крупного рогатого скота были идентифицированы вставки и делеции (INDEL), размеры которых варьировались от 1 до 61 пар оснований.В результате исследования было охарактеризовано 21707 варианта, из которых 9935 (45.8%) оказались новыми, а 11772 (54.2%) соответствовали ранее известным вариантам. Большая часть обнаруженных вариантов (55%) располагалась в интронных областях генов, что является характерным для многих видов организмов. Среди вариантов, расположенных в кодирующих областях генов, 55% составляли missense-мутации, которые могут изменять структуру и функцию белков, и 41% — это синонимичные замены, не влияющие на аминокислотную последовательность.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 15 бұқадан тұратын қазақтың ақбас тұқымды ірі қара малының эксперименттік тобы (Батыс Қазақстан облысы, Бөкей ордасы ауданы, Бөрлі ауылы) құрылып, оның биоматериалы іріктелді. Жалпы алғанда, 903459044 оқылым алынып, оның 895309555-сі сапа бақылауының критерийлеріне сәйкес референстік геномға сәтті карталанды. Зерттеу нәтижесінде қазақтың ақбас тұқымының күтілетін және бақыланатын гетерозиготалығы 0,402 және 0,398 құрағаны анықталды. Қазақтың ақбас ірі қара мал тұқымының геномында ұзындығы 1-ден 61 жұп нуклеотидке дейін өзгеріп тұратын қойылымдар мен делециялар (INDEL) анықталды. Зерттеу нәтижесінде 21707 нұсқа сипатталып, оның ішінде 9935-і (45.8%) жаңа болып шықты, ал 11772-сі (54.2%) бұрыннан белгілі нұсқаларға сәйкес келді. Анықталған нұсқалардың көпшілігі (55%) гендердің интрондық аймақтарында орналасқан, бұл көптеген организмдерге тән болып келеді. Гендердің кодтайтын аймақтарында орналасқан нұсқалардың ішінде 55%-ын ақуыз құрылымы мен қызметін өзгерте алатын missense-мутациялар, ал 41%-ын аминқышқылдық тізбекке әсер етпейтін синонимдік алмастырулар құрады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Результаты исследований станут основой для разработки программ разведения и эффективного управления селекционным процессом в мясном скотоводстве, сохранения и совершенствования генетических ресурсов с целью социально-экономического развития в масштабах Республики Казахстан.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелері Қазақстан Республикасы ауқымында әлеуметтік-экономикалық даму мақсатында генетикалық ресурстарды сақтау және жетілдіру, етті ірі қара мал шаруашылығындағы селекциялық процесті тиімді басқару және өсіру бағдарламаларын әзірлеуде негіз болады.

Level of implementation (in Russian) : Результаты исследований станут основой для разработки программ разведения и эффективного управления селекционным процессом в мясном скотоводстве, сохранения и совершенствования генетических ресурсов с целью социально-экономического развития в масштабах Республики Казахстан.

Level of implementation (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелері Қазақстан Республикасы ауқымында әлеуметтік-экономикалық даму мақсатында генетикалық ресурстарды сақтау және жетілдіру, етті ірі қара мал шаруашылығындағы селекциялық процесті тиімді басқару және өсіру бағдарламаларын әзірлеуде негіз болады.

Efficiency (in Russian) : В результате нашего исследования мы создадим списки генетических вариантов (генов-кандидатов, геномных районов), которые ассоциированы с хозяйственно-полезными признаками, которые можно будет использовать для проведения геномной и маркер-ориентированной селекции для казахской белоголовой породы. В продолжение исследований возможна будет разработка кастомного чипа, предназначенного для выявления уникальных или специфических генетических вариантов казахской белоголовой породы. Как следствие, мы будем оказывать услуги по генетическому тестированию крупного рогатого скота животноводческим предприятиям. Таким образом, наши данные могут быть использованы для селекции КРС на улучшение хозяйственно-полезных признаков в условиях Республики Казахстан, тем самым способствуя созданию более эффективного и экологически чистого животноводства.

Efficiency (in Kazakh) : Зерттеу нәтижесінде біз қазақтың ақбас тұқымы үшін геномдық және маркерге бағдарланған селекцияны жүргізу үшін пайдалануға болатын шаруашылыққа пайдалы белгілермен байланысты генетикалық нұсқалардың (кандидат гендер, геномдық аудандар) тізімдерін жасаймыз. Зерттеуді жалғастыра отырып, қазақтың ақбас тұқымының бірегей немесе ерекше генетикалық нұсқаларын анықтауға арналған арнайы чип әзірлеуге болады. Нәтижесінде біз мал шаруашылығы кәсіпорындарына ірі қара малды генетикалық тестілеу бойынша қызметтер көрсететін боламыз. Осылайша, біздің деректеріміз Қазақстан Республикасы жағдайында шаруашылыққа пайдалы белгілерді жақсарту үшін ІҚМ селекциясында пайдаланылуы мүмкін, осылайша тиімді әрі экологиялық таза мал шаруашылығын құруға ықпал етеді.

Field of application (in Russian) : Область применения - животноводство, в частности скотоводство; целевые потребители - организации, занимающиеся товарным разведением, селекционно-племенной работой в скотоводстве, научно-исследовательские институты.

Field of application (in Kazakh) : Қолдану саласы – мал шаруашылығы, атап айтқанда ірі қара мал шаруашылығы; мақсатты тұтынушылары – мал шаруашылығында тауарлық мал өсірумен, селекциялық-асыл тұқымдық жұмыстарды жүзеге асыратын ұйымдар, ғылыми-зерттеу институттары.