Аннотация. Увеличение производства продукции куроводства обеспечивается путем усовершенствования генетических качеств кур, улучшения условий их кормления и содержания. Поэтому изучение генетики сельскохозяйственных кур актуально и имеет большое значение. Научное теоретическое исследование направлено на изучение молекулярно-генетического потенциала генома кур. Результаты работы показали, что вопрос о происхождении кур на данном этапе все еще остается предметом споров, так как каждая из двух теорий (моно- и полифилетическая) актуальна в научных работах. В статье раскрыты ключевые особенности, характерные для кариотипа и генома кур; проанализированы особенности эволюции генома кур. Кариотип кур существенно отличается от кариотипов млекопитающих и содержит хромосомы, называемые макро- и микрохромосомами, которые заметно различаются по размерам. Гаплоидное содержание генетического аппарата в геноме кур равно 1,2 × 109 пар оснований ДНК. Средний размер макрохромосом составляет примерно 130 Мб, микрохромосом, на который приходится 30% генома кур, – 12,5 Мб. Таким образом, геном кур в 3 раза меньше генома млекопитающих за счет существенного уменьшения содержания повторов, псевдогенов и сегментарных дупликаций, а расширение и сокращение мультигенных семейств являются основным фактором независимой эволюции млекопитающих и птиц. Итоги работы могут быть использованы в селекции для повышения общей изменчивости, продуктивности, плодовитости, приспособляемости кур к условиям промышленного содержания, а также для улучшения резистентности. Работа финансировалась ТОО «Научно-производственный центр UniVet» (договор № 01 от 06.03.2023 г.) по программе исследований на базе ТОО «Научно-диагностический центр Animal Expert Group» (номер гос. регистрации 0123РКД0014 от 27.03.2023 г. НЦГНТЭ РК).
Annotation. Increase in hen breeding production is provided by improving the genetic qualities of chickens, improving their feeding and housing conditions. Therefore, the study of genetics of agricultural chickens is relevant and of great importance. The essence of scientific theoretical research is aimed at studying the molecular genetic potential of the chicken genome. The results of the work showed that the question of the origin of chickens at this stage is still a matter of debate, since each of the two theories (mono- and polyphyletic) is relevant in scientific papers. The article reveals the key features characteristic of the karyotype and genome of chickens; the peculiarities of chicken genome evolution are analyzed. The karyotype of chickens differs significantly from mammalian karyotypes and contains chromosomes that differ markedly in size and are called macro- and microchromosomes. The haploid content of the genetic apparatus in the chicken genome is 1.2 × 109 DNA base pairs. The average size of macrochromosomes is approximately 130 Mb, while microchromosomes, which account for 30% of the chicken genome, are 12.5 Mb. Thus, the chicken genome is three times smaller than the mammalian genome due to a significant reduction in the content of repeats, pseudogenes and segmental duplications, and the expansion and reduction of multigene families is the main factor in the independent evolution of mammals and birds. Practical significance of the results of the work can be used in breeding to increase their general variability, productivity, fertility, adaptability of chickens to the conditions of industrial housing, as well as to improve resistance. The work was financed by the LLP «Scientific and Production Center UniVet» (agreement No. 01 dated 03/06/2023) under the research program based on the LLP «Scientific and Diagnostic Center “Animal Expert Group”» (state registration number 0123RKD0014 dated 03/27/2023 NСSTE RK).
1. The International Ornithologists’ Union. [Электронный ресурс]. URL: https://internationalornithology.org/ (дата обращения: 04.12.2023).
2. Сидоренко Л.И., Щербатов В.И. Биология кур: учеб. пособие. Краснодар: КубгАу, 2016. 244 c.
3. John Dunham & Associates, Inc. 2022a Poultry and Egg Economic Impact Study. US Poultry and Egg Association. Longboat Key, FL. 2022.
4. Food and Agriculture Organization. [Электронный ресурс]. URL: https://www.fao.org/ (дата обращения: 05.12.2023).
5. Chicken meat production worldwide from 2012 to 2023 (in 1,000 metric tons). [Электронный ресурс]. URL: https://www.statista.com/statistics/237637/production-of-poultry-meat-worldwide-since-1990/ (дата обращения: 04.12.2023).
6. Lawal R.A. Martin S.H., Vanmechelen K. The wild species genome ancestry of domestic chickens. BMC Biol. 2020. No. 13. DOI: 10.1186/s12915-020-0738-1.
7. Основные показатели развития животноводства в Республике Казахстан. 2022. [Электронный ресурс]. URL: https://stat.gov.kz/ru/industries/business-statistics/stat-forrest-village-hunt- fish/publications/5100/ (дата обращения: 04.12.2023).
8. Шаймарданов Ж.Н. Сельское, лесное и рыбное хозяйство в Республике Казахстан. Статистический сборник на 2017-2021 годы на казахском и русском языках, 2022. 134 с.
9. Kebede A., Abebe B., Zewdie T. Study on prevalence of ectoparasites of poultry in and around Jimma town // European Journal of Biological Sciences. 2017. No. 9. P. 18-26. DOI: 10.5829/idosi.ejbs.2017.18.26.
10. Goran Gržinić, Agnieszka Piotrowicz-Cieślak, Agnieszka Klimkowicz-Pawlas, Rafał L. Górny, Anna Ławniczek-Wałczyk, Lidia Piechowicz, Ewa Olkowska, Marta Potrykus, Maciej Tankiewicz, Magdalena Krupka, Grzegorz Siebielec, Lidia Wolska. Intensive poultry farming: A review of the impact on the environment and human health // Science of The Total Environment. 2023. Vol. 858. No. 3. P. 160014. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.160014.
11. Mottet A., Tempio G. Global poultry production: current state and future outlook and challenges World’s Poul // Sci. J. 2017. Vol. 73. P. 245-256. DOI: 10.1017/S0043933917000071.
12. The EU Poultry Meat And Egg Sector: Main Features, Challenges And Prospects: In-depth Analysis European Parliamentary Research Service. 2019.
13. Kirsi Usva, Sanna Hietala, Jouni Nousiainen, Virpi Vorne, Marja-Liisa Vieraankivi, Marja Jallinoja, Ilkka Leinonen. Environmental life cycle assessment of Finnish broiler chicken production. Focus on climate change and water scarcity impacts // Journal of Cleaner Production. 2023. Vol. 410. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.137097.
14. Mekonnen M.M., Hoekstra A.Y. The Green, Blue and Grey Water Footprint of Farm Animals and Animal Products // American Journal of Hematology. 2010.
15. Chaiban C., Robinson T.P., Fèvre E.M., Ogola J., Akoko J., Gilbert M., Vanwambeke S.O. Early intensification of backyard poultry systems in the tropics: a case study // Animal. 2020. Vol. 14. P. 2387-2396. DOI: 10.1017/S175173112000110X.
16. Tavárez Marcos, Solis Fausto. Impact of genetics and breeding on broiler production performance: A look into the past, present, and future of the industry // Animal Frontiers. 2016. Vol. 6. DOI: 10.2527/af.2016-0042.
17. Philip J. Currie. Celebrating dinosaurs: their behaviour, evolution, growth, and physiology // Canadian Journal of Earth Sciences. 2023. Vol. 60. No. 3. P. 263-293. DOI: 10.1139/cjes-2022-0131.
18. Schweitzer M.H., Schroeter E.R., Cleland T.P., Zheng W. Paleoproteomics of Mesozoic dinosaurs and other Mesozoic fossils // Proteomics. 2019. Vol. 19. P. 1800251.
19. Sequence and comparative analysis of the chicken genome provide unique perspectives on vertebrate evolution // International Chicken Genome Sequencing Consortium. Nature. 2004. Vol. 432. P. 695-716. DOI: 10.1038/nature03154.
20. Darwin C. The variation of animals and plants under domestication. O. Judd & company, New York: ed. Authorized, 1868.
21. Hutt F.B. Genetics of the fowl. McGraw-Hill book co. 1949. Vol. 1. P. 590.
22. Fitzpatrick D.M., Ahmed K. Red roving fowl. Down Earth. 2000. Vol. 9. P. 28.
23. Hata A., Nunome M., Suwanasopee T. Origin and evolutionary history of domestic chickens inferred from a large population study of Thai red junglefowl and indigenous chickens // Sci Rep. 2021. Vol. 11. P. 2035. DOI: 10.1038/s41598-021-81589-7.
24. Xiang H., Gao J., Yu B., Zhou H., Cai D., Zhang Y., Chen X., Wang X., Hofreiter M., Zhao X. Early Holocene chicken domestication in northern China // Proc Natl Acad Sci USA. 2014. Vol. 111. P. 17564-17569. DOI: 10.1073/pnas.1411882111.
25. Li D., Li Y., Li M. Population genomics identifies patterns of genetic diversity and selection in chicken // BMC Genomics. 2019. Vol. 20. P. 263. DOI: 10.1186/s12864-019-5622-4.
26. Zeuner Frederick E.A. History of Domesticated Animals. Harper and Row. 1963.
27. Wu M.Y., Forcina G., Low G.W., Sadanandan K.R., Gwee C.Y., van Grouw H. Historic samples reveal loss of wild genotype through domestic chicken introgression during the Anthropocene // PLoS Genet. 2023. Vol. 19. No. 1. P. e1010551. DOI: 10.1371/journal.pgen.1010551.
28. Wang M.S., Thakur M., Peng M.S. 863 genomes reveal the origin and domestication of chicken // Cell Res. 2020. Vol. 30. P. 693-701. DOI: 10.1038/s41422-020-0349-y.
29. Setianto Johan, Zain B., Sutriyono, Prakoso H. Domestication of red jungle fowl: A case study of the red jungle fowl chick’s procurement by the communities in Central Bengkulu, Indonesia // Biodiversitas. 2017. Vol. 18. P. 183-189. DOI: 10.13057/biodiv/d180125.
30. Qanbari S., Rubin C.J., Maqbool K. Genetics of adaptation in modern chicken // PLoS Genet. 2019. Vol. 15. P. e1007989. DOI: 10.1371/journal.pgen.1007989.
31. Zhen Huang, Zaoxu Xu, Hao Bai, Yongji Huang, Na Kang, Xiaoting Ding, Jing Liu, Haoran Luo, Chentao Yang, Wanjun Chen, Qixin Guo, Lingzhan Xue, Xueping Zhang, Li Xu, Meiling Chen, Honggao Fu, Youling Chen, Zhicao Yue, Tatsuo Fukagawa, Shanlin Liu, Guobin Chang, Luohao Xu. Evolutionary analysis of a complete chicken genome // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2023. Vol. 8. P. e2216641120. DOI: 10.1073/pnas.2216641120.
32. Paul D. Waters, Hardip R. Patel, Aurora Ruiz-Herrera, Lucía Álvarez-González, Nicholas C. Lister, Oleg Simakov, Tariq Ezaz, Parwinder Kaur, Celine Frere, Frank Grützner, Arthur Georges, Jennifer A. Marshall Graves. Microchromosomes are building blocks of bird, reptile, and mammal chromosomes // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2021. Vol. 45. DOI: 10.1073/pnas.2112494118.
33. Kiazim L.G., O’Connor R.E., Larkin D.M., Romanov M.N., Narushin V.G., Brazhnik E.A., Griffin D.K. Comparative Mapping of the Macrochromosomes of Eight Avian Species Provides Further Insight into Their Phylogenetic Relationships and Avian Karyotype Evolution // Cells. 2021. Vol. 10. P. 362. DOI: 10.3390/cells10020362.
34. Ji Meng, Guan Weijun, Gao Yu-hua, Li Lu, Bai Chun-yu, Ma Yue-hui, Li Xiang-chen. Cultivation and Biological Characterization of Chicken Primordial Germ Cells // Brazilian Archives of Biology and Technology. 2016. Vol. 59. DOI: 10.1590/1678-4324-2016150374.
35. Schmid M., Smith J., Burt D. W., Crooijmans R. P. M. A., de Koning D. J., Groenen M. A. M. Third Report on Chicken Genes and Chromosomes // Cytogenetic and Genome Research. 2015. Vol. 2. P. 78-179. DOI: 10.1159/000430927.
36. Burt D.W. Origin and evolution of avian microchromosomes Cytogenet // Genome Res. 2002. Vol. 96. P. 97-112. DOI: 10.1159/000063018.
37. Cheng H.H. Mapping the chicken genome // Poult. Sci. 1997. Vol. 76. P. 1101-1107. DOI: 10.1093/ps/76.8.1101.
38. Zoorob R., Billault A., Severac V., Fillon V., Vignal A., Auffray C. Two chicken genomic libraries in the PAC and BAC cloning systems: organization and characterization // Anim. Genet. 1996. Vol. 27.
39. Liu Z., Sun C., Yan Y., Li G., Li X. C., Wu G., Yang N. Design and evaluation of a custom 50K Infinium SNP array for egg-type chickens // Poultry science. 2021. Vol. 5. P. 101044. DOI: 10.1016/j.psj.2021.101044.
40. Auer H., Mayr B., Lambrou M., Schleger W. An extended chicken karyotype, including the NOR chromosome // Cytogenet Cell Genet. 1987. Vol. 45. P. 218-221. DOI: 10.1159/000132457.
41. Waterston R.H., Lindblad-Toh K., Birney E. et al. Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome // Nature. 2002. Vol. 6915. P. 520-62. DOI: 10.1038/nature01262.
42. Lander E.S., Linton L.M., Birren B., et al. Initial sequencing and analysis of the human genome // Nature. 2001. Vol. 6822. P. 860-921.
43. Axelsson E., Webster M.T., Smith N.G., Burt D.W., Ellegren H. Comparison of the chicken and turkey genomes reveals a higher rate of nucleotide divergence on microchromosomes than macrochromosomes // Genome Res. 2005. Vol. 1. P. 120-125. DOI: 10.1101/gr.3021305.
44. Groenen M.A. A consensus linkage map of the chicken genome. Genome Res. 2000. Vol. 10. P. 137. DOI: 10.1101/gr.10.1.137.
45. Епимахова Е.Э., Закотин В.Е., Скрипкин В.С. Селекция и разведение сельскохозяйственной птицы: учебно-методическое пособие. СПб.: Лань, 2015. № 3. 56 с.
46. Lovell P.V., Wirthlin M., Wilhelm L., Minx P., Lazar N.H. Conserved syntenic clusters of protein coding genes are missing in birds // Genome Biol. 2014. Vol. 15. P. 565-592. DOI: 10.1186/s13059-014-0565-1.
47. Глобальный план действий в области генетических ресурсов животных и интерлакенская декларация о генетических ресурсах животных. 2008. 46 c.
48. Pan Z., Wang Y., Wang M., Wang Y., Zhu X., Gu S., Zhong C., An L., Shan M., Damas J., Halstead M.M., Guan D., Trakooljul N., Wimmers K., Bi Y., Wu S., Delany M.E., Bai X., Cheng H.H., Sun C., Yang N., Hu X., Lewin H.A., Fang L., Zhou H. An atlas of regulatory elements in chicken: A resource for chicken genetics and genomics // Sci Adv. 2023. Vol. 18. DOI: 10.1126/sciadv.ade1204