prof. dr hab. Ryszard Pikuła
Skuteczne prowadzenie pracy hodowlanej jest zależne od informacji o genetycznym uwarunkowaniu cech interesujących hodowcę. Poza cytogenetyką niezwykle cennych informacji dla badań z zakresu genetyki populacji jak i praktyki hodowlanej dostarcza bezpośrednie poznanie genomu konia przez mapowanie genów w ramach tzw. mapy fizycznej. Podstawowe założenia tej mapy są oparte na ogólnie znanej chromosomowej teorii dziedziczenia opracowanej już w 1910 roku przez Morgana. Teoria ta stwierdza, że:
- geny są zlokalizowane w chromosomach,
- każdy gen ma w chromosomie swoje stałe położenie tzw. – locus,
- loci genów są w chromosomie uszeregowane liniowo.
Należy pamiętać, że geny warunkujące powstanie danej cechy zajmują określone, jednakowe miejsce – locus, w dwóch homologicznych chromosomach (każdy po jednym z rodziców). Geny te są tzw. parą alleli i jeżeli zygota zawiera dwa jednakowe geny z danej pary alleli mówimy, że jest homozygotą, a jeżeli dwa różne geny, że jest to heterozygota
Oprócz mapy fizycznej istnieje również tzw. mapa sprzężeniowa, która informuje nas o tzw. grupach sprzężeniowych, czyli sprzężonych loci i odległościach między nimi. Pierwsze sprzężenie u koni pomiędzy loci grupy krwi K a enzymem krwinkowym 6-PGD zostało już opisane w 1974 roku. W chwili obecnej jest potwierdzony ścisły związek pomiędzy 54 loci. Badania nad grupami sprzężeniowymi wykazały również istnienie powiązań pomiędzy markerami genetycznymi a niektórymi genami maścistości np. do II grupy sprzężeniowej (LG II) zaliczono geny warunkujące maść kasztanowatą, dereszowatą i srokatą maść tobiano.
Markery genetyczne, czyli wskaźniki genetyczne, są to cechy jakościowe (lub geny, które te cechy warunkują), charakteryzujące się tym, że dziedziczą się w sposób prosty tj. przez jedną parę alleli, a więc zgodnie z prawami Mendla i można je ściśle zidentyfikować metodami analitycznymi. O praktycznym znaczeniu markera genetycznego możemy mówić tylko wtedy, gdy pod wpływem mutacji genowej powstał nowy allel, a więc występuje tzw. polimorfizm, czyli w danej populacji koni (każdy koń posiada tylko dwa dane allele) występuje więcej niż dwa allele w danym locus (mówimy o tzw. szeregu allelomorficznym).
Markery genetyczne pozwalają określić dystans genetyczny między różnymi rasami danego gatunku, jak również między różnymi liniami tej samej rasy. Markery genetyczne są cennym źródłem informacji dla szacowania stopnia homozygotyczności danej populacji i badania efektu heterozji. Dzięki markerom można śledzić jak praca selekcyjna wpływa na strukturę genetyczną danej populacji np., jakie geny ulegają eliminacji wraz z eliminacją określonych niekorzystnych z hodowlanego punktu widzenia cech.
Obecnie do markerów genetycznych zalicza się:
- antygeny erytrocytarne określane popularnie jako grupy krwi,
- antygeny leukocytarne i powierzchniowe innych komórek zawierających jądro, czyli antygeny zgodności tkankowej (MHC),
- allotypy immunoglobulin,
- allotypy lipoprotein,
- białka polimorficzne osocza krwi i erytrocytów,
- fragmenty restrykcyjne DNA – sekwencje minisatelitarne i mikrosatelitarne
Rozwój genetyki molekularnej, w tym badań nad DNA spowodował konieczność podziału markerów genetycznych na dwie klasy:
klasa I – do której zalicza się „klasyczne markery”, tzn. geny z sekwencjami kodującymi (polimorfizm tych markerów jest określany poprzez analizę produktów genów lub badania DNA np. metoda serologiczna przy grupach krwi lub elektroforeza przy polimorfiźmie białek krwi)
klasa II – do której zalicza się sekwencje niekodujące DNA ( głównie chodzi o powtarzające się tandemowe sekwencje mikrosatelitarne, które nie kodują, a więc i nie przekazują danej informacji genetycznej, ale mogą być identyfikowane na podstawie elektroforezy DNA).
U koni markery genetyczne są wykorzystywane głównie do kontroli pochodzenia i identyfikacji osobników, dlatego też do najbardziej poznanych markerów genetycznych zaliczamy antygeny erytrocytarne określane popularnie jako grupy krwi oraz białka polimorficzne osocza krwi i erytrocytów. Obecnie można zidentyfikować u koni 34 grupy krwi, które uporządkowane są w 7 układach grupowych krwi. W tych 7 układach określono ponad 80 alleli warunkujących poszczególne antygeny erytrocytarne. Jest różny stopień polimorficzności układów, gdyż np. w układzie D – 17 antygenów jest determinowanych przez 26 alleli, w układzie A – 7 antygenów przez 11 alleli itd.. Jeden allel może warunkować jeden antygen, ale również jeden allel może warunkować zespół antygenów, które dziedziczą się jak jednostka i wówczas mówimy o tzw. fenogrupie. W zależności od stopnia ujednolicenia danej populacji, w poszczególnych rasach czy typach występuje zaledwie od kilku do kilkanastu alleli. Przykładowo u koni czystej krwi arabskiej hodowanych w Polsce jak dotychczas zidentyfikowano 26 alleli w 6 układach grupowych krwi, przy czym układy C i K okazały się monomorficzne. Największą konsolidacją charakteryzują się konie pełnej krwi angielskiej, największą liczbę antygenów stwierdzono u ras prymitywnych jak koniki polskie i kuce szetlandzkie.
Kolejnymi markerami wykorzystywanymi w kontroli pochodzenia są polimorficzne białka i enzymy osocza krwi i erytrocytów. O polimorfizmie danego białka, występującego w krwi mówimy wtedy, gdy istnieją, co najmniej jego dwie formy strukturalne. Jeżeli zjawisko to odnosi się do enzymów, to mówimy o izoenzymach. Izoenzymy mają podobne, lecz niekoniecznie identyczne właściwości, tzn. katalizują ściśle określoną reakcję biochemiczną, lecz różnią się ich kinetyką. U koni zidentyfikowano polimorfizm 20 białek i enzymów krwi warunkowanych, przez 97 alleli.
Następująco przedstawia się praktyczne wykorzystanie powyższych markerów genetycznych. W 1988 roku na Kongresie Światowej Organizacji Koni Arabskich (WAHO) podjęto decyzję o ochronie czystości rasy poprzez prawidłowe prowadzenie ksiąg stadnych i wynikający z tego obowiązek kontroli pochodzenia na podstawie badań grup krwi źrebaków przed wpisem do księgi. Z kolei Międzynarodowy Komitet Ksiąg Stadnych (ISBC) koni pełnej krwi angielskiej opracował program działania w zakresie kontroli pochodzenia. Zgodnie z tym programem badaniami powinny być objęte:
- wszystkie ogiery i klacze stadne,
- wszystkie nowe ogiery i klacze wchodzące do stada,
- wszystkie źrebaki wpisane do rejestru,
- źrebaki o umaszczeniu nietypowym,
- wszystkie konie sprzedawane na aukcjach,,
- na prośbę właściciela i kupującego, jeżeli zachodzi jakieś podejrzenie co do rodowodu,
- badaniami objęte są też konie w momencie eksportu i importu.
Program ten jest obowiązujący dla krajów zrzeszonych w ramach ISBC. Jakie znaczenie przywiązuje się do badań grup krwi niech świadczą ostre wymogi stawiane przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Ksiąg Stadnych laboratoriom podejmujących się tych badań. Warunkiem uzyskania certyfikatu jest możliwość identyfikacji ściśle określonych 21 antygenów krwinkowych w 7 układach grup krwi oraz badania 8 typów polimorficznych białek krwi, w obrębie, których należy identyfikować 28 alleli. Corocznie w około 40 laboratoriach na świecie jest badanych kilkaset tysięcy źrebiąt w ramach tzw. kontroli pochodzenia. W grupie tych laboratoriów znalazł się Zakład Immunogenetyki Zwierząt IG i HZ PAN, Laboratorium Badań Markerów Genetycznych u Koni AR w Poznaniu oraz Laboratorium Grup Krwi IZ w Chorzelowie. Już za niedługo do obowiązkowych badań dojdzie metoda identyfikacji polimorfizmu DNA tzw. DNA – fingerprinting. Prawdopodobieństwo spotkania się dwóch identycznych układów prążków wynosi 3,2 * 10-12.
W Polsce badaniami jest objęta cała populacja koni czystej krwi arabskiej. Począwszy od 1991 roku, zgodnie z zaleceniami WAHO wszystkie źrebaki przed wpisem do księgi mają ustalone grupy krwi i polimorfizm białek krwi. Również są prowadzone badania koni pełnej krwi angielskiej, ogierów półkrwi przeznaczonych do rozrodu, koni tzw. ras zachowawczych np. konik polski, źrebiąt urodzonych w wyniku inseminacji.
Nie podlega już dyskusji przydatność badań nad grupami krwi i genetycznym polimorfizmem białek krwi u koni, umożliwiających kontrolę pochodzenia, identyfikację osobników, rozstrzygających sporne przypadki ojcostwa lub macierzyństwa oraz umożliwiających podejmowanie decyzji w przypadku transfuzji krwi. Bardziej dyskusyjne jest jednoznaczne określenie przydatności badań nad poszukiwaniem ewentualnych związków między markerami genetycznymi a wartością użytkową koni. Cechy, w kierunku, których jest prowadzona selekcja koni, a więc predyspozycje do pracy, zdolność do wyczynu sportowego czy dzielność wyścigowa, są cechami trudno wymiernymi i ich ocena jest często obarczona obiektywnymi i subiektywnymi błędami.
prof. dr hab. Ryszard Pikuła
Katedra Hodowli Koni
Akademia Rolnicza w Szczecinie
