В 2025 году журналу
ИСПОЛНИТСЯ
95 ЛЕТ!

ЧИТАЙТЕ
Материалы к юбилею >>>

РУБРИКИ

Творчество
наших читателей

ЧИТАЙТЕ
Автор С.И. КАЛИНИЧЕНКО
ГИМН СВИНЬЕ >>>

DOI: 10.37925/0039-713X-2025-5-13-16
УДК 636.082.232
АНАЛИЗ РОССИЙСКИХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ СВИНЕЙ ПОРОДЫ ДЮРОК

Т.С. РОМАНЕЦ, кандидат с.-х. наук, вед. научный сотрудник, e-mail: timofey9258@mail.ru, Е.А. РОМАНЕЦ, мл. научный сотрудник, e-mail: lena9258@mail.ru, ФГБОУ ВО «Донской ГАУ» (п. Персиановский), А.И. РУДЬ, доктор с.-х. наук, руководитель научно-исследовательского отдела селекции животных, e-mail: rud_ai@tavros.ru, М.В. БЕЛОВА, начальник селекционно-генетического управления, e-mail: Belova_MV@tavros.ru, ООО «Башкирская мясная компания» (с. Языково), И.В. МОИСЕЕВА, зоотехник-селекционер, e-mail: moiseeva@vlagro.ru, А.Ю. ВЕСЕЛОВ, зоотехник-селекционер, Е.В. КУЗНЕЦОВА, зоотехник-технолог по племенному делу, ООО «ВСГЦ» (Великие Луки), С.Ю. БАКОЕВ, кандидат с.-х. наук, вед. научный сотрудник, e-mail: siroj1@yandex.ru, Л.В. ГЕТМАНЦЕВА, доктор биолог. наук, вед. научный сотрудник, e-mail: ilonaluba@mail.ru, ФГБНУ ВНИИплем (п. Лесные Поляны)

Интенсивная селекция, направленная на повышение экономических показателей породы дюрок, известной своими выдающимися мясными качествами, требует глубокого понимания генетического разнообразия и различий между ее популяциями, что позволит не только улучшить эффективность селекционного процесса, но и сохранить генетический потенциал породы.

В связи с этим целью исследования является оценка генетической структуры и уровня генетической дифференциации между различными популяциями свиней породы дюрок, включая российские и зарубежные популяции. В исследовании использованы результаты полногеномного генотипирования свиней породы дюрок из различных селекционных центров, включая общественные данные из Германии, США, Нидерландов, Китая, а также из трех селекционных центров РФ.

Результаты показали, что российские популяции свиней породы дюрок генетически обособлены и однородны, в отличие от зарубежных популяций. Наличие генетической дистанции между российскими и зарубежными популяциями обусловлено самостоятельным вектором селекционного развития российских популяций. Низкая генетическая дифференциация между некоторыми зарубежными популяциями, несмотря на географическую удаленность, свидетельствует о возможном обмене генетическим материалом или сходных стратегиях отбора. Эти результаты подчеркивают сложность формирования генофонда свиней породы дюрок и важность учета таких особенностей при планировании селекционных программ.

Ключевые слова: свиньи, дюрок, генетическая дифференциация, FST, PCA.

Analysis of Russian and foreign populations of Duroc pigs

T.S. ROMANETS, candidate of agricultural sciences, leading researcher, e-mail: timofey9258@mail.ru, E.A. ROMANETS, junior researcher, e-mail: lena9258@mail.ru, Don State Agrarian University (Persianovsky), A.I. RUD, doctor of agricultural sciences, head of research department of animal breeding, e-mail: rud_ai@tavros.ru, M.V. BELOVA, head of breeding and genetic department, e-mail: Belova_MV@tavros.ru, Bashkir Meat Company LLC (Yazykovo), I.V. MOISEEVA, zootechnician-breeder, e-mail: moiseeva@vlagro.ru, A.Y. VESELOV, zootechnician-breeder, E.V. KUZNETSOVA, zootechnician-breeding technologist, VSGC LLC (Velikie Luki), S.Y. BAKOEV, candidate of agricultural sciences, leading researcher, e-mail: siroj1@yandex.ru, L.V. GETMANTSEVA, doctor of biological sciences, leading researcher, e-mail: ilonaluba@mail.ru, VNIIPlem (Lesnye Polyany)

Intensive breeding aimed at improving the economic performance of the Duroc breed, known for its outstanding meat qualities, requires a thorough understanding of the genetic diversity and differences between its populations, which will not only increase the efficiency of the breeding process, but also preserve the genetic potential of the breed.

Therefore, the aim of this study is to evaluate the genetic structure and level of genetic differentiation between different populations of Duroc pigs, including Russian and foreign populations. The study used full genomic genotyping data of Duroc pigs from different breeding centers, including public data from Germany, USA, Netherlands, China, as well as data from three breeding centers of the Russian Federation.

The results showed that Russian populations of Duroc pigs are genetically isolated and homogeneous, in contrast to foreign populations. The presence of genetic distance between Russian and foreign populations is due to the independent vector of breeding development of Russian populations. Low genetic differentiation between some foreign populations, despite geographical remoteness, indicates possible exchange of genetic material or similar selection strategies. These results emphasize the complexity of gene pool formation in Duroc pigs and the importance of taking these features into account when planning breeding programs.

Key words: pigs, Duroc, genetic differentiation, FST, РСА.

Введение

Эффективное свиноводство опирается на поддержание и улучшение генетического разнообразия, что, в свою очередь, определяет продуктивность, устойчивость к болезням и адаптивность животных к различным условиям содержания. Однако длительная селекция, ограниченный обмен генетическим материалом и другие факторы могут приводить к сокращению генетического разнообразия животных и, как следствие, к увеличению инбридинга, что несет риски снижения их продуктивности и устойчивости к заболеваниям [1].

Порода дюрок, обладающая выдающимися мясными качествами, является объектом интенсивной селекции, направленной на повышение продуктивности. Отличительными чертами данной породы являются высокая скорость роста, хорошая конверсия корма и качество мяса, а также высокая адаптивность к различным условиям разведения [2].

Свиньи породы дюрок селекционировались во многих странах, и, как большинство современных коммерческих пород, дюрок состоит из прочных подструктур [4]. Это обусловлено как индивидуальной селекционной работой, проводимой хозяйствами, так и принадлежностью к определенному генетическому центру. Между популяциями свиней дюрок из Америки (американская популяция; США), Канады (канадская популяция), Дании (датская популяция), Тайваня (тайваньская популяция), Японии (японская популяция) и Китая (китайская популяция) существуют значительные генетические различия [7, 12]. Это свидетельствует о внутрипородных различиях генетической структуры относительно фенотипического градиента.

Изучение генетической структуры и дифференциации популяций свиней из различных селекционных центров является актуальным направлением для современной селекции [5, 6, 8, 10]. Генетическая структура популяции отражает распределение генетического разнообразия внутри нее. Оценка генетической дифференциации между популяциями помогает понять историю их формирования, выявить эффекты основателя, селекции и изоляции [3, 6, 11, 14, 15].

Целью исследования стала оценка генетической структуры и степени дифференциации между различными популяциями свиней породы дюрок, включая российские и зарубежные популяции.

Материалы и методы

Для проведения генетического анализа были использованы результаты полногеномного генотипирования свиней породы дюрок, полученные из различных селекционных центров мира и России. В частности, в исследование были включены общедоступные сведения о генотипах животных из Германии и Дании (D1; n=19), США (D2; n=20), Нидерландов (D3; n=17) и Китая (D4; n=20). Проанализированы данные, полученные из трех российских селекционных центров, обозначенных как РФ1 (D5; n=57), РФ2 (D6; n=40) и РФ3 (D7; n=17). Использование сведений из разных источников позволило провести всестороннюю оценку генетической структуры и дифференциации популяций свиней породы дюрок.

Генотипирование свиней породы дюрок из российских селекционных центров проводили с использованием GeneSeek^® GGP Porcine HD Genomic Profiler v1 (Illumina Inc., США). Фильтрацию геномных данных произвели в соответствии со следующими параметрами: --geno 0.1, -mind 0.1, -maf 0.05, -hwe 1e-7, --indep-pairwise 50 5 0.5. Общедоступные данные ‒ из международной базы данных Dryad (доступны онлайн http://dx.doi.org/10.5061/dryad.30tk6).

Оценка степени генетической дифференциации между популяциями была выполнена на основе метода FST, разработанного американским генетиком Сьюэллом Райтом [13]. С целью визуализации генетических различий между популяциями и оценки их дифференциальных особенностей был проведен анализ главных компонент (PCA) с использованием пакета PLINK v1.9 в среде R [9].

Результаты и обсуждение

Анализ главных компонент

Для анализа генетической структуры популяции и выявления внутрипородной дифференциации между различными выборками был использован анализ главных компонент.

На рисунке 1 демонстрируются результаты анализа главных компонент, выполненного для визуализации генетической структуры и дифференциации популяций свиней породы дюрок из различных селекционных центров, включая общественные данные из Германии, США, Нидерландов, Китая, а также из трех селекционных центров России. График позволяет оценить генетическое взаимоотношение между изучаемыми популяциями, где каждая точка соответствует отдельной особи, а положение точек отражает их генетическое сходство или различие. Кластеризация особей по популяциям позволяет выявить генетическую дифференциацию между ними, а степень компактности кластеров свидетельствует о генетической однородности внутри каждой популяции.

Результаты PCA демонстрируют четкую генетическую структуру популяций свиней породы дюрок. Пространственное распределение индивидов в проекции первых двух главных компонент (PC1 и PC2), объясняющих 36,34% и 7,75% генетической изменчивости, соответственно, указывает на выраженную генетическую дифференциацию между изучаемыми группами.

Рис. 1. Генетическое распределение популяций свиней породы дюрок в пространстве главных компонент

Примечание: на рисунке обозначены группы свиней породы дюрок: D1 ‒ Германия и Дания, D2 – США, D3 – Нидерланды, D4 – Китай, D5 – РФ1, D6 – РФ2, D7 – РФ3.

Российские популяции (D5, D6, D7) формируют отчетливый и компактный кластер в левой части графика, что свидетельствует о генетической близости между ними и их обособленности от других популяций. В противоположность этому европейские (D1, D3) и американская (D2) популяции занимают иные участки графика, демонстрируя большее разнообразие внутри групп. При этом можно отметить относительную близость D2 (США) и D3 (Нидерланды), что подтверждает гипотезу о различиях в их селекции и истории формирования.

Результаты анализа главных компонент, проведенного для оценки генетической структуры исключительно российских популяций свиней породы дюрок (D5, D6 и D7), позволили выявить определенную дифференциацию между этими популяциями (рис. 2).

В пространстве, образованном первой (PC1, объясняющей 10,26% изменчивости) и второй (PC2, объясняющей 6,64% изменчивости) главными компонентами, наблюдается обособление популяций D5, D6 и D7, хотя и в меньшей степени, чем при анализе с включением зарубежных популяций. Так, популяция D5 формирует наиболее компактный кластер, что указывает на ее генетическую однородность, в то время как популяция D6 демонстрирует более рассеянное распределение, свидетельствующее о большей внутрипопуляционной изменчивости. Популяция D7 занимает промежуточное положение с частичным перекрытием с популяцией D6, что может отражать определенное генетическое сходство между ними. Полученные данные позволяют предположить, что, несмотря на общую генетическую близость, обусловленную общим происхождением и направлением селекции, между российскими популяциями свиней дюрок существуют определенные различия, которые необходимо учитывать при планировании селекционных программ и управлении генетическим разнообразием.

Рис. 2. Внутригрупповая дифференциация российских популяций свиней породы дюрок по данным анализа главных компонент

Примечание: на рисунке обозначены группы свиней породы дюрок: D5 – РФ1, D6 – РФ2, D7 – РФ3.

Таким образом, PCA выявил четкую генетическую структуру популяций свиней породы дюрок, демонстрируя обособленность российских популяций и генетическую близость между американской и нидерландской популяциями. Более детальный анализ российских популяций показал, что, несмотря на общую генетическую однородность, между ними существуют различия.

Анализ генетической дифференциации

Оценка генетической дифференциации (FST) предоставляет важную информацию о структуре популяции и генетических взаимоотношениях между различными группами животных. В этом исследовании анализ FST использовался для изучения генетических различий между популяциями свиней породы дюрок, представляющими различные селекционные центры, включая общественные данные из Германии, США, Нидерландов, Китая, а также из трех селекционных центров России. Результаты, представленные в виде матрицы, позволяют детально оценить генетическую близость и удаленность между исследуемыми популяциями (рис. 3).

Анализ FST среди семи популяций свиней породы дюрок выявил низкую дифференциацию (0.103) между американской (D2) и нидерландской (D3) популяциями, что контрастирует с их более выраженным отличием от группы D1 (Германия и Дания) (рис. 3). Кроме того, отмечено близкое генетическое расстояние (0.041) между популяциями D3 (Нидерланды) и D4 (Китай). Эти данные указывают на сложную историю формирования генофонда свиней породы дюрок, где географическая удаленность не всегда коррелирует с генетической дифференциацией. Низкая генетическая дифференциация между географически удаленными популяциями (D2‒D3 и D3‒D4) может объясняться обменом племенным материалом между этими странами или целенаправленным отбором сходных генетических популяций.

Рис. 3. Матрица генетической дифференциации между популяциями свиней породы дюрок

Примечание: на рисунке обозначены группы свиней породы дюрок: D1 ‒ Германия и Дания, D2 – США, D3 – Нидерланды, D4 – Китай, D5 – РФ1, D6 – РФ2, D7 – РФ3.

Российские популяции (D5‒D7) демонстрируют исключительно низкую генетическую дифференциацию между собой (FST 0.020‒0.026), что свидетельствует об их тесном родстве и вероятном происхождении из общего генофонда, однако при этом проявляют выраженную генетическую дистанцию (FST 0.171‒0.234) по отношению к европейским и американским популяциям, особенно к американской популяции (D2).

Это указывает на их длительную изоляцию и самостоятельный путь селекционного развития. Такая картина соответствует модели ограниченного импорта племенного материала при последующей локальной селекции, когда российские популяции формировались относительно независимо от основных западных генетических пулов породы дюрок.

Таким образом, российские популяции породы дюрок представляют собой генетически однородную группу с низким уровнем внутренней дифференциации, что важно учитывать при планировании селекционных программ и управлении генетическим разнообразием породы.

Заключение

Оценка генетической структуры и уровня генетической дифференциации между различными популяциями свиней породы дюрок, включая российские и зарубежные популяции, с использованием методов анализа главных компонент и расчета статистики FST, выявила, что российские популяции (D5‒D7) генетически обособлены от зарубежных популяций (D1 ‒ Германия и Дания, D2 – США, D3 – Нидерланды, D4 – Китай) и характеризуются генетической однородностью с низким уровнем внутренней дифференциации.

Выраженная генетическая дистанция между российскими и зарубежными популяциями, подтвержденная результатами FST, вероятно, обусловлена длительной изоляцией и самостоятельным вектором селекционного развития российских популяций.

Наблюдаемая низкая генетическая дифференциация между географически удаленными популяциями (D2 – США, D3 – Нидерланды), а также (D3 – Нидерланды, D4 ‒ Китай) указывает на возможный обмен племенным материалом или целенаправленный отбор сходных генетических признаков.

Полученные результаты подчеркивают сложную историю формирования генофонда породы дюрок и свидетельствуют о том, что географическая удаленность не является единственным определяющим фактором генетических различий, что важно учитывать при планировании селекционных программ для повышения генетического разнообразия и продуктивности сельскохозяйственных животных.

Авторы выражают благодарность Национальному Союзу свиноводов за содействие в поиске и сборе образцов

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №23-76-10009, https://rscf.ru/project/23-76-10009

Литература

1. Анкер А. Актуальные вопросы прикладной генетики в животноводстве/А. Анкер, С. Венжик, Л. Дохи. М.: Колос, 1982. 279 с.
2. Волкопялов Б.П. Свиноводство/Б.П. Волкопялов. Л.: Сельхозгиз, 1940. 268 с.
3. Романец Т.С. Оценка генетической дифференциации свиней породы дюрок на основе анализа главных компонент/Т.С. Романец, А.В. Коробейникова, С.Ю. Бакоев, Е.А. Романец, Л.В. Гетманцева. Сборник научных трудов Краснодарского научного центра по зоотехнии и ветеринарии, 2024. Т. 1. №1. С. 26‒30. DOI: https://doi.org/10.48612/sbornik-2024-1-8.
4. Чистяков В.Т. Современное развитие селекции и генетики в отечественном свиноводстве/В.Т. Чистяков. Вестник Воронежского государственного аграрного университета, 2018. Т.4. С. 71‒78. DOI: https://doi.org/10.17238/issn2071-2243.2018.4.71.
5. Hall S.J. Genetic differentiation among livestock breeds values for FST/S. J. Hall. Animals, 2022. Vol. 12(9). P. 1115. DOI: https://doi.org/10.3390/ani12091115.
6. Laval G. Genetic diversity of eleven European pig breeds/G. Laval, N. Iannuccelli, C. Legault, D. Milan, M.A. Groenen, E. Giuffra et al. Genetics Selection Evolution, 2000. Vol. 32. Р. 1‒17. DOI: https://doi.org/10.1186/1297-9686-32-2-187.
7. Li D. Genomic analyses revealed the genetic difference and potential selection genes of growth traits in two Duroc lines/D. Li, M. Huang, Z. Zhuang, R. Ding, T. Gu, L. Hong et al. Frontiers in Veterinary Science, 2021. Vol. 8. Р. 725367. DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2021.725367.
8. Pérez-Enciso M. On genetic differentiation between domestic pigs and Tibetan wild boars/M. Pérez-Enciso, W. Burgos-Paz, S.E. Ramos-Onsins. Nature Genetics, 2015. Vol. 47(3). Р. 190‒192. DOI: https://doi.org/10.1038/ng.3191.
9. Purcell S. PLINK: A tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses/S. Purcell, B. Neale, K. Todd-Brown, L. Thomas, M.A. Ferreira, D. Bender, J. Maller, P. Klar, P.I. de Bakker, M.J. Daly et al. Am. J. Hum. Genet, 2007. Vol. 81. Р. 559–575.
10. Tang Z. Discovery of selection driven genetic differences of Duroc, Landrace, and Yorkshire pig breeds by EigenGWAS and FST analyses/Z. Tang, Y. Fu, J. Xu, M. Zhu, X. Li, M. Yu et al. Animal Genetics, 2020. Vol. 51(4). Р. 531‒540. DOI: https://doi.org/10.1111/age.12946.
11. Upadhyay M. Genomic relatedness and diversity of Swedish native cattle breeds/M. Upadhyay, S. Eriksson, S. Mikko et al. Genet. Sel. Evol., 2019. Vol. 51(56). DOI: https://doi.org/10.1186/s12711-019-0496-0.
12. Wang L. In animal genetic resources in China: Pigs/L. Wang, A. Wang, L. Wang, K. Li, G. Yang, R. He et al. China Agricultural Press, 2011. Vol. 10. Р. 2‒16.
13. Wright S. The interpretation of population structure by F-statistics with special regard to systems of mating/S. Wright. Evolution, 1965. Vol. 19. P. 395–420. DOI: 10.1111/j.1558-5646.1965.tb01731.x.
14. Zhang Z. Genomic analysis reveals genes affecting distinct phenotypes among different Chinese and western pig breeds/Z. Zhang, Q. Xiao, Q.Q. Zhang, H. Sun, J.C. Chen, Z.C. Li et al. Scientific Reports, 2018. Vol. 8(1). P. 13352. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-31802-x.
15. Zhao Q. B. Identifying the unique characteristics of the Chinese indigenous pig breeds in the Yangtze River Delta region for precise conservation/Q.B. Zhao, F.O. Oyelami, Q.R. Qadri, H. Sun, Z. Xu, Q.S. Wang, Y.C. Pan. BMC genomics, 2021. Vol. 22. Р. 1‒12. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07476-7.

Скачайте в формате .pdf >>>