Дифференциация пород домашних свиней c использованием расширенного биоинформатического анализа SNP

Using the methods of bioinformatics, the analysis of data on sequencing of the genomes of individuals of the species Sus scrofa domesticus, which are located in the Sequence Read Archive (NCBI-SRA) database, was carried out. Genotypes were determined in silico for five breeds of domestic pigs – Duroc, Landrace, Pietrain, Large White and Yorkshire using an algorithm developed in the Python programming language. Based on a two-stage bioinformatics analysis, a wide range of SNPs with a high potential for differentiation was identified. The results obtained will be used to create express methods for determining the purity of pigs of these breeds. Extended bioinformatics analysis, which included genotyping by 7451 SNPs for 248 Sus scrofa domesticus genomes, revealed a total of 393 SNPs for all breeds for which there is a significant difference in the frequency of alternative alleles in Duroc, Landrace, Pietrain, Large White and Yorkshire pig breeds. Clusters within chromosomes are indicated, in which the density of SNPs with a high differentiating potential is the highest. For Duroc pigs, we identified 184 SNPs with differentiating potential, 24 of which showed a high differentiating potential, for Landrace pigs – 52 SNPs and 7, for Pietrain pigs – 39 and 9, for Large White pigs – 104 and 22, for Yorkshire pigs – 14 and 5, respectively.С использованием методов биоинформатики проведен анализ данных по секвенированию геномов особей вида Sus scrofa domesticus, которые расположены в базе Sequence Read Archive (NCBI-SRA). Определены in silico генотипы для пяти пород домашних свиней – дюрок, ландрас, пьетрен, крупная белая и йоркшир с помощью алгоритма, разработанного на языке программирования Python. На основании двухстадийного биоинформатического анализа определен широкий перечень SNP c высоким потенциалом для дифференциации. Полученные результаты будут использованы при создании экспресс-методов для определения чистопородности свиней данных пород. Расши ренный биоинформатический анализ, который включал в себя определение генотипа по 7451 SNP для 248 геномов Sus scrofa domesticus, позволил выявить суммарно 393 SNP для всех пород, для которых имеется существенная разница в частоте альтернативных аллелей у пород свиней дюрок, ландрас, пьетрен, крупная белая и йоркшир. Обозначены кластеры в пределах хромосом, в которых плотность SNP с высоким дифференцирующим потенциалом наиболее высока. Для свиней породы дюрок нами выявлены 184 SNP, имеющие дифференцирующий потенциал, для 24 из которых показан высокий дифференцирующий потенциал, для свиней породы ландрас – 52 SNP и 7, для свиней породы пьетрен – 39 и 9, для свиней породы крупная белая – 104 и 22, для свиней породы йоркшир – 14 и 5 соответственно

A genogeographic study of the Kyrgyz mountain merino via microsatellite markers

The aim was to ascertain the genetic and geographical structure of the Kyrgyz mountain merino (KMM). We analyzed DNA samples of 109 Kyrgyz mountain merino specimens, bred in three state breeding factories (STB), including“Orgochor” in the Issykul Province,“Katta-Taldyk” in the Osh Province and STb named after Luschikhin in the Talas Province. We identified 126 alleles in 12 microsatellite markers (McM042, INRA006, McM527, ETH152, CSRD247, OarFCB20, INRA172, INRA063, MAF065, MAF214, INRA005, INRA023). There were 6 to 16 alleles in each locus (mean 10.500 ± 0.957 alleles per locus). We identified 67 rare alleles (prevalence less than 5.0 %), which made up 53.2 % of all alleles found. The greatest number of rare alleles was found in STR-markers of CSRD247, INRA023, INRA005, INRA006, MAF214 and OarFCB20. For each group, there were individual differences in the distribution of allele frequencies across all the STR loci studied. The most significant of them were as follows: with regard to the McM042 locus, allele 87 was major in the TALAS and OSH groups (35.6 and 45.7 %, respectively), whereas allele 95 was major in the ISSYK-KUL group (36.2 %); allele 154 was major in all groups with regard to the INRA172 locus, but it was 1.25 times less prevalent in the ISSYK-KUL and 1.66 times less prevalent in the OSH groups compared to TALAS (55.2 and 41.4 %, respectively), whereas alleles 156 and 158 were found only in the ISSYK-KUL group. Considering the ETH152 locus, 186 allele prevalence in the TALAS group was 51.1 %, but allele 190 was also markedly prevalent in the ISSYK-KUL and OSH groups, 34.5 and 34.3 %, respectively. The genetic division of the studied groups of KMM (with K from 3 to 10) was homogeneous – the contribution of each subcluster was equivalent. The AMOVA analysis revealed that the groups are located equidistantly. To conclude, the genetic diversity of the Kyrgyz mountain merino in three state breeding factories of the Kyrgyz Republic was high and comparable with each other

Анализ полиморфизма генов KDM3A и DBX2 для дифференциации свиней породы дюрок вида Sus scrofa domesticus

Genotyping of individuals of 7 commercial breeds of domestic pigs was carried out: Duroc, Landrace, Belarusian Large White, Belarusian Black-and-White, Belarusian meat, Pietrain and Yorkshire for the KDM3A and DBX2 genes. The high breed-specific potential of polymorphic loci g.58335217A>G (KDM3A gene) and g.75953650G>T (DBX2 gene) for differentiation of Duroc pigs of the species Sus scrofa domesticus was confirmed. A test model for differentiation of Duroc individuals by bioinformatic assessment of a total contribution of two SNPs of the KDM3A and DBX2 genes was proposed. This test model has no analogues in the world, and its estimation accuracy and specificity are 98.76 and 99.68 %, respectively. Using PCR-RFLP, a fast and simple approach has been developed to differentiate the Duroc breed based on the proposed test model. Проведено генотипирование особей 7 коммерческих пород домашних свиней: дюрок, ландрас, белорусская крупная белая, белорусская черно-пестрая, белорусская мясная, пьетрен и йоркшир по генам KDM3A и DBX2. Подтвержден высокий породоспецифичный потенциал полиморфных локусов g.58335217A>G (ген KDM3A) и g.75953650G>T (ген DBX2) для дифференциации свиней породы дюрок вида Sus scrofa domesticus. Предложена тест-модель для дифференциации особей породы дюрок по биоинформатической оценке совокупного вклада двух SNP генов KDM3A и DBX2. Данная тест-модель не имеет мировых аналогов, а точность ее оценки и специфичности составляет 98,76 и 99,68 % соответственно. С использованием ПЦР-ПДРФ разработан быстрый и простой подход для дифференциации породы дюрок на основании предложенной тест-модели.

KASP-генотипирование локусов, ассоциированных с признаком «масса 1000 зерен» мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.)

Using the KASP technology, the allelic composition of TaTGW6-A1, TaGASR7-A1, TaCKX6-D1, and TaGs3-D1 loci associated with the 1000-grain weight trait was identified in 25 varieties and variety accessions of the common wheat of Belarusian and foreign breeding. Annotated DNA sequences were selected for modeling and synthesis of KASP primers. It was demonstrated that the examined genotypes had carried both favorable alleles associated with 1000-grain weight, and the alleles producing a negative effect on the trait under study. Six wheat accessions of Belarusian breeding were identified. They carried a complex of alleles positively correlating with the 1000-grain weight trait: variety Vestochka-17, accessions E-2318, E-2263, E-2298, E-1569, and E-2695.С использованием технологии KASP определен аллельный состав локусов TaTGW6-A1, TaGASR7-A1, TaCKX6-D1, TaGs3-D1, ассоциированных с признаком «масса 1000 зерен», у 25 сортов и сортообразцов мягкой яровой пшеницы белорусской и зарубежной селекции. Подобраны аннотированные ДНК последовательности для моделирования и синтеза праймеров KASP. Показано, что исследованные генотипы несут как благоприятные аллели, ассоциированные с увеличением массы 1000 зерен, так и аллели, оказывающие негативное влияние на исследуемый признак. Выделено 6 образцов пшеницы белорусской селекции, несущих комплекс аллелей, положительно коррелирующих со значением массы 1000 зерен: сорт Весточка-17, сортообразцы Э-2318, Э-2263, Э-2298, Э-1569, Э-2695

Полиморфизм микросателлитных локусов у белого (Hypophthalmichthys molitrix Val.) и пестрого (Hypophthalmichthys nobilis Rich.) толстолобиков, выращиваемых в аквакультуре в Республике Беларусь

In this study, we evaluated the genetic diversity of silver (Hypophthalmichthys molitrix Val.) and bighead (Hypophthalmichthys nobilis Rich.) carps grown in aquaculture in the territory of the Republic of Belarus. Genotyping was obtained for 11 STR-loci - Hmo11, Hmo13, Hmo15, Hmo25, Hmo26, Hmo31, Hmo33, Hmo 34, Hmo36, Hmo37, and Hmo40. The following parameters were calculated: the average number of alleles per locus, the effective number of alleles, the levels of expected and observed heterozygosity, the value of the Shannon information index and the fixation indexes FIS and FST. The obtained results indicate a moderate (for silver carp) and sufficiently high (for bighead carp) genetic diversity of the studied samples of carps up to the possibility to allocate several groups for subsequent work on obtaining linear material and further reproduction, including commercial fish. However, to achieve these goals, it is necessary to pay special attention to the selection of pairs of producers taking into account the results of molecular genetic analysis. The scheme for the differentiation of hybrid individuals between silver and bighead carps and the use of molecular genetic analysis of STR-loci would be proposed. This approach can be used as a minimally invasive rapid test in breeding and reproductive programs for the studied fish species.Communicated by Academician A. V. KilchevskyДана оценка генетического разнообразия белого (Hypophthalmichthys molitrix Val.) и пестрого (Hypophthalmichthys nobilis Rich.) толстолобиков, выращиваемых в аквакультуре на территории Республики Беларусь, по данным генотипирования 11 микросателлитных локусов - Hmo11, Hmo13, Hmo15, Hmo25, Hmo26, Hmo31, Hmo33, Hmo34, Hmo36, Hmo37, Hmo40. Рассчитаны следующие показатели: среднее число аллелей на локус, эффективное число аллелей, уровни ожидаемой и наблюдаемой гетерозиготности, значение информационного индекса Шеннона, индексы фиксации FIS и FST Полученные результаты свидетельствуют об умеренном (для пестрого толстолобика) и достаточно высоком (для белого толстолобика) генетическом разнообразии изученных выборок, что дает возможность выделить несколько групп для получения линейного материала и дальнейшего воспроизводства, в том числе товарной рыбы. Вместе с тем следует уделить особое внимание подбору пар производителей с учетом результатов молекулярно-генетического анализа. На основании молекулярно-генетического анализа пяти микроса-теллитных локусов предложена схема по дифференциации гибридных особей между пестрым и белым толстолобиками, что может быть использовано в качестве малоинвазивного экспресс-теста в селекционных и воспроизводительных программах для данных видов растительноядных рыб

Биоинформатический анализ геномов коммерческих пород домашних свиней для идентифи- кации породоспецифичных SNP

Determining the purebredity of farm animals in a breeding system is of key importance for the entire livestock industry. Purebred breeding of plant breeds is designed to ensure the production of high-value improving breeding material for commercial livestock breeding. Determination of purebredity of pigs can be carried out using single nucleotide polymorphisms (SNP). The multiplexing technology today has reached a level that makes it possible to characterize tens and hundreds of thousands of polymorphic variants simultaneously for hundreds of animals in one run of the device. For the first time, using bioinformatics methods, an analysis of genome-wide projects was carried out for 264 individuals of the species Sus scrofa located in the Sequence Read Archive (NCBI-SRA). The in silico genotype was determined for 692 SNPs, of which 59 SNPs showed a significant potential for differentiation of four commercial breeds: large white (the most significant SNPs are Chr. 6: g.85845403T> G and Chr.16: g.74053569T> C), duroc (Chr. 4: g.55661608A> G, Chr. 14: g.107689091T> C and Chr. 14: g.107939105T> C), landrace (Chr. 5: g.99925204A> G, Chr. 18: g .40100481A> G and Chr. 18: g.7664624A> G) and pietrain (Chr. 13: g.136017764T> C and Chr.17: g.47595840A> G). For breeds of duroc and pietrain pigs, the accuracy of differentiation was at least 99%, for breeds of large white and landrace pigs - over 80%, however, the sensitivity indicator characterizing the percentage of false positive results of classification was slightly over 65%. Creation of models for molecularand-genetic studies of these breeds will allow for a genetic examination of their purebredity, which will contribute to an increase in their breeding value and preservation of the national gene pool.Определение чистопородности сельскохозяйственных животных в селекционной системе имеет ключевое значение для всей отрасли животноводства. Чистопородное разведение заводских пород призвано обеспечить производство высокоценного улучшающего племенного материала для товарного животноводства. Определение чистопородности свиней может быть проведено с использованием однонуклеотидных полиморфизмов (SNP). Технология мультиплексирования сегодня достигла уровня, который позволяет за один запуск прибора охарактеризовать десятки и сотни тысяч полиморфных вариантов одновременно для сотен животных. Впервые с использованием методов биоинформатики проведен анализ полногеномных проектов для 264 особей вида Sus scrofa, расположенных в базе Sequence Read Archive (NCBI-SRA). Определен in silico генотип для 692 SNP, из которых для 59 SNP показан значительный потенциал для дифференциации четырех коммерческих пород: крупная белая (наиболее значимые SNP – Chr.6:g.85845403T>G и Chr.16:g.74053569T>C), дюрок (Chr.4:g.55661608A>G, Chr.14:g.107689091T>C и Chr.14:g.107939105T>C), ландрас (Chr.5:g.99925204A>G, Chr.18:g.40100481A>G и Chr.18:g.7664624A>G) и пьетрен (Chr.13:g.136017764T>C и Chr.17:g.47595840A>G). Для пород свиней дюрок и пьетрен точность дифференциации была не менее 99 %, для пород свиней крупная белая и ландрас – более 80 %, однако показатель чувствительности, характеризующий процент ложноположительных результатов классификации, был немногим более 65 %. Создание моделей для молекулярно-генетических исследований данных пород позволит проводить генетическую экспертизу их чистопородности, что будет способствовать возрастанию их племенной ценности и сохранению национального генофонда

Генетическая структура популяции карпа (Cyprinus carpio carpio), выращиваемого в аквакультуре в Республике Беларусь

In this study, we presented a panel of 14 microsatellite loci (MFW1, MFW2, MFW6, MFW9, MFW10, MFW11, MFW13, MFW16, MFW20, MFW24, MFW26, MFW28, MFW29 and Cid0909), with which we studied the genetic structure of Cyprinus carpio carpio of the breed “Izobelinsky” in the Republic of Belarus. Four offshoots of carp were included in the study: two mirrory (“Smes’ zerkal’naya”, “Tri prim”) and two scaly (“Smes’ cheshujchataya”, “Stolin XVIII”).As a result, it was found that the carp breed “Izobelinsky” exhibits a high level of in-breed genetic variability. In the studied microsatellite loci, 231 alleles were identified, 62 % of the total number of alleles were rare alleles with a frequency of occurrence of less than 5.0 %. The number of effective alleles (Ne) at the loci ranged from 3.082 (MFW10) to 9.754 (MFW26). The Shannon biodiversity index (I) was 2.082 ± 0.075. The highest value of the expected heterozygosity index (He) was noted for the MFW26 locus (0.897), the lowest – for the MFW10 locus (0.676).The greatest genetic diversity is characteristic of the scaly carp “Smes’ cheshujchataya” and “Stolin XVIII”. The highest total percentage of rare alleles was determined for fishes from “Stolin XVIII”. The minimum values of this parameter were found for specimens of the carp “Smes’ zerkal’naya” and “Tri prim”.The results of this study indicate a fairly high genetic diversity of four offshoots of the carp breed “Izobelinsky”, which was established using the marker loci optimally selected for analysis. This makes it possible to differentiate the layering among themselves.Представлена панель из 14 микросаттелитных локусов (MFW1, MFW2, MFW6, MFW9, MFW10, MFW11, MFW13, MFW16, MFW20, MFW24, MFW26, MFW28, MFW29 и Cid0909), с помощью которых изучена генетическая структура карпа (Cyprinus carpio carpio) породы «Изобелинский», разводимой на территории Республики Беларусь. В исследование включены четыре отводки: две зеркальные («Смесь зеркальная», «Три прим») и две чешуйчатые («Смесь чешуйчатая», «Столин XVIII»).Установлено, что порода карпа «Изобелинский» обнаруживает высокий уровень внутрипородной генетической вариабельности. В исследованных микросателлитных локусах идентифицирован 231 аллель, причем 62 % от общего количества аллелей составляли редкие аллели с частотой встречаемости менее 5,0 %. Число эффективных аллелей (Ne) в локусах варьировало от 3,082 (MFW10) до 9,754 (MFW26). Индекс биоразнообразия Шеннона (I) составил 2,082 ± 0,075. Наибольшее значение показателя ожидаемой гетерозиготности (Hе) отмечено для локуса MFW26 (0,897), наименьшее – для локуса MFW10 (0,676).Обнаружено, что большее генетическое разнообразие характерно для чешуйчатых отводок карпа «Смесь чешуйчатая» и «Столин XVIII». Наибольший суммарный процент редких аллелей определен для особей из отводки «Столин  XVIII». Минимальные значения данного параметра выявлены для особей  зеркального  карпа  отводок «Смесь зеркальная» и «Три прим».Результаты свидетельствуют о достаточно высоком генетическом разнообразии четырех изученных отводок породы карпа «Изобелинский», установленном с помощью оптимально подобранных для анализа маркерных локусов, что дает возможность дифференцировать отводки между собой

Определение возраста человека по образцам крови на основании анализа метилирования CpG-динуклеотидов

Based on the bioinformatic and statistical analysis of the GEO-projects to determine the genome-wide profile of human DNA methylation, a list of 27 CpG dinucleotides with a high predictive potential was formed to create models for prediction of the human age from blood samples. The methylation level was determined for 245 samples of individuals from the Republic of Belarus. The correlation coefficients R were calculated, and the mathematical models for determining the age of an individual were constructed. The average accuracy value of the age prediction from blood samples using 12 CpG-dinucleotides was 3.4 years (for men – 3.3, for women – 3.5). The results obtained will be used as a basis for development of calculators for predicting the age of an individual based on the biological traces for forensic experts.На основании биоинформатического и статистического анализа GEO-проектов по определению полногеномного профиля метилирования ДНК человека сформирован перечень из 27 CpG-динуклеотидов с высоким прогностическим потенциалом для создания моделей предсказания возраста человека по образцам крови. Определен уровень метилирования для 245 образцов индивидов из Республики Беларусь, рассчитаны коэффициенты корреляции R и построены математические модели определения возраста человека. Среднее значение точности предсказания возраста по образцам крови с использованием 12 CpG-динуклеотидов составило 3,4 года (для мужчин – 3,3, для женщин – 3,5). Полученные результаты будут положены в основу разработки калькуляторов предсказания возраста индивида по биологическим следам для экспертов-криминалистов

JUSTIFICATION OF TERMS OF USEFUL LIFE OF ORGANIZATIONAL KNOWLEDGE

In article the question of need of establishment of terms of useful life of organizational knowledge for the enterprises of various branches of the industry is brought up. The key directions of innovative policy of Russia are shown. Bases of the accounting, tax legislation and possibility of establishment of terms of useful life of organizational knowledge are studied. The structure and classification of the factors defining size of term of useful life of organizational knowledge are established. Diagnostics of the specified factors for the purpose of justification of terms of useful life of organizational knowledge is carried out.DOI: http://dx.doi.org/10.12731/2227-930X-2012-1-