Roczniki Naukowe Polskiego Towarzystwa Zootechnicznego, t. 10 (2014), nr 2, 9-16

Transkrypt

1 Rocziki Naukowe Polskiego Towarzystwa Zootechiczego, t. 10 (2014), r 2, 9-16 Polimorfizm geu białka prioowego PrP u wrzosówki polskiej i owcy żelaźieńskiej utrzymywaych w stadzie Doświadczalej Fermy Owiec i Kóz SGGW w Żelazej* Roma Niżikowski, Grzegorz Czub, Marci Świątek, Krzysztof Głowacz, Magdalea Ślęzak Szkoła Główa Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Zwierzętach, Zakład Hodowli Owiec i Kóz, ul. Ciszewskiego 8, Warszawa Badaiami objęto stado podstawowe matek i tryków rasy wrzosówka polska i owca żelaźieńska, utrzymywaych w Doświadczalej Fermie Owiec i Kóz im. Prof. A. Skoczylasa w Żelazej w latach Zbadao 538 matek stada podstawowego i 29 tryków rozpłodowych wrzosówki polskiej oraz 293 matki stade i 18 tryków rozpłodowych owcy żelaźieńskiej. Wszystkie zwierzęta poddae były oceie występowaia mutacji geu białka prioowego PrP. Na podstawie przeprowadzoych prac badawczych stwierdzoo miejsze zróżicowaie geetycze w zakresie występowaia alleli i geotypów białka prioowego u tryków rozpłodowych (3 geotypy i 3 allele u wrzosówki polskiej oraz 2 geotypy i 2 allele u owcy żelaźieńskiej) aiżeli u matek stada podstawowego (6 geotypów i 3 allele u wrzosówki polskiej oraz 5 geotypów i 3 allele u owcy żelaźieńskiej). W ostatim roku badań u obu ras w grupie tryków rozpłodowych występowały już tylko osobiki o geotypie ARR/ ARR. Stwierdzoo ieistoty wpływ roku obserwacji a frekwecję występowaia alleli i geotypów białka prioowego u matek stadych i tryków rozpłodowych, z wyjątkiem istotego oddziaływaia stwierdzoego jedyie u tryków rozpłodowych rasy wrzosówka polska. SŁOWA KLUCZOWE: owce / PrP / frekwecja alleli i geotypów Trzęsawka (ag. scrapie), podobie jak BSE u krów i choroba Creutzfeldt a-jakob a u ludzi, jest aturalie pojawiającą się formą pasażowalej ecefalopatii gąbczastej (ag. TSE). Z kolei białko prioowe (PrP) jest odpowiedziale za występowaie trzęsawki u owiec. W geie PrP, który jest odpowiedzialy za (geetyczą) oporość lub wrażliwość a trzęsawkę [1, 3, 5, 9] zaobserwowao szereg polimorfizmów w kodoach 136, 154 i 171. Poadto wykazao, że allel ARR gwaratuje ajmiejszą wrażliwość a trzęsawkę. *Praca wykoaa w ramach projektu r N N

2 R. Niżikowski i wsp. W badaiach prowadzoych w Wielkiej Brytaii i Holadii stwierdzoo, że zwierzęta osiciele allelu VRQ, w bardzo dużym stopiu są wrażliwe a tę jedostkę chorobową, atomiast allel ARR występował ajrzadziej u owiec, u których stwierdzoo jej kliicze objawy. Zwiększeie frekwecji tego allelu uzawae jest za podstawowe arzędzie elimiowaia i kotroli trzęsawki u owiec [2, 3, 11]. Nie dziwi więc, że określaie alleli białka prioowego PrP zostało zawarte w aktach prawych Uii Europejskiej i rozporządzeiach krajowych [6, 7, 8]. Celem iiejszej pracy było określeie frekwecji alleli i geotypów białka prioowego u zwierząt pochodzących ze stad zarodowych owiec rasy wrzosówka polska i owca żelaźieńska, utrzymywaych w latach Obie rasy objęte były programem ochroy zasobów geetyczych. Materiał i metody Badaiami objęto stado maciorek i tryków dwóch ras: wrzosówka polska i owca żelaźieńska, utrzymywaych w Doświadczalej Fermie Owiec i Kóz im. Prof. A. Skoczylasa w Żelazej. W przypadku wrzosówki polskiej oceiao 538 matek stada podstawowego i 29 tryków rozpłodowych, atomiast u owcy żelaźieńskiej 293 matki stade i 18 tryków rozpłodowych. DNA izolowao z leukocytów. W celu otrzymaia wysokiej jakości DNA, adającego się po zamrożeiu i rozmrożeiu do wielokrotego użycia, krew została wstępie oczyszczoa z powodujących modyfikacje w DNA związków hemu przez usuięcie produktów lizy erytrocytów. Określaie alleli białka prioowego prowadzoo systemem KASPar, metodą polimorfizmu puktowego SNP (tab. 1). Tabela 1 Table 1 Startery oraz miejsca SNP dla locus białka prioowego Primers ad SNP sites of the prio protei locus Kodo Codo Startery 3-5 Primers 3-5 SNP Zmiay Chages Lokalizacja Localizatio 171 CACAGTCAGTGGAACAAGCC/ AY909542:g.385A>G A/G exo CTTTGCCAGGTTGGGG AY909542:g.386G>T G/T exo AY909542:g.479C>T; C/T exo AY909542:g.534G>A G/A exo 3 Na podstawie odczytu geotypowaych prób DNA w obrębie ras u matek stada podstawowego i tryków rozpłodowych przedstawioe zostały frekwecje alleli i geotypów białka prioowego. Do obliczeń statystyczych wykorzystao pakiet statystyczy SPSS wersja 21.0 [10]. Za pomocą testu χ 2 oceioo wyliczoe frekwecje alleli i geotypów białka prioowego w obrębie rasy i płci. Liczba stopi swobody (df) została w poszczególych aalizach obliczoa według wzoru [(liczba lat 1) x (liczba geotypów lub alleli 1)]. 10

3 Polimorfizm geu białka prioowego PrP u wrzosówki polskiej... Wyiki i dyskusja Porówaie frekwecji geotypów i alleli białka prioowego w stadach wrzosówki polskiej i owcy żelaźieńskiej przedstawioo w tabelach 2-9. Wrzosówka polska Wyiki badań wykoaych w stadzie podstawowym matek w latach przedstawioo w tabeli 2. Zalezioo sześć geotypów białka prioowego. Trzy z ich zawierały allel ARR i łączie miały zdecydowaie ajwiększy udział w całym stadzie. Frekwecja ajceiejszego geotypu ARR/ARR wyosiła od 16,0% do 20,1%. Mimo braku wpływu roku a frekwecje geotypów, moża zauważyć tedecje do zwiększaia się frekwecji geotypów zawierających allel ARR. Układ frekwecji zbliżoy był do wykazaych w badaiach Gombojav i wsp. [1], wykoaych a rasach prymitywych. Natomiast w odiesieiu do frekwecji geotypu ARR/ARR, obserwowao jej wyższy poziom aiżeli wykazay w badaiach przeprowadzoych w stadzie wrzosówki polskiej przez Niżikowskiego i wsp. [4]. Tabela 2 Table 2 Frekwecja geotypów białka prioowego u matek stada podstawowego rasy wrzosówka polska w latach Frequecy of prio protei geotypes i foudatio stock ewes of Polish Heath Sheep i Geotyp Geotype ARR/ARR 16,00 16,80 20,10 95 ARR/ARQ 40,60 46,50 48, ARR/AHQ 17,10 15,10 15,20 85 ARQ/ARQ 16,00 14,10 10,70 73 ARQ/AHQ 9,70 7,00 5,60 40 AHQ/AHQ 0,60 0,50 0,00 2 χ 2 =7,538; df=10, p=0,674 Aalizę wyików wykoaą w odiesieiu do tryków stadych przedstawioo w tabeli 3. Stwierdzoo istoty wpływ roku badań a frekwecje poszczególych geotypów, wskazując a preferowaie przy wyborze do stada osobików o geotypie ARR/ARR. W 2011 roku frekwecja tego geotypu wyosiła 100%, co doprowadziło od 2012 roku do uzyskiwaia potomstwa posiadającego tylko te allel. Rówocześie przeprowadzoo aalogicze porówaia w zakresie frekwecji alleli białka prioowego u owiec stada podstawowego w trzech latach badań. U matek stadych stwierdzoo występowaie tylko trzech alleli: ARR, ARQ i AHQ (tab. 4). Nie wykazao wpływu roku a frekwecję występowaia alleli białka prioowego. Obserwowao jedak iezaczy wzrost frekwecji allelu ARR, przy rówoczesym obiżaiu dwóch pozostałych. 11

4 R. Niżikowski i wsp. Tabela 3 Table 3 Frekwecja geotypów białka prioowego u tryków rozpłodowych rasy wrzosówka polska w latach Frequecy of prio protei geotypes i stud rams of Polish Heath Sheep i Geotyp Geotype ARR/ARR 45,50 87,50 100,00 22 ARR/ARQ 36,40 12,50 0,00 5 ARR/AHQ 18,20 0,00 0,00 2 χ 2 =9,686; df=4, p=0,046 Tabela 4 Table 4 Frekwecja alleli białka prioowego u matek stada podstawowego rasy wrzosówka polska w latach Frequecy of prio protei alleles i foudatio stock ewes of Polish Heath Sheep i Allele Alleles ARR 44,90 47,60 52, ARQ 41,10 40,80 37, AHQ 14,00 11,60 10, χ 2 =0,097; df=4, p=0,999 U tryków rozpłodowych astąpiło wyelimiowaie alleli ARQ i AHQ, i w roku 2011 występował już tylko jede allel ARR (tab. 5). Wykazaie braku występowaia allelu VRQ jest bardzo korzystym efektem prowadzoych badań. Elimiowaie ze stada zwierząt posiadających te allel gwaratuje pozyskiwaie potomstwa oporego geetyczie a kliicze formy trzęsawki. Tabela 5 Table 5 Frekwecja alleli białka prioowego u tryków rozpłodowych rasy wrzosówka polska w latach Frequecy of prio protei alleles i stud rams of Polish Heath Sheep i Allele Alleles ARR 72,70 93,80 100,00 51 ARQ 18,20 6,30 0,00 5 AHQ 9,10 0,00 0,00 2 χ 2 =8,405; df=4, p=0,078 12

5 Polimorfizm geu białka prioowego PrP u wrzosówki polskiej... Podsumowując moża stwierdzić, że ie wykazao wpływu roku obserwacji a frekwecję alleli i geotypów u obu grup stada wrzosówki polskiej, z wyjątkiem aalizy dotyczącej ocey wpływu roku a frekwecję różych geotypów u tryków stadych. Tedecje wykazae u tryków rozpłodowych potwierdzają wyiki badań iych autorów, wskazujących a możliwości prowadzeia skuteczej pracy hodowlaej w tym zakresie [2, 3, 9, 11]. Owca żelaźieńska Oceę frekwecji geotypów białka prioowego u matek stadych i tryków rozpłodowych przedstawioo w tabelach 6. i 7. U matek stadych stwierdzoo występowaie pięciu geotypów, a u tryków rozpłodowych dwa. Za pozytywy u matek stadych uzać ależy relatywie wysoki udział geotypów zawierających allel ARR we wszystkich latach badań. Jest o zaczie wyższy iż stwierdzay w badaiach iych autorów, wykoywaych a owcach rodzimych ie selekcjoowaych w tym kieruku [1, 3, 5, 9]. Tabela 6 Table 6 Frekwecja geotypów białka prioowego u matek stada podstawowego owcy żelaźieńskiej w latach Frequecy of prio protei geotypes i foudatio stock ewes of Żelaźieńska Sheep i Geotyp Geotypes ARR/ARR 22,80 28,00 27,70 77 ARR/ARQ 46,70 51,00 52, ARR/AHQ 5,40 3,00 5,0 13 ARQ/ARQ 20,70 15,00 11,90 46 ARQ/AHQ 4,30 3,00 3,00 10 χ 2 =4,429; df=8, p=0,817 Zaczie miejsze zróżicowaie co do liczby geotypów wykazao u tryków rozpłodowych (tab. 7). W roku 2011 występował już tylko geotyp ARR/ARR. Wyelimiowao geotyp zawierający allel ARQ, który jest charakterystyczy dla owiec ras prymitywych i mufloa europejskiego [1, 4, 5]. Tabela 7 Table 7 Frekwecja geotypów białka prioowego u tryków rozpłodowych owcy żelaźieńskiej w latach Frequecy of prio protei geotypes i stud rams of Żelaźieńska Sheep i Geotyp Geotypes ARR/ARR 42,90 66,70 100,00 12 ARR/ARQ 57,10 33,30 0,00 6 χ 2 =4,286; df=2, p=0,117 13

6 R. Niżikowski i wsp. Oceę frekwecji poszczególych alleli białka prioowego u matek stadych i tryków rozpłodowych owcy żelaźieńskiej przedstawioo w tabelach 8. i 9. U matek stada podstawowego wykazao występowaie 3 alleli we wszystkich latach badań (tab. 8), atomiast u tryków rozpłodowych w roku 2009 i 2010 zalezioo dwa, a w roku 2011 już tylko allel ARR (tab. 9). Obserwoway kieruek zmia, zarówo w stadzie matek stada podstawowego, jak i u tryków rozpłodowych ależy uzać za właściwy, ze względu a wzrost frekwecji allelu ARR oporego geetyczie a trzęsawkę, co jest zgode z wioskami iych autorów [2, 3, 9, 11]. Tabela 8 Table 8 Frekwecja alleli białka prioowego u matek stada podstawowego owcy żelaźieńskiej w latach Frequecy of prio protei alleles i foudatio stock ewes of Żelaźieńska Sheep i Allele Alleles ARR 48,90 55,00 56, ARQ 46,20 42,00 39, AHQ 4,90 3,00 4,00 23 χ 2 =3,007; df=4, p=0,557 Tabela 9 Table 9 Frekwecja alleli białka prioowego u tryków rozpłodowych owcy żelaźieńskiej w latach Frequecy of prio protei alleles i stud rams of Żelaźieńska Sheep i Allele Alleles ARR 71,40 83,30 100,00 30 ARQ 28,60 16,70 0,00 6 χ 2 =3,429; df=2, p=0,180 Podsumowując moża stwierdzić, że ie wykazao wpływu roku obserwacji a frekwecję alleli i geotypów białka prioowego u obu grup stada owcy żelaźieńskiej. Obserwowao miejszą liczbę alleli i geotypów białka prioowego PrP u tryków rozpłodowych aiżeli u matek stadych. Uzyskae rezultaty są efektem pracy hodowlaej, zmierzającej do zwiększaia frekwecji alleli i geotypów warukujących geetyczą oporość a trzęsawkę. Tedecje wykazae u zwierząt dorosłych (matek stadych i tryków rozpłodowych) potwierdzają wskazywae przez iych autorów możliwości prowadzeia skuteczej pracy hodowlaej w tym zakresie [2, 3, 9, 11]. Na podstawie prac badawczych przeprowadzoych w DFOiK Żelaza, dotyczących frekwecji mutacji geu białka prioowego PrP, wykazao: miejsze zróżicowaie geetycze w zakresie występowaia alleli i geotypów białka prioowego u tryków rozpłodowych (3 geotypy i 3 allele u wrzosówki polskiej oraz 2 14

7 Polimorfizm geu białka prioowego PrP u wrzosówki polskiej... geotypy i 2 allele u owcy żelaźieńskiej) iż u matek stada podstawowego (6 geotypów i 3 allele u wrzosówki polskiej oraz 5 geotypów i 3 allele u owcy żelaźieńskiej). W 2011 roku u obu ras w grupie tryków rozpłodowych występowały już tylko osobiki o geotypie ARR/ARR. brak wpływu roku obserwacji a frekwecje alleli i geotypów białka prioowego w grupach matek stadych i tryków rozpłodowych. Istote oddziaływaie w tym zakresie stwierdzoo jedyie u tryków rozpłodowych rasy wrzosówka polska, jedak iewielka liczba zwierząt objętych obserwacjami wymusza ostroże wioskowaie. Wyiki uzyskae w odiesieiu do tryków rozpłodowych wskazują a zasadość prowadzeia selekcji w kieruku poprawy frekwecji korzystych alleli i geotypów białka prioowego PrP oraz potrzebę opracowaia programu hodowlaego. PIŚMIENNICTWO 1. GOMBOJAV A., ISHIGURO N., HORIUCHI M., SERMYADAG D., BYAMBAA B., SHI- NAGAWA M., 2003 Amio Acid Polymorphisms of PrP Gee i Mogolia Sheep. Joural of Veteriary Medical Sciece 65 (1), KAAL L., WINDIG J., 2005 Rare sheep breeds ad breedig for scrapie resistace i the Netherlads. 56 th Zjazd Naukowy Europejskiej Federacji Zootechiczej (EAAP), 5-8 czerwca 2005, Uppsala, Szwecja, 11, LÜHKEN G., BUSCHMANN S., GROSCHUP M. H., ERHARDT G., 2004 Prio protei allele A 136 H 154 Q 171 is associated with high susceptibility to scrapie i purebred ad crossbred Germa Meriolad sheep. Archives of Virology 149, NIŻNIKOWSKI R., GŁOWACZ K., CZUB G., ŚLĘZAK M., ŚWIĄTEK M., 2013 Polimorfizm geu białka prioowego PrP u krajowych owiec o wełie mieszaej, meryosa polskiego i mufloa europejskiego (Ovis aries musimo). Nauka Przyroda Techologie 7, 4, # O DOHERTY E., AHERNE M., ENNIS S., WEAWERS E., ROCHE J.F., SWEENEY T., 2001 Prio protei gee polymorphisms i pedigree sheep i Irelad. Research i Veteriary Sciece 70, Regulacja r 999/2001/EC, 2001 Reguły prawe z zakresu zapobiegaia, kotroli i zwalczaia pasażowalych ecefalopatii gąbczastych. Uia Europejska, Bruksela. 7. Regulacja r 2003/100/EC, 2003 Decyzja Komisji Europejskiej w sprawie ustaowieia obowiązku tworzeia schematów hodowlaych prowadzących do zwiększeia geetyczej oporości a trzęsawkę u każdej z ras owiec w Europie. Uia Europejska, Bruksela. 8. Regulacja r 260/2003/EC, 2003 Ustaowioo obowiązek zwalczaia TSE u owiec i kóz oraz uregulowao hadel żywymi owcami i kozami bydlęcymi. Uia Europejska, Bruksela. 9. REJDUCH B., KNAPIK J., PIESTRZYŃSKA-KAJTOCH A., KOZUBSKA-SOBOCIŃSKA A., KRUPIŃSKI J., 2009 Frequecy of geotypes i the PrP prio protei gee locus i the Polish sheep populatio. Acta Veteriaria Hugarica 57 (1), Statistical Product ad Service Solutio base versio 12.0 for Widows. SPSS Ic. USA VAN KAAM J.B.C.H.M., FINOCCIARO R., VITALE M., PORTOLANO B., VITELA F., CARACAPPA S., 2005 PrP allele frequecies i o-ifected Valle del Belice ad ifected cross-bred flocks. 56 th Zjazd Naukowy Europejskiej Federacji Zootechiczej (EAAP), 5-8 czerwca 2005, Uppsala, Szwecja, 11,

8 R. Niżikowski i wsp. Roma Niżikowski, Grzegorz Czub, Marci Świątek, Krzysztof Głowacz, Magdalea Ślęzak Polymorphism of the prio protei PrP i Polish Heath Sheep ad Żelaźieńska Sheep flocks from the Experimetal Farm i Żelaza Summary The study was coducted i the Experimetal Farm i Żelaza o foudatio stocks ad stud rams of two breeds: Polish Heath Sheep ad Żelaźieńska Sheep. The research icluded 538 foudatio stock ewes ad 29 stud rams of Polish Heath Sheep ad 293 foudatio stock ewes ad 18 stud rams of Żelaźieńska Sheep. Idetificatio of the PrP prio protei gee was carried out i all aimals. Geetic diversity i the frequecy of scrapie alleles ad geotypes was foud to be lower i stud rams (3 geotypes ad 3 alleles i Polish Heath Sheep ad 2 geotypes ad 2 alleles i Żelaźieńska Sheep) tha i foudatio stock ewes (6 geotypes ad 3 alleles i Polish Heath Sheep ad 5 geotypes ad 3 alleles i Żelaźieńska Sheep). I the last year of the study, oly rams with the ARR/ARR geotype were oted i stud rams of both breeds. The year of research had o sigificat effect o the frequecy of scrapie alleles ad geotypes i the foudatio stock ewes ad stud rams except i Polish Heath Sheep stud rams. KEY WORDS: sheep / PrP / frequecy of alleles ad geotypes 16