DEVELOPMENT AND VALIDATION OF A LOW DENSITY SNP PANEL FOR ASSESSMENT OF GENETIC DIVERSITY OF THE REINDEER (Rangifer tarandus) POPULATIONS

Abstract

Северный олень (Rangifer tarandus)-ценный член арктических экосистем и основной вид сельскохозяйственных животных Российского Севера, для которого необходимо проводить анализ генетической структуры и выполнять дифференциацию дикой и домашней форм, пород и популяций с помощью современных методов молекулярно-генетического анализа. Применение ДНК-чипов на основе параллельного генотипирования сотен тысяч SNP-маркеров-эффективный, но дорогостоящий подход для изучения генома северного оленя. В настоящей работе впервые для северного оленя были отобраны однонуклеотидные полиморфизмы, отвечающие критериям SNP-маркеров для создания пользовательского ДНК-чипа. Нашей целью был выбор оптимального числа SNP-маркеров, позволяющих проводить популяционно-генетические исследования северного оленя без потери биоинформационного контента, и сравнительный анализ информативности отобранных и всех полиморфных SNP-маркеров. Исследования проводили на диких и домашних северных оленях в 2019 году. Дикая популяция (WLD, n = 83) включала оленей, обитающих в западной части полуострова Таймыр, и представителей лено-оленекской и сундрунской субпопуляций с территории Республики Саха (Якутия). Группа домашних оленей состояла из животных ненецкой породы, обитающих на территории Ненецкого автономного округа (NEN, n = 100) и Мурманской области (MUR, n = 19), а также эвенской и эвенкийской пород из Республики Саха (Якутия) (YAK, n = 19). Все животные были генотипированы с использованием ДНК-чипа высокой плотности BovineHD BeadChip, который содержал 777962 SNPs («Illumina, Inc.», США). После проведения контроля качества и применения фильтров в анализе осталось 4456 полиморфных SNP-маркеров. В программе TRES по методу Delta было отобрано 368 наиболее информативных SNP-маркеров. Биоинформационную обработку полученных данных проводили в программах Admixture 1.3, PLINK 1.9 и пакетах R (ggplot2, adegenet 1.3-1, pophelper, diveRsity). Показано, что среди отобранных 368 SNPs преобладали маркеры с высокой частотой минорного аллеля (70 % с MAF  0,3), тогда как из 4456 маркеров около 50 % имели MAF  0,1. При сравнении результатов анализа главных компонент (PCA), дискриминантного анализа главных компонент (DAPC) и кластерного анализа не было обнаружено потери информационной ценности 368 SNPs по сравнению с использованием 4456 маркеров. Сопоставляя степень генетических различий на основе попарных значений F ST между изучаемыми группами северного оленя, мы показали схожесть характера межпопуляционных связей, оцененного с помощью 4456 и 368 SNP-маркеров. Таким образом, отобранная панель SNP-маркеров может рассматриваться как информативный, универсальный и дешевый вариант при создании пользовательского ДНК-чипа для характеристики дикой и домашней форм северного оленя.