Введение. Молочное скотоводство играет ключевую роль в аграрном секторе многих стран, обеспечивая не только продовольственную безопасность, но и значительный вклад в экономику сельских территорий. С увеличением спроса на молочные продукты данная отрасль сталкивается как с новыми вызовами, так и возможностями для устойчивого развития. Современное молочное скотоводство в России переживает период трансформации, связанный с внедрением инновационных технологий, как в технологические аспекты, так и в селекционную работу.Изучение полиморфизма генов, ассоциированных с продуктивными качествами и хозяйственно полезными признаками, позволяет определить генетическое разнообразие популяции и использовать полученные данные при организации селекционной работы с животными [1–5]. Генетическое разнообразие отечественных пород крупного рогатого скота может рассматриваться как дополнительный ресурс для селекции и скрещивания при совершенствовании существующих и создании новых пород и внутрипородных типов.Современная маркерная селекция выделяет несколько аллелей генов и гормонов, по наличию которых можно спрогнозировать продуктивные качества каждой оцениваемой особи, но практическое использование ДНК-маркеров в селекционной работе затруднено физиологическими особенностями формирования молочной продуктивности [6–9]. Молочная продуктивность крупного рогатого скота формируется путем сложного взаимодействия генотипа и внешней среды [10–12]. Полигенный тип наследования количественных признаков, к которым относится и молочная продуктивность, затрудняет селекцию крупного рогатого скота, так как увеличивается число параметров отбора [13–15].Актуальность обуславливается тем, что изучение генетического полиморфизма в популяции крупного рогатого скота позволяет совершенствовать продуктивные и хозяйственные качества особей при разведении [16]. В настоящее время в Российской Федерации особенно остро стоит задача по совершенствованию и внедрению методов ускоренной селекции с целью получения популяции местного скота с высоким генетическим потенциалом продуктивности. Для осуществления прорыва в племенном животноводстве страны важно достигнуть высоких селекционных темпов, что должно основываться на высокоточных методах оценки [11, 17]. Оптимизация молочного скотоводства, обусловленная увеличением доли эффективных коров в активной части популяции, требует пересмотра имеющихся программ селекции, в том числе подхода к отбору коров с учетом технологических характеристик молока. Белки молока в основном представлены казеином – до 85 % в общей структуре молочных белков. Казеин коровьего молока различных фракций отличается химическим составом и свойствами. Особо значимыми фракциями казеина для улучшенных характеристик молочного белка являются каппа-казеин (CSN3) и бета-казеин (СSN2).Широкий обмен генетическим материалом между регионами способен изменять генетическую структуру популяций молочного скота. В научных исследованиях Х.А. Амерханова, И.Е. Багаль, Я.А. Хабибрахмановой, Л.А. Калашниковой, М.И. Селионовой и других установлено, что гены каппа-казеина, бета-казеина и бета-лактоглобуллина кодируют основные белки молока и могут применяться в качестве маркеров в селекции молочного скота на повышение белковомолочности стад и улучшение структуры молочных белков, а следовательно, технологических качеств молока [1, 6, 14]. Различные аллели генов CSN2 и CSN3 по-разному кодируют структуру молочного белка и влияют на количество и соотношение белков в молоке крупного рогатого скота. Отечественные и зарубежные исследователи рекомендуют использовать в маркерориентированной селекции аллель В гена каппа-казеина и аллель А2 гена бета-казеина [11, 17–19].В разных популяциях молочного скота наблюдается различная генетическая структура генов. Так, в популяции голштинизированного черно-пестрого скота в Республике Алтай, по данным А.И. Афанасьевой, В.А. Сарычева и В.А. Плешакова (2021), частота аллеля А гена CSN3 варьировала в диапазоне 0,58–0,62, а генотип каппа-казеина ВВ у голштинских быков не выявлен в племенных предприятиях региона.Аналогичные данные описывают зарубежные исследователи. В популяциях молочного скота ими установлен сдвиг в сторону аллеля А гена CSN3. В отечественной популяции молочного скота, вне зависимости от принадлежности к породе, многими отмечается снижение частоты встречаемости генотипов CSN3ВВ .В связи с этим, определение генетической структуры популяции будет способствовать сохранению генофонда и переходу к эффективным методам селекции, что является важным и значимым для успешного развития отечественного молочного скотоводства в условиях Омской области и страны в целом.Цель исследования – изучить генетический полиморфизм генов каппа-казеина, бета-казеина и основных генетических аномалий в стаде коров черно-пестрой породы, разводимой в Омской области.Задачи: определение генетической структуры стада коров черно-пестрой породы и продуктивных качеств по ДНК-маркерам и генетическим аномалиям.Объекты и методы. Объект исследования – коровы черно-пестрой породы, материал исследования – генотипы крупного рогатого скота черно-пестрой породы, содержащегося в племенном репродукторе ООО «Рассвет» Таврического района Омской области. Из основного стада коров предприятия была отобрана фокус-группа коров в количестве 50 голов, которые потенциально, по результатам фенотипической оценки, являются кандидатами в ведущую группу стада. Схема исследования представлена на рисунке 1.    Рис. 1. Схема исследований (здесь и далее: составлено авторами)Research scheme (here and further: compiled by the authors)  Генотипирование проводилось в лаборатории геномных технологий ООО «Ксивелью» (Москва) по ДНК-маркерам бета-, каппа-казеина и основным аномалиям крупного рогатого скота (АХ; BY; HY_ERCC6L; HY_TSR2; HH1; HH3; HH4; HH5; HH6; HH7; FXID; BLAD; DUMPS; BDCMP; CVM; MPS_IIB; HCD; CT). В качестве биоматериала для генотипирования использовался волосяной выщип. Пробоподготовка проводилась согласно методике, предоставленной лабораторией.Анализ частоты встречаемости генов бета- и каппа-казеина, носительства генетических аномалий быков-производителей (отцов коров, n = 35 гол.) проведен на основе данных, представленных в племенных свидетельствах и каталогах организаций, реализующих их семя.Структуру популяции по генам анализировали по значениям частот встречаемости аллелей генов CSN2и CSN3 и генотипов, определяемых по формулам   РА = (2nAA + nAa)/2N; qb = (2naa + nAa)/2N,   (1) где PA – частота А аллеля; qb – частота a аллеля; N – общее количество аллелей.Ожидаемую частоту генотипов определяли согласно закону популяционного равновесия Харди-Вайнберга.Статистическую обработку цифровых данных проводили многофакторным дисперсионным анализом в программе MS Excel по следующим параметрам: среднее арифметическое и стандартная ошибка, медиана, критерий Пирсона, уровень полиморфизма по Робертсону.Результаты и их обсуждение. Популяция молочного скота в Омской области в настоящее время представлена тремя основными породами – красной степной, черно-пестрой, голштинской. Отечественные породы красная степная и черно-пестрая, разводились на территории региона длительное время, так как были плановыми для Омской области. В связи с этим и в настоящее время породная структура популяции молочного скота состоит из 45 % коров красной степной породы и 48 % – черно-пестрой, 5 % – голштинской породы. Большая многочисленность черно-пестрой породы в Омской области стала ключевым фактором при определении объекта исследования.Для практики животноводства важным направлением совершенствования молочного скота является улучшение технологических свойств молока на генетическом уровне. Гены бета- и каппа-казеина влияют на качество молочного белка [20]. Важным аспектом является изучение полиморфизма ДНК-маркеров в популяции быков-производителей. Систематическая оценка генотипа закрепляемых быков способствует улучшению продуктивных качеств по селекционируемым признакам и сохранению здоровья в каждой последующей генерации молочного скота.В таблице 1 представлен генетический профиль популяции быков-производителей, от которых были получены коровы исследуемой группы. Таблица 1Генетический профиль и структура популяции отцов коров (n = 35 гол.)Genetic profile and population structure of fathers for cows (n = 35 heads) ГенГенетический профильСтруктура, %CSN2А145,7А254,3CSN3А40,0В60,0BYА100HH1А100HH3А100HH4А100FXIDА100BLADА100CVMА100Здесь и далее: составлено авторами.  Генетический профиль отцов коров показывает небольшое разнообразие аллелей генов бета- и каппа-казеина, встречающееся в их ДНК. Так, в группе отцов коров по гену бета-казеина встречаются только аллели А1 и А2. Наследственность быков-производителей характеризуется наличием в генотипах аллеля А2, ассоциированного как желательного, по гену CSN2. Большая часть отцов коров (54,3 %) являются носителями желательного аллеля А2. Относительно невысокий удельный вес в структуре популяции аллеля А2 гена CSN2 свидетельствует об отсутствии целенаправленного подбора быков по данному ДНК-маркеру.Аллель В гена CSN3 в структуре группы отцов коров встречается у 60 % быков, что также недостаточно для целенаправленной селекции в стаде по совершенствованию технологических характеристик молока.По генетическим аномалиям, наиболее часто встречающимся в голштинской породе, все быки здоровы и не являются носителями генетических аномалий. В основном в каталогах указывается генотип быков по таким генетическим заболеваниям, как брахиспина, голштинские гаплотипы, дефицит XI фактора свертываемости крови, дефицит адгезии лейкоцитов и комплексный порок позвоночника. Подбор быков к маточному поголовью племенных репродукторов проводится с учетом линейной принадлежности быков. В связи с этим изучен полиморфизм генов бета- и каппа-казеина отцов коров с учетом их линейной принадлежности (табл. 2). Таблица 2Полиморфизм генов CSN2 и CSN3 в группе отцов коров с учетом их линейной принадлежности Polymorphism of CSN2 and CSN3 genes in the group of fathers for cows,taking into account their linear affiliation Линия отцов nЧастота генотипов Частота аллелей CSN2  А1А1А1А2А2А2А1А2Рефлекшен Соверинг 198998130,461±0,0050,307±0,0030,230±0,0020,615±0,0030,385±0,002Силинг Трайджун Рокит 25280390,333±0,0040,333±0,0040,333±0,0040,5±0,0180,5±0,018Монтвик Чифтейн 9567970,286±0,0140,428±0,0100,286±00150,5±0,0090,5±0,009Вис Бэк Айдиал 10134156–0,333±0,070,666±0,0090,166±0,0120,833±0,004CSN3  АААВВВАВРефлекшен Соверинг 198998130,461±0,0050,307±0,0030,230±0,0020,615±0,0030,385±0,002Силинг Трайджун Рокит 25280390,222±0,0090,333±0,0050,444±0,0080,388±0,0060,611±0,010Монтвик Чифтейн 956797–0,286±0,0070,714±0,0100,143±0,0110,857±0,009Вис Бэк Айдиал 10134156–0,333±0,0120,666±0,0090,166±0,0120,833±0,004  Исследование генетического разнообразия быков-отцов коров в зависимости от их линейной принадлежности показало, что ассоциированный аллель А2 гена CSN2 с улучшенными характеристиками молочного белка встречается в генотипах всех закрепляемых линий. Максимальная частота генотипов быков с аллелем А2 отмечена в линии Вис Бэк Айдиал 1013415 и составила 0,833, что на 0,448, или 53,78 %, чаще, чем в линии Рефлекшен Соверинг 198998. Линии Силинг Трайджун Рокита 252803 и Монтвик Чифтейна 95679 находятся в генетическом равновесии, так как частота аллелей А1 и А2 гена CSN2 одинакова (0,5). В структуре генотипов в группе отцов коров преобладает генотип CSN2А2А2. Наибольшая частота гомозигот с желательным аллелем А2 в линии Вис Бэк Айдиал 1013415 – 0,666, что на 0,436 чаще, чем аналогичные генотипы в линии Рефлекшен Соверинг 198998. Частота гетерозигот в группе отцов коров линии Монтвик Чифтейн 95679 максимальна в сравнении с другими линиями и составила 0,428. В линии Вис Бэк Айдиал 1013415 гомозиготные генотипы CSN2А1А1 не выявлены.Полиморфизм гена каппа-казеина в группе быков-отцов коров менее сбалансирован. Установлено, что в линиях Монтвик Чифтейн 95679 и Вис Бэк Айдиал 1013415 максимальная концентрация желательного аллеля В гена CSN3 – 0,833–0,857. В линии Рефлекшен Соверинг 198998 наиболее распространен аллель А гена CSN3, частота встречаемости составила 0,615.Анализ структуры генотипов по гену CSN3 показал, что среди отцов коров линий Монтвик Чифтейн 95679 и Вис Бэк Айдиал 1013415 отсутствуют особи с генотипом CSN3АА, кроме того, в линии Монтвик Чифтейн 95679 частота гетерозигот минимальна – 0,286. Соответственно, в данной линии преобладают наиболее ценные для селекции генотипы CSN3ВВ. Наименьшая частота встречаемости отцов коров с гомозиготным по желательному аллелю В геном каппа-казеина среди представителей линии Рефлекшен Соверинг 198998 – 0,23.Полученные результаты анализа распределения частот аллелей и генотипов в группе быков-отцов коров в зависимости от их линейной принадлежности доказывают, что ДНК-маркеры не принимаются во внимание селекционером при выборе быков в условиях ООО «Рассвет» Таврического района Омской области.Для более полного представления о полиморфизме генов, связанных с технологическим свойствами молочного белка и генетическим здоровьем популяции молочного скота, важен анализ генетической структуры коров.Ген бета-казеина имеет 12 аллельных вариантов в генофонде крупного рогатого скота, но в стаде разнообразие представлено не всеми аллелями (рис. 2).   АБ Рис. 2. Частота аллелей (А) и полиморфизм (Б) гена CSN2 бета-казеина Allele frequency (A) and polymorphism (Б) of the CSN2 beta-casein gene  Генофонд исследуемого поголовья по гену CSN2 характеризуется пятью аллельными вариантами. Наибольший удельный вес в популяции имеет аллель А1 – 45 %. Аллель А2 также встречается достаточно часто – 40,71 % среди черно-пестрого скота. Наименьшую частоту встречаемости в популяции черно-пестрого скота имеет аллель F – 0,71 %. Для получения молока с улучшенными технологическими качествами молочного белка наиболее предпочтительным является генотип по бета-казеину CSN2А2А2.В группе коров черно-пестрой породы выявлено 10 встречающихся генотипов. Наибольший удельный вес в популяции приходится на гетерозиготу CSN2А1А2 – 37,14 %. Частота встречаемости носителей ассоциированного аллеля с продуктивностью в популяциии черно-пестрого скота составляет 47,14 %. Носители аллеля А2 имеют генотипы CSN2А1А2, CSN2А2В и CSN2А2А3.Таким образом, генетическое разнообразие исследуемой популяции по гену бета-казеина (CSN2) позволяет использовать оптимальные генотипы в системе разведения и совершенствовать поголовье по технологическим характеристикам молока. Среди коров 64,29 % способны передать потомству желательный алелль А2 гена CSN2. Среди ДНК-маркеров молочной продуктивности ген каппа-казеина CSN3 является наиболее значимым, так как его аллель В ассоциирован с лучшей сыропригодностью коровьего молока [3, 11]. Выделяют 13 полиморфных состояний гена CSN3. В изучаемой группе коров определено 3 алелльных варианта гена каппа-казеина (А, В, Е) [6, 10]. На рисунке 3 представлена частота встречаемости аллелей гена CSN3.В структуре генофонда коров наибольший удельный вес имеет аллель А гена CSN3, частота встречаемости – 62,14 %. По данным отечественных и зарубежных исследователей, В-аллель гена CSN3 ассоциирован с высоким выходом творога и сыра, а также с лучшими коагуляционными свойствами молока, поэтому является наиболее предпочтительным [1, 11, 16, 17]. Доля В аллеля в популяции черно-пестрой породы – 31,43 %. Аллельных вариантов C, G, H, I, J в генотипах исследуемой группы коров не выявлено. Так как данная группа составляет племенное ядро стада, соответственно аллельные варианты C, G, H, I, J гена CSN3 не будут распространяться среди потомства.Структура генотипов в популяции по гену каппа-казеина отличается разнообразием. Наибольший удельный вес в структуре стада занимают гетерозиготы с генотипом CSN3АВ – 52,86 %.   АБ Рис. 3. Частота встречаемости аллелей (А) и полиморфизм (Б) гена каппа-казеина CSN3Allele frequency (A) and polymorphism (Б) of the kappa casein gene CSN3  На долю гомозигот, которых можно определить как наиболее желательные особи для дальнейшего разведения, приходится 10 % отобранного поголовья черно-пестрой породы.Потенциально передать потомству желательный аллель В гена CSN3 могут носители этого аллеля – 65,7 % коров, ассоциированного с улучшенными характеристиками молочного белка.Для использования маркерной селекции в молочном скотоводстве важно иметь представление не только о генетической структуре популяции, но и о фенотипическом уровне хозяйственно полезных качеств. В таблице 3 представлены хозяйственно полезные качества коров в зависимости от генотипа по ДНК-маркерам технологических свойств молока. Таблица 3Хозяйственно полезные качества коров черно-пестрой породы в зависимости от генотипа по ДНК-маркерам технологических свойств молокаEconomically useful qualities of black-and-white cows depending on the genotype according to DNA markers of technological properties of milk Показатель CSN2 CSN3 А2А2Прочиегенотипы ВВПрочиегенотипы Удой, кг7216±3666706±4527341±3256683±372МДЖ, %3,90±0,0103,65±0,0124,20±0,0113,65±0,016МДБ, %3,45±0,093,07±0,083,50±0,083,10±0,06Молочный жир, кг281,42±29,7244,84±33,4308,32±46,1244,00±52,7Молочный белок, кг248,95±16,9205,65±14,2256,94±13,4207,17±17,1Возраст 1 осеменения, мес20±1,5922±2,1820±1,4822±1,36Сервис-период, дней101±32,6167±24,2228±38,0149±20,6Сухостойный период, дней51±3,7758±4,1665±2,9756±3,49Кол-во осемененийна одно плодотворное1,7±0,031,8±0,051,7±0,071,8±0,06  Коровы с желательными аллелями по генам каппа- и бета-казеина отличались лучшими показателями по основным селекционным признакам. Разница между анализируемыми группами по обильномолочности статистически не достоверна. Установлена высокая достоверная разница между сравниваемыми группами по массовой доле молочного белка. Коровы с желательным генотипом CSN2А2А2 превосходят по массовой доле молочного белка на 0,38 процентных пункта (P < 0,01) особей с альтернативными вариантами гена CSN2. Уровень массовой доли молочного белка в синтезируемом молоке обусловлен генотипом по гену каппа-казеина (CSN3). Коровы, имеющие в своем генотипе желательную комбинацию аллелей, превосходят по массовой доле молочного белка на 0,4 процентных пункта (P < 0,01) коров с прочими аллелями гена CSN3. Количество молочного белка может считаться простейшим селекционным индексом, так как объединяет в себе два важных и основных показателя – удой и массовую долю молочного белка. При анализе изменения количества молочного белка установлено, что коровы с желательными генотипами по генам каппа- и бета-казеина превосходят на 49,77 кг, или на 24 %, и на 43,30 кг, или 21,12 % (P < 0,01), сверстниц с отсутствием в генотипе желательных аллелей изучаемых генов соответственно.Взаимосвязи между генотипами по генам каппа- и бета-казеина и показателями воспроизводительных качеств коров не выявлено, так как в большей степени репродуктивные качества зависят от паратипических факторов.Качество молочного белка также определяется гаплогруппой гена каппа-казеина. В таблице 4 представлен полиморфизм в исследуемой группе коров по гаплотипу А1/А2 гена CSN2. Таблица 4Перечень частоты генотипов и аллелей гаплотипа гена CSN2List of the frequency of genotypes and alleles of the CSN2 gene haplotype Генотип nЧастота генотипов Аллель Частота ааллелей НeFisА1/А1150,30±0,004А155,71±0,00350,460,07А1/А2(Ho)260,51±0,021А2/А290,19±0,026А244,29±0,0027Примечание: Но – наблюдаемая гетерозиготность; Нe – средняя гетерозиготность на особь; Fis – индекс, измеряющий отклонения внутригрупповых (субпопуляционных) наблюдаемых гетерозиготностей от ожидаемых при равновесии.  Анализ таблицы 4 показал, что племенное ядро стада сбалансировано и находится в равновесии. Молоко от коров с генотипом CSN2А2А2 отличается улучшенными качествами молочного белка и является более физиологичным для человеческого организма [2, 20]. Доля желательного аллеля А2 составила 44,29 % в исследуемой группе.Наличие заболеваний у крупного рогатого скота сказывается на их хозяйственно-биологических особенностях, а именно на молочной продуктивности и долголетии. Коровы, обладающие выдающимися генетическими качествами, могут быть более восприимчивы к определенным заболеваниям, таким как остеопороз или метаболические расстройства [6, 11]. В связи с чем была изучена взаимосвязь между генотипом и здоровьем коров черно-пестрой породы. В таблице 5 представлена частота различных заболеваний у коров, носительниц генетических аномалий. Таблица 5Частота заболеваний коров с носительством генетических аномалийFrequency of diseases of cows with genetic abnormalities Генетическая аномалияЧастота заболеваний среди поголовья коров, %Гинекологические Заболевания конечностей Брахиспина (BY)2010Голштинский гаплотип (НН7)1010Дефицит адгейзии лейкоцитов (BLAD)2310В среднем по стаду3416  Коровы с носительством аномалии брахиспина (BY) в большей степени имеют проблемы с репродуктивной функцией, гинекологические заболевания встречаются чаще, чем другие виды заболеваний, – 20 % от всех зарегистрированных в исследуемой группе заболеваний. У носителей аномалии BLAD выделены такие заболевания, как субинвалюция матки, эндометрит, гипофункция яичников и персистентное желтое тело составляют 23 % в общем объеме заболеваний коров ведущей группы. В среднем в исследуемой группе удельный вес гинекологических заболеваний составляет 34 %, а заболеваний конечностей – 16 %.Наличие в генотипе рецессивного аллеля, вызывающего генетические аномалии, способно снизить показатели воспроизводства стада по причине рождения генетически больных потомков.В рамках исследований коровы черно-пестрой породы были тестированы на носительство 20 генетических аномалий. Из 20 возможных и наиболее распространенных в современных популяций молочного скота в исследуемой группе выявлены не все.В ведущей группе стада выявлен факт носительства генетических аномалий. На рисунке 4 представлена частота встречаемости рецессивных генетических аномалий.   %   Рис. 4. Частота встречаемости аллелей генетических аномалий в отобранной группе коров, %Frequency of occurrence of alleles of genetic anomalies in the selected group of cows, %  Наибольшее распространение в выборке имеет рецессивный аллель генетической аномалии брахиспина – 2,14 %. На долю рецессивного аллеля генетических аномалий голштинский гаплотип 7 и дефицит адгезии лейкоцитов приходится по 1,43 % в генетической структуре.На рисунке 5 представлена вариабельность частот гетерозигот, носителей генетического груза.   Рис. 5. Доля носителей генетических аномалий в исследуемой выборке коров черно-пестрой породы The proportion of carriers of genetic abnormalities in the studied sample of black-and-white cows Наибольшее количество носителей генетической аномалии брахиспина – 4,28 % коров черно-пестрой породы. Носителями голштинского гаплотипа 7 и дефицита адгезии лейкоцитов являются 2,85 % коров исследуемой выборки.Так как анализ генетического здоровья отцов коров исследуемой группы показал отсутствие носительства генетических аномалий, то следует вывод о концентрации генетического груза в маточном поголовье.Для исключения распространения генетического груза в популяции важно контролировать закрепление родительских пар с учетом свободы от носительства генетических аномалий не только быков-производителей, но и коров.Представленные результаты комплексного анализа разнообразия генотипов молочного скота отечественной селекции не противоречат полученными ранее данными ряда исследователей, в том числе и зарубежных, которые определяют значимость маркерной селекции при совершенствовании технологических свойств коровьего молока и относительно низкую частоту встречаемости аллелей, определяющих сыропригодность молока.Заключение. Таким образом, генетическое разнообразие исследуемой группы по генам бета- и каппа-казеина позволяет использовать оптимальные генотипы в системе разведения и совершенствовать поголовье по технологическим характеристикам молока. Большинство коров (64,29 %) способны передать потомству желательный алелль А2 гена CSN2, и более 65 % особей несут в своем генотипе аллель В гена CSN3, что свидетельствует о наличии генетической основы для оптимизации селекционных программ по совершенствованию отечественного генофонда молочного скота.Носителями генетических аномалий, таких как брахиспина является 4,28 % от группы исследуемых коров черно-пестрой породы; голштинского гаплотипа 7 и дефицита адгезии лейкоцитов – 2,85 %. Анализ генетического здоровья отцов коров исследуемой выборки показал отсутствие носительства генетических заболеваний, следовательно, следует обратить внимание на маточное поголовье, которое составляет ведущую группу стада.