Экспрессия генов иммунитета и адаптации и состав микробиома у родительского поголовья кур и петухов (Gallus gallus L.) линий СМ5 и СМ9 кросса Смена 9

Породы корниш и плимутрок составляют основу современных специализированных мясных кроссов кур. Селекция отцовской линия породы корниш СМ5 нового российского кросса мясных кур Смена 9 ведется в основном по признакам мясной продуктивности, тогда как материнская линия породы плимутрок СМ9 - прежде всего на эффективность репродукции и жизнеспособность при более низкой, чем у линии СМ5, скорости роста живой массы. В настоящем исследовании мы впервые выявили у кур и петухов родительского поголвья линий СМ5 и СМ9 нового кросса Смена 9 различия, связанные с генотипом и полом, в экспрессии некоторых генов иммунитета и генов, связанных с адаптационным потенциалом, а также в составе и прогнозируемом функциональном потенциале микробиома. Целью работы было сравнение уровня экспрессии генов иммунитета и генов, связанных с адаптационным потенциалом, соответственно в тканях бурсы в печени, а также состава и функций микробиома слепых отростков кишечника у кур и петухов линий СМ5 и СМ9. Эксперименты проводили в виварии СГЦ «Загорское ЭПХ» (Московская обл., 2022 год) на родительском поголовье кур и петухов линий СМ5 и СМ9 39-недельного возраста, содержавшихся в идентичных условиях и получавших одинаковый рацион. От каждой линии и пола отбирали образцы тканей у 5 особей с близкой живой массой. Анализ экспрессии генов в образцах тканей проводили с помощью количественной ПЦР с обратной транскрипцией (RT-qPCR). Тотальную РНК выделяли с помощью мини-набора Aurum™ Total RNA («Bio-Rad», США). ПЦР-амплификацию проводили с использованием SsoAdvanced™ Universal SYBR® Green Supermix («Bio-Rad», США) и детектирующего амплификатора ДТлайт (НПО «ДНК-Технология», Россия). В тканях печени проводили анализ экспрессии генов, связанных с адаптационным потенциалом: гены CAT1 транспортера катионных аминокислот 1, HSF1 и HSF 2 - факторов транскрипции белков теплового шока 1 и 2, SOD - супероксиддисмутазы, Gpx1 - глутатионпероксидазы, HO-1 - гемоксигеназы-1. В тканях бурсы анализировали экспрессию генов, связанных с иммунитетом: гены IL8 - интерлейкина-8, IRF7 - регуляторного фактора интерферона 7, PTGS2 - простагландин-эндопероксидсинтазы, AvBD1 , AvBD2 , AvBD9 и AvBD10 - β-дефензины 1, 2, 9 и 10, Casp6 - каспазы 6. В качестве референсного контроля использовали праймер для гена β-актина ( ACTB ). Относительный уровень экспрессии оценивали методом 2-ΔΔCT. Тотальную ДНК для анализа состава микробиома выделяли с использованием набора Genomic DNA Purification Kit («Thermo Fisher Scientific, Inc.», США). Бактериальное сообщество слепой кишки оценивали методом NGS-секвенирования на платформе MiSeq («Illumina, Inc.», США) с праймерами для V3-V4 региона гена 16S рРНК. Реконструкцию и прогнозирование функционального содержания метагенома, семейств генов, ферментов осуществляли при помощи программного комплекса PICRUSt2 (v. 2.3.0). Математическую и статистическую обработку результатов осуществляли методом многофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) в программах Microsoft Excel XP/2003 и R-Studio (v. 1.1.453). Полученные результаты показали увеличение экспрессии генов HSF1 и HSF2 у петухов линии СМ5 по сравнению с остальными группами (р ≤ 0,05), в часности, разница с петухами линии СМ9 составляла соответственно 68 и 218 % (р ≤ 0,05). Экспрессия генов HSF1 и HSF2 внутри линии СМ5 у петухов была выше соответственно в 1,6 и 3,0 раза, чем у кур (р ≤ 0,05). Наблюдалась существенная активация экспрессии генов антимикробных пептидов и провоспалительных генов у петухов линии СМ9 по сравнению с петухами и курами линии СМ5 (р ≤ 0,05). Так, экспрессия генов AvBD2 , AvBD9 , AvBD10 , IL8 и PTGS2 у петухов линии СМ9 по сравнению с петухами линии СМ5 усиливалась соответственно в 7,6; 5,3; 2,1; 6,3 и 1,5 раза (р ≤ 0,05). NGS-секвенирование показало, что в микробиоме слепых отростков кишечника у кур и петухов линии СМ9 присутствовали бактерии суперфилума Elusimicrobiota (соответственно 0,32±0,11 и 0,49±0,19 %), при этом у петухов линии СМ5 эти микроорганизмы не были выявлены, а у кур линии СМ5 их доля составляла 0,04±0,01 %. Между группами были обнаружены достоверные (р ≤ 0,05) различия по 25 родам, у части родов - в зависимости от генотипа, у части - от пола птицы. Например, у петухов линии СМ5 обилие микроорганизмов родов Barnesiella , Clostridia_UCG-014 и Frisingicoccus было соответственно в 17,2; 2,0 и 4,9 раза выше (р ≤ 0,05), чем у петухов линии СМ9. Представители рода Desulfovibrio присутствовали в кишечнике петухов линий СМ5 и СМ9 (0,25±0,08 и 0,73±5,6 %); при этом в кишечнике кур обеих линий этих микроорганизмов мы не обнаружили. По результатам биоинформатической реконструкции и функциональной аннотации данных NGS-секвенирования в микробном сообществе кишечника выявлены 357 прогнозируемых метаболических путей, по 65 из которых наблюдались различия (р ≤ 0,05) между группами. Специфические для генотипа и пола модуляции в экспрессии генов, а также в структуре и функциях кишечного микробиома могут обеспечивать адаптацию макроорганизма в изменяющихся условиях.