Związek wariantów genetycznych beta-laktoglobuliny i kappa-kazeiny z wydajnością i składem chemicznym mleka krów czterech ras

• Autorzy: Wolanciuk A.

Warianty tytułu

EN

The association of genetic variants of beta-lactoglobulin and kappa-casein with yield and chemical composition of milk obtained from four breeds of cow

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było ustalenie polimorfizmu β-laktoglobuliny i κ-kazeiny u krów 4 ras, w tym dwóch reprezentujących typ mleczny (polska holsztyńsko-fryzyjska odmiany czarno-białej i jersey) i dwóch lokalnych (polska czerwona i białogrzbieta) oraz ocena związków wariantów genetycznych tych frakcji białek z wydajnością i składem chemicznym mleka. W obrębie β-laktoglobuliny u wszystkich 4 ocenianych ras zidentyfikowano dwa allele (A i B). U rasy polskiej czerwonej zdecydowanie dominował wariant B (frekwencja 0,73), natomiast w rasie jersey zaobserwowano wyższą częstotliwość allelu A (0,62). U krów ras polskiej holsztyńsko- fryzyjskiej i białogrzbietej frekwencje alleli A i B były zbliżone do proporcji 1:1. Dla κ-kazeiny stwierdzono również występowanie dwóch alleli (A i B). Najwyższą frekwencję wariantu B κ-kazeiny wykazano u krów rasy jersey (0,74) i stosunkowo wysoką u ras lokalnych, tzn. polskiej czerwonej i białogrzbietej (powyżej 0,4). U rasy polskiej holsztyńsko-fryzyjskiej częstotliwość występowania tego allelu była zdecydowanie niższa (0,28). Obecność allelu A β-laktoglobuliny (BLG) była związana z istotnie wyższą wydajnością (p≤0,01), zawartością białka (p≤0,01) i suchej masy (p≤0,05). Krowy o genotypie AA BLG produkowały o 4,21 kg więcej mleka o wyższej zawartości w nim suchej masy (o 0,62 p.p.), w tym białka (o 0,28 p.p.), w porównaniu do homozygot BB BLG. W odniesieniu do genu κ-kazeiny (CSN3) stwierdzono, że zwierzęta posiadające allel A również produkowały istotnie (p≤0,05) więcej mleka, jednak o niższej koncentracji składników suchej masy (p≤0,05, p≤0,01). Homozygoty BB produkowały bowiem o 2,9-4,32 kg mniej mleka, jednak o wyższej zawartości suchej masy (o 0,29-1,33 p.p.), w tym tłuszczu (o 0,12-0,52 p.p.) i białka (o 0,13-0,51 p.p.) w porównaniu do homozygot AA CSN3. Allel B CSN3 łączył się również z wyższą zawartością kazeiny w mleku.

EN

The aim of the study was to determine κ-casein and β-lactoglobulin polymorphism in cows of four breeds, including two pure dairy breeds (Polish Black-and-White Holstein-Friesian and Jersey) and two local breeds (Polish Red and White-backed) and to evaluate the relationships between the genetic variants of these fractions, yield and chemical milk composition. Two β-lactoglobulin alleles (A and B) were identified in the breeds studied. Allele B was clearly dominant in the Polish Red cows (0.73), while in the Jersey breed a higher frequency of allele A was observed (0.62). The proportion of alleles A and B in the Polish Holstein-Friesian and White-backed cows was close to 1:1. Two alleles (A and B) were also identified for κ-casein. The frequency of allele B was highest in the Jersey cows (0.74), and relatively high in the local breeds, i.e. Polish Red and White-backed (above 0.4). The frequency of this allele was considerably lower in the Holstein-Friesians (0.28). The presence of the allele A BLG was associated with significantly higher milk yield (p≤0.01), protein content (p≤0.01) and dry matter (p≤0.05) content. Cows with the AA BLG genotype produced 4.21 kg more milk with higher content of dry matter (by 0.62 p.p.), including protein (by 0.28 p.p.), compared with the BB BLG homozygotes. Cows with allele A of the CSN3 gene also produced significantly more milk (p≤0.05), but with lower concentration of dry matter (p≤0.05, p≤0.01). The BB homozygotes produced 2.9-4.32 kg less milk, but with higher dry matter content (by 0.29-1.33 p.p.), including fat (by 0.12-0.52 p.p.) and protein (by 0.13-0.51 p.p.), compared with the AA CSN3 homozygotes. Allele B CSN3 was also linked to higher casein content in the milk.

Słowa kluczowe

PL

bydlo; rasy zwierzat; bydlo polskie holsztynsko-fryzyjskie odmiany czarno-bialej; bydlo jersey; bydlo polskie czerwone; bydlo bialogrzbiete; krowy; mleko krowie; beta-laktoglobulina; kappa-kazeina; polimorfizm; wydajnosc mleka; sklad chemiczny

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Naukowe Polskiego Towarzystwa Zootechnicznego
• Rocznik: 2015
• Tom: 11
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.21-32,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Wolanciuk A.

• Katedra Towaroznawstwa i Przetwórstwa Surowców Zwierzęcych, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul.Akademicka 13, 20-950 Lublin

Bibliografia

• 1. AOAC, 2000 – Official Methods of Analysis. Casein Nitrogen Content of Milk. 998.06. AOAC International 32, 52.
• 2. AHMADI M., MOHAMMADI Y., DARMANI KUHI H., OSFOORI R., QANBARI S., 2008 – Association of milk protein genotypes with production traits and somatic cell count of Holstein cows. Journal of Biological Sciences 8, 7, 1231-1235.
• 3. ANGGRAENI A., SUMANTRI C., FARAJALLAH A., ANDREAS E., 2010 – Kappa-Casein Genotypic Frequencies in Holstein-Friesian Dairy Cattle in West Java Province. Media Peternakan 33, 2, 61-67.
• 4. AZEVEDO A.L.S., NASCIMENTO C.S., STEINBERG R.S., CARVALHO M.R.S., PEIXOTO M.G.C.D., TEODORO R.L., VERNEQUE R.S., GUIMARÃES S.E.F., MACHADO M.A., 2008 – Genetic polymorphism of the kappa-casein gene in Brazilian cattle. Genetics and Molecular Research 7, 3, 623-630.
• 5. BARŁOWSKA J., LITWIŃCZUK Z., KRÓL J., KĘDZIERSKA-MATYSEK M., 2007 – Relationship between β-lactoglobulin and ĸ-casein genetic variants and the selected indicators of technological usefulness of milk from polish red and whitebacked cows. Annals of Animal Science 1, 43-47.
• 6. BARŁOWSKA J., WOLANCIUK A., LITWIŃCZUK Z., KRÓL J., 2012 – Milk proteins’ polymorphism in various species of animals associated with milk production utility W: Milk Protein (red. Walter L. Hurley), InTech – Open Access Publisher, Chapter 9, 235-264.
• 7. BITTANTE G., PENASA M., CECCHINATO A., 2012 – Invited review: Genetics and modeling of milk coagulation properties. Journal of Dairy Science 95, 6843-6870.
• 8. BOTARO B.G., DE LIMA Y.V.R., CORTINHAS C.S., SILVA L.F.P., RENNO F.P., DOS SANTOS M.V., 2009 – Effect of the kappa-casein gene polymorphism, breed and seasonality on physicochemical characteristics, composition and stability of bovine milk. Revista Brasileira de Zootecnia 38, 12, 2447-2454.
• 9. BUCHBERGER J., DOVC P., 2000 – Lactoprotein genetic variants in cattle and cheese making ability. Food Technology and Biotechnology 38, 2, 91-98.
• 10. CAROLI A.M., CHESSA S., ERHARDT G.J., 2009 – Invited review: Milk protein polymorphisms in cattle: Effect on animal breeding and human nutrition. Journal of Dairy Science 92, 5335-5352 .
• 11. CAROLI A., CHESSA S., BOLLA P., BUDELLI E., GANDINI G.C., 2004 – Genetic structure of milk protein polymorphisms and effects on milk production traits in a local dairy cattle. Journal of Animal Breeding and Genetics 121, 119-127.
• 12. CELIK S., 2003 – β-lactoglobulin genetic variants in Brown Swiss breed and its association with compositional properties and rennet clotting time of milk. International Dairy Journal 13, 727-731.
• 13. DEBELJAK M., SUSNIK S., MARINSEK-LOGAR R., MEDRANO J.F., DOVC P., 2000 – Allelic differences in bovine kappa-CN gene which may regulate gene expression. Pflügers Archiv 439, R4-R6.
• 14. DOOSTI A., ARSHI A., VATANKHAH M., AMJADI P., 2011 – Kappa-casein gene polymorphism in Holstein and Iranian native cattle by polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP). African Journal of Biotechnology 10, 25, 4957-4960.
• 15. FELEŃCZAK A., FERTIG A., GARDZINA E., ORMIAN M., TRELA J., 2006 – Technological traits of milk of simmental cows as related to κ-casein polymorphism. Annals of Animal Science 6, 1, 37-43.
• 16. HECK J.M.L., SCHENNINK A., VAN VALENBERG H.J.F., BOVENHUIS H., VISKER M.H.P.W., VAN ARENDONK J.A.M., VAN HOOIJDONK A.C.M., 2009 – Effects of milk protein variants on the protein composition of bovine milk. Journal of Dairy Science 92, 1192-1202.
• 17. HEIDARI M., AZARI M.A., HASANI S., KHANAHMADI A., ZEREHDARAN S., 2009 – Association of genetic variants of β-lactoglobulin gene with milk production in a herd and a superior family of Holstein cattle. Iranian Journal of Biotechnology 7, 4, 254-257.
• 18. JANN O.C., IBEAGHA-AWEMU E. M., ŐZBEYAZ C., ZARAGOZA P., WILLIAMS J. L., AJMONE-MARSAN P., LENSTRA J. A., MOAZAMI GOUDARZI K., ERHARDT G., 2004 – Geographic distribution of haplotype diversity at the bovine casein locus. Genetics Selection Evolution 36, 243-257.
• 19. KUČEROVA J., MATĚJIČEK A., JANDUROVA O.M., SORENSEN P., NĚMCOVA E., ŠTIPKOVA M., KOTT T., BOUŠKA J., FRELICH J., 2006 – Milk protein genes CSN1S1, CSN2, CSN3, LGB and their relation to genetic values of milk production parameters in Czech Fleckvieh. Czech Journal of Animal Science 51, 6, 241-247.
• 20. LITWIŃCZUK Z. (red.), 2011 – Ochrona zasobów genetycznych zwierząt gospodarskich i dziko żyjących. Powszechne Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa, ss. 295.
• 21. MEDRANO J.F., AGUILAR-CORDOVA E., 1990 – Polymerase chain reaction amplification of bovine β-lactoglobulin genomic sequences and identyfication of genetic variants by RFLP analysis. Animal Biotechnology 59, 180-182.
• 22. MEDRANO J.F., AGUILAR-CORDOVA E., 1990 – Genotyping of bovine kappa-casein loci following DNA sequence amplification. BioTechnology 8, 144-146.
• 23. MICHALCOVA A., KRUPOVA Z., BULLA J., 2009 – β-lactoglobulin genetic variants in Simmental breed and its association with compositional properties and rennetability of milk. Prace i Materiały Zootechniczne 67, 13-17.
• 24. MICIŃSKI J., KLUPCZYŃSKI J., 2006 – Correlations between polymorphic variants of milk proteins, and milk yield and chemical composition in Black-and-White and Jersey cows. Polish Journal of Food and Nutrition Science 15, 56, 137-143.
• 25. MOHAMMADI Y., ASLAMINEJAD A.A., NASSIRI M.R., KOSHKOIEH A.E., 2013 – Allelic polymorphism of κ-casein, β-lactoglobulin and leptin genes and their association with milk production traits in Iranian Holstein cattle. Journal of Cell and Molecular Research 5, 2, 75-80.
• 26. MOLEE A., BOONEK L., RUNGSAKINNIN N., 2011 – The effect of beta and kappa casein genes on milk yield and milk composition in different percentages of Holstein in crossbred dairy cattle. Animal Science Journal 82, 512-516.
• 27. MOLINA L.H., KRAMM J., BRITO C., CARRILLO B., PINTO M., FERRANDO A., 2006 – Protein composition of milk from Holstein-Friesian dairy cows and its relationship with the genetic variants A and B of ĸ-casein and β-lactoglobulin (Part I). International Journal of Dairy Technology 56, 3, 183-187.
• 28. ONER Y., ELMACI C., 2006 – Milk protein polymorphisms in Holstein cattle. International Journal of Dairy Technology 59, 3, 180-182.
• 29. OTAVIANO A.R., TONHATI H., SENA J.A.D., MUNOZ M.F.C., 2005 – Kappa-casein gene study with molecular markers in female buffaloes (Bubalus bubalis). Genetics and Molecular Biology 28, 2, 237-241.
• 30. POULSEN N.A., BERTELSEN H.P., JENSEN H.B., GUSTAVSSON F., GLANTZ M., LINDMARK MÅNSSON H., ANDRÉN A., PAULSSON M., BENDIXEN C., BUITENHUIS A.J., LARSEN L.B., 2013 – The occurrence of noncoagulating milk and the association of bovine milk coagulation properties with genetic variants of the caseins in 3 Scandinavian dairy breeds. Journal of Dairy Science 96, 4830-4842.
• 31. REN D., CHEN B., CHEN Y., MIAO S., LIU J., 2013 – The effects of κ-casein polymorphism on the texture and functional properties of mozzarella cheese. International Dairy Journal 31, 65-69.
• 32. REN D.X., MIAO S.Y., CHEN Y.L, ZOU C.X., LIANG X.W., LIU J.X., 2011 – Genotyping of the κ-casein and β-lactoglobulin genes in Chinese Holstein, Jersey and water buffalo by PCR-RFLP. Journal of Genetics 90, 1, 1-5.
• 33. SKRZYPEK R., 1994 – Jersey: Status & Perspedtives. World Jersey Cattle Bureau 1, 3.
• 34. SULIMOVA G. E., AHANI AZARI M., ROSTAMZADEH J., MOHAMMAD ABADI M.R., LAZEBNY O.E., 2007 – κ-casein gene (CSN3) allelic polymorphism in Russian cattle breeds and its information value as a genetic marker. Russian Journal of Genetics 43, 1, 73-79.
• 35. TAYLOR J.R., 1995 – Wstęp do analizy błędu pomiarowego. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• 36. TSIARAS A.M., BARGOULI G.G., BANOS G., BOSCOS C.M., 2005 – Effect of kappa- -casein and beta-lactoglobulin loci on milk production traits and reproductive performance of Holstein cows. Journal of Dairy Science 88, 327-334.
• 37. VÄRV S., BELOUSOVA A., SILD E., VIINALASS H., 2009 – Genetic diversity in milk proteins among Estonian dairy cattle. Veterinary Medicine and Zootechnics 48, 70, 93-98.
• 38. ZATOŃ-DOBROWOLSKA M., ČITEK J., FILISTOWICZ A., ŘEHOUT V., SZULC T., 2007 – Genetic distance between the Polish Red, Czech Red and German Red cattle estimated based on selected loci of protein coding genes and DNA microsatellite sequences. Animal Science Papers and Reports 25, 1, 45-54.