POLYMORPHISM OF PROLACTIN AND SOMATOTROPIN GENES IN DAIRY CATTLE OF THE REPUBLIC OF TATARSTAN

Изучен полиморфизм и определена частота встречаемости аллельных вариантов по генам пролактина (PRL) и соматотропина (GH) у коров в условиях двух племенных хозяйств Республики Татарстан. Объектом исследования были животные черно-пестрой породы первого (n=151) и третьего (n=168) отелов и холмогорской породы первого (n=160) и третьего (n=143) отелов. Проведено генотипирование коров по генам PRL и GH методом ДНК-диагностики. Установлено, что среди молочного скота преимущественно встречаются особи с генотипом PRL АА (70,0—77,5%), с частотой аллеля А гена пролактина — 0,83—0,87, аллеля В — 0,13—0,17. Встречаемость аллеля В была выше среди холмогорских коров (0,16—0,17). В стаде полновозрастных животных черно-пестрой породы имеется сдвиг генетического равновесия в сторону генотипов PRL AA и PRL BB (χ2=3,97; Р<0,05). В исследуемых стадах крупного рогатого скота выражено преимущество генотипа GH LL с частотой встречаемости 51,0—79,2%. Встречаемость генотипа GH VV у черно-пестрого скота составила 2,0—2,4%, у холмогорского — 5,6—7,0%. Аллель L гена соматотропина преобладает над аллелем V в обеих породах. При этом чаще встречаемость аллеля L GH среди коров холмогорской породы (0,28—0,29). У холмогорских коров больше представлены редкие и желательные аллели генов PRL и GH. Чтобы повысить встречаемость «предпочтительных» в хозяйственном отношении генотипов и аллелей ДНК-маркеров, необходимо в большей степени использовать быков-производителей с желательными аллелями PRL и GH, а именно В и V соответственно. The polymorphism was studied and the frequency of occurrence of allelic variants for the genes of prolactin (PRL) and somatotropin (GH) was determinedin cows in two bred livestock farms of the Republic of Tatarstan. The object of the study were animals of the black-and-white breed of the first (n=151) and third (n=168) calving and the Kholmogory breed of the first (n=160) and third (n=143) calving. Genotyping of cows for PRL and GH genes was carried out using method of DNA diagnostics. It was revealed that there were mainly individuals with the PRL AA genotype (70,0–77,5%)among dairy cattle, the frequency of the A allele of the prolactin gene was 0,83–0,87, the B allele was 0,13–0,17. The frequency of allele B was higher among Kholmogory cows (0,16–0,17). There was a shift in the genetic balance towards the PRL AA and PRL BB genotypes (χ2=3,97; Р<0,05) in the herd of full-age animals of the black-and-white breed. The advantage of the GH LL genotype was expressed with a frequency of occurrence 51,0–79,2% in the studied cattle herds. The occurence of the GH VV genotype was 2,0–2,4%in black-and-white cattle, 5,6–7,0% was in Kholmogorycattle. The L allele of the somatotropin gene predominated over the V allele in both breeds. Moreover, the occurrence of the L GH allele among cows of the Kholmogory breed (0,28–0,29) was more often. Rare and desirable alleles of the PRL and GH genes are more represented in Kholmogory cows. In order to increase the occurrence of economically “preferred” genotypes and alleles of DNA markers, it is necessary to use more stud bulls with the desired PRL and GH alleles, namely B and V, respectively.

Minimal Erythema Dose Determination in Holstein Friesian Cattle

Cattle on pasture are continuously exposed to solar UV radiation, which has been associated with biological effects such as sunburn, photosensitization, squamous cell carcinoma, and cutaneous vitamin D3 production. The minimal erythema dose (MED) required to produce first-degree sunburn (erythema) is poorly researched in cattle. Since cattle are naturally covered with dense hair coats, the MED is influenced by the UV protection offered by the hair. The objective of this study was to determine the MED on intact-hair-covered (MED-H) and shaved white skin (MED-S) of Holstein Friesian cattle. Twenty-one Holstein Friesian cows and heifers were MED tested using a narrowband UV-B LED light (peak irradiance at 292 nm) on eight hair-covered and eight shaved areas over white skin previously unexposed to direct sunlight. Erythema was visually assessed after 24 h. The mean MED-H and MED-S were 5,595 and 329 J/m2, respectively. Heifers had a higher MED-H compared to cows, 7,600 and 4,969 J/m2, respectively. The mean UV transmittance of white cattle hair was 6.7%. MED-H was correlated with hair length (Spearman's rho = 0.76). A linear regression model showed that each millimeter of hair coat length increased the MED-H by 316 J/m2. In conclusion, this study provides a MED testing protocol for cattle and reports standardized values of MED for cattle on intact-hair-covered and shaved areas.

Nutritional value of meat products of young stock of black-and-white breed and its crosses with Holstein

The article presents the results of monitoring the chemical composition of the average sample of minced meat, energy value, yield of nutrients and their ratio in meat products. The positive effect of crossing black-and-white cattle with Holstein on the nutritional and energy value of meat products has been established. This contributed to an increase in the gross protein yield of carcass pulp by 3.62–5.27 kg (9.50–13.83%), extractable fat — by 1.59–4.60 kg (5.39–14.80%) , energy concentration in 1 kg of pulp — by 506.5– 568.8 kJ (5.34–5.46%).

Features of ultrafiltration of milk obtained from cows with CSN3 polymorphism

Мембранные процессы широко внедрены на современных предприятиях молочной промышленности, поскольку они способствуют обеспечению максимальной степени использования сырья и повышению качества готовой продукции. При этом они без затруднений интегрируются в классическую технологическую цепочку. Научные изыскания, направленные на дальнейшее совершенствование технологий баромембранного концентрирования молочного сырья, а также использование генетического подхода к формированию его технологических свойств весьма актуальны. Целью данной работы являлось исследование закономерностей процесса ультрафильтрации обезжиренного молока, полученного из молока коров с генотипами АА и ВВ по гену CSN3. Объектом исследований служило обезжиренное молоко, полученное из молока от КРС черно-пестрой породы с гомозиготными генотипами по гену CSN3 (АА и ВВ). Концентрирование молока осуществляли на пилотной установке с полиэфирсульфоновыми мембранами с порогом задержки по молекулярной массе 50 кДа при температуре 15…20 °С и объемном факторе концентрирования 3,5. В результате исследований выявлена закономерность снижения скорости процесса ультрафильтрации вследствие большей эффективности концентрирования массовых долей белка и сухих веществ обезжиренного молока, полученного из молока коров с генотипом АА по гену CSN3, по отношению к молоку от коров с генотипом ВВ. Membrane processes are widely used in modern dairy production, as they help to maximize the use of raw materials and improve the quality of end product. At the same time, they are easily integrated into the classical technological chain. Further improvement of the baromembrane concentration of dairy raw products technologies and the use of the genetic approach to the formation of its technological properties is an urgent scientific study today. The aim of this work was to study the regularities of the ultrafiltration process of skim milk obtained from the milk of cows with genotypes AA and BB according to the CSN3 gene. The object of research was skim milk obtained from milk from black-and-white cattle with homozygous genotypes for the CSN3 gene (AA and BB). Milk concentration was carried out on a pilot plant with polyethersulfone membranes with a retention threshold in molecular weight of 50 kDa at a temperature of 15…20 °C and a volumetric concentration factor of 3.5. As a result of the research, a regularity of the decrease in the rate of the ultrafiltration process was revealed due to the greater efficiency of concentration of mass fractions of protein and dry matter of skim milk obtained from milk of cows with the AA genotype according to the CSN3 gene in relation to milk from cows with the BB genotype.

MILK PRODUCTIVITY OF BLACK-AND-WHITE CATTLE WITH DIFFERENT GENOTYPES OF PROLACTIN AND SOMATOTROPIN

Изучена взаимосвязь аллельных вариантов генов пролактина и соматотропина с показателями молочной продуктивности коров черно-пестрой породы по 1 и 3 лактации. У первотелок, как и у полновозрастных животных, наиболее высокий удой (4642 и 6240 кг), количество молочного жира (174,1 и 215,0 кг) и молочного белка (149,0 и 182,5 кг) достигнуты в группе с генотипом PRL АА. По массовой доле жира и белка в молоке коровы с генотипом PRL ВВ достоверно превосходили животных с генотипом PRL АА на 0,12% (Р<0,05) и 0,05% (Р<0,05) соответственно. По гену соматотропина наибольший уровень молочной продуктивности выявлен у коров с генотипом GH LL при достоверном преимуществе над GH VV у первотелок по удою на 439 кг (Р<0,01), выходу молочного жира — на 13,6 кг (Р<0,001), выходу молочного белка — на 15,3 кг (Р<0,01). У полновозрастных коров превышение над остальными группами было только по удою — на 219—548 кг (Р<0,05). Наибольшая жирномолочность характерна животным с генотипом GH VV по 1 лактации — 3,83% и по 3 лактации — 3,82%, а лучшая белковомолочность — коровам, имеющим аллель V гена GH: 3,21 и 3,23% соответственно. Полученные данные свидетельствуют о более высоком уровне молочной продуктивности у коров с генотипом PRL АА и GH LL, но лучшая жирномолочность и белковомолочность отмечены у особей, имеющих в своем генотипе аллели В гена PRL и V гена GH. The interrelation of allelic variants of prolactin and somatotropin genes with indicators of milk productivity of black-and-white cows for the 1st and 3rd lactation was studied. The highest milk yield (4642 and 6240 kg) amount of milk fat (174.1 and 215.0 kg) and milk protein (149.0 and 182.5 kg) were in the group with the PRL AA genotype in first-calf heifers as well as in full-age animals. In terms of the mass fraction of fat and protein of milk, the cows with the PRL BB genotype significantly exceeded animals with the PRL AA genotype by 0.12% (P<0.05) and 0.05% (P<0.05), respectively. According to the somatotropin gene, the highest level of milk productivity was revealed in cows with the GH LL genotype with a significant advantage over GH VV in first-calf heifers in milk yield by 439 kg (P<0.01), milk fat yield by 13.6 kg (P<0.001), milk protein yield by 15.3 kg (P<0.01). The excess over the other groups in full-age cows was only in terms of milk yield that was by 219-548 kg (P<0.05). The highest protein content of milk is a characteristic of animals with the GH VV genotype, 3.83% is for the 1st lactation and 3.82% is for the 3rd lactation, and the best protein content of milk in cows with V allele of the GH gene is 3.21 and 3.23%, respectively. The obtained data indicated a higher level of milk productivity in cows with the PRL AA and GH LL genotypes but the best fat and milk content was noted in cows with alleles B of the PRL gene and V of the GH gene in their genotype.

COMPARATIVE FEATURES OF DAIRY EFFICIENCY OF COWS OF THE GOLSHTEIN AND HOLSHTINIZED BLACK AND WHITE BREEDS OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN

В последние 20—25 лет на маточном поголовье черно-пестрого скота активно использовалось семя быков-производителей голштинской породы, завезенных по импорту из США и Канады. Это привело к тому, что в республике сформировался массив черно-пестрого скота с высокой долей кровности по улучшающей голштинской породе. Параллельно по импорту завозились и животные голштинской породы, в основном телки случного возраста и нетели. В конечном итоге в Казахстане образовались генотипы, схожие по внешним признакам, но отличающиеся по продуктивности. В статье отражены результаты научных исследований по сравнительному изучению молочной продуктивности коров двух родственных пород черно-пестрой масти. Показано, что высококровные (более 87,5 % по улучшающей породе) животные по удою на 30—43% уступали чистопородному голштинскому скоту, однако помеси на 2—4% превосходили голштинов по содержанию жира и белка в молоке. Отмечены идентичные биологические свойства обеих пород, связанные с лактационной кривой, как за полную лактацию, так и по суточным надоям. Полученные результаты обосновывают целесообразность полного поглощения значительной части казахстанской популяции черно-пестрого скота голштинской породой. Однако необходимо определенную часть животных сохранить в чистоте и на этой основе создать генофондные стада. In the last 20—25 years, the seed of bulls-producers of the Holstein breed, imported from the USA and Canada, has been actively used on the broodstock of black-and-white cattle. This led to the formation in the republic of an array of black-and-white cattle with a high proportion of blood in the improving Holstein breed. At the same time, animals of the Holstein breed were also imported, mainly heifers of breeding age and heifers. Ultimately, genotypes were formed in Kazakhstan, similar in appearance, but differing in productivity. The article reflects the results of scientific research on a comparative study of the milk productivity of cows of two related breeds of black and white color. It has been shown that high-blooded (more than 87.5% in the improving breed) animals in milk yield were 30—43% inferior to pure-bred Holstein cattle, but hybrids exceeded Holsteins by 2—4% in fat and protein content in milk. The identical biological properties of both breeds, associated with the lactation curve, both for full lactation and for daily milk yield, were noted. The obtained results justify the feasibility of fully absorbing a significant part of the Kazakh population of black and white cattle by the Holstein breed. However, it is necessary to keep a certain part of the animals clean and on this basis create gene-pool herds.

Disequilibrium linkage (gametic disequilibrium) of structural genes in the bovine population

In the population of Kholmogor cattle (n=824), gametic disequilibrium was studied for alleles of the polymorphic loci β-Lg (LGB), β-Cn (CSN2) and æ-Cn (CSN3). In purebred Kholmogor cattle, the β-casein polymorphism is determined by three alleles with the frequencies of CSN2А 1 – 0.368±0.0076, CSN2А 2 – 0.497±0.0078, CSN2B – 0.136±0.0056 and the frequencies of acasein of CSN3А – 0.689 ±0.0061, CSN3B – 0.311±0.0061, respectively. The beta-lactoglobulin polymorphism is controlled by two alleles LGBA and LGBB with a frequency of 0.237±0.0048 and 0.763±0.0048, respectively. In the population of breeding plants, the gametic disequilibrium was revealed according to the alleles of loci CSN2 and LGB; CSN2 and CSN3. The factor that caused the gametic disequilibrium was probably the initial difference between native Russian cattle and black-and-white cattle of Western Europe on the basis of which the Kholmogor breed gene pool was developed. The population showed an excess of haplotypes β-CnВæ-CnВ, β-CnВβ-LgВ (the "attraction" phase), apparently inherited mainly from native Russian cattle, and β-CnА 1æ-CnА, β-CnА 2β-LgА characteristic mainly for black-and-white cattle of Western Europe and a lack of β-CnВæ-CnА, β-CnВβ-LgА (the "repulsion" phase), probably due to the low frequency of these haplotypes in both initial breeds. The role of various factors in the occurrence and maintenance of gamete disequilibrium is discussed. It is suggested that for alleles of non-linked loci, longtime retention of gametic disequilibrium in population is most likely supported by selection