Содержание к диссертации
Введение
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
2.1. Генетические маркеры и их использование в свиноводстве
2.2. Иммуногенетические маркеры в свиноводстве 10
2.3. ДНК-маркеры. 18
2.3.1. Ген риандодинового рецептора, Ryrl. 18
2.3.2. Гены, влияющие на многоплодие свиноматок. 21
2.3.2.1. Эстрогеновый рецептор (ESR). 22
2.3.2.2. Бета-субъединица фолликулостимулирующего 24 гормона (FSHB).
2.3.2.3. Коактиватор А1 ядерных рецепторов (NCOA1). 26
2.3.3. Генетические маркеры мясной продуктивности 27 свиней
2.3.3.1. Гамма-субъединица протеинкиназы A (PRKAG3, RN- ген).
2.4. Цитогенетические маркеры в свиноводстве 33
2.5 Методы оценки спермы у животных 36
2.6. Заключение 41
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 42
3.1. Краткая характеристика предприятия 42
3.2. Животные 43
3.3. Методы исследований 47
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 50
Изучение роли иммуногенетических маркеров. 50
Изучение роли цитогенетических и акросомальных маркеров.
Уровень спонтанной хромосомной изменчивости как критерий оценки воспроизводительных качеств хряков.
Состояние акросомы как критерий оценки и прогнозирования воспроизводительных качеств
хряков.
Изучение роли некоторых ДНК-маркеров признаков продуктивности свиней.
Ген рианодинового рецептора Ryrl - главный ген, обуславливающий чувствительность свиней к
стрессам
Гены, влияющие на многоплодие свиноматок 70
1. Ген эстрогенового рецептора (ESR) 71
2. Ген бета-субъединицы фолликулостимулирующего гормона (FSHB)
3. Ген коактиватора 1 ядерных рецепторов (NCOA1) Ген рецептора Е. Coli F18 (ECR F18 / FUT1) - g2 генетический маркер устойчивости к колибактериозу
Ген гамма-субъединицы протеинкиназы A (PRPKAG, RN-ген) как маркер мясных качеств свиней.
Характеристика свиней по комплексу ДНК-маркеров 94
ВЫВОДЫ 105
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 107
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
- Генетические маркеры и их использование в свиноводстве
- Краткая характеристика предприятия
- Изучение роли иммуногенетических маркеров.
Введение к работе
Актуальность темы.
Современное свиноводство, как в нашей стране, так и за рубежом развивается и совершенствуется на основе достижений науки и техники.
Ведомственная целевая программа «Развитие свиноводства в Российской Федерации на период 2006-2010 годов и до 2015 года» наряду с использованием передовых энергосберегающих, ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий предусматривает внедрение эффективных селекционно-генетических и биологических методов совершенствования лучших отечественных и зарубежных пород и линий свиней. Признавая ведущую роль традиционных методов разведения, следует отметить, что использование только классической селекции уже не может обеспечить должного уровня эффективности селекционно-племенной работы [Эрнст Л.К., 2005].
Создание высокоспециализированных линий свиней, обладающих повышенными продуктивными и потребительскими качествами, в настоящее время невозможно без использования современных достижений в области генетики животных. Ведущие зарубежные компании (PIC International Group, JSR Farming Group, Cotswold Pig Development Company, Rattlerow Seghers и ряд других) для совершенствования линий свиней широко используют новые подходы, основанные на применении генетических маркеров признаков продуктивности. Маркирование признаков на уровне генотипа в дополнение к традиционным классическим методам селекции позволяет значительно повысить эффективность селекционно-племенной работы и достигнуть желаемого результата уже в течение нескольких генераций [Зиновьева и др., 2005]. Именно такие свиньи отвечают требованиям современного рынка. Таким образом, маркерная селекция представляет собой интегрированный подход, тесно связанный с целями производства и рынка.
Несмотря на обширные зарубежные данные о преимуществах использования генетических маркеров в селекции, имеется лишь
незначительная информация о результатах их практического использования в качестве дополнительных критериев оценки животных, разводимых в сельскохозяйственных предприятиях в России. В этой связи, возникает необходимость в проведении исследований, направленных на изучение роли комплексной системы маркерной оценки животных, в частности свиней, с использованием иммуногенетических, цитогенетических и ДНК-маркеров.
Использование такой системы в дополнение к традиционным методам оценки и отбора животных по фенотипу позволит повысить эффективность селекционно-племенной работы со свиньями различных пород.
Цель и задачи исследований.
Исходя из изложенной выше актуальности, целью работы явилось изучение роли комплекса генетических маркеров (иммуно-генетических, цитогенетических и ДНК-маркеров) в характеристике генетического потенциала свиней на примере ООО «Троснянский бекон» Орловской области. Для достижения цели работы нами были поставлены и решены следующие задачи:
Дать характеристику племенного поголовья свиней по иммуногенетическим маркерам 10 локусов групп крови.
Изучить роль цитогенетических маркеров в качестве критерия оценки воспроизводительных качеств хряков.
Изучить роль показателя состояния акросомы в сперматозоидах как критерия оценки качества спермы и прогнозирования воспроизводительных качеств хряков.
4. Выполнить исследования частот встречаемости аллелей и
генотипов некоторых ДНК-маркеров признаков продуктивности у
свиней различных породных групп.
5. Изучить биологические и продуктивные качества свиней в
зависимости от генотипов животных и типов подборов по ДНК-
маркерам.
Научная новизна.
Впервые предложено использование и оценена роль комплекса генетических маркеров (иммуно-, цито- и ДНК-маркеры) в характеристике генетического потенциала свиней. Изучен уровень спонтанной хромосомной изменчивости у хряков-производителей и проведены исследования влияния доли хромосомных аберраций на воспроизводительные качества хряков. Выполнены исследования влияния состояния акросомы в сперматозоидах на воспроизводительные качества хряков. Установлены различия в частотах встречаемости аллелей и генотипов маркерных генов у свиней различных породных групп. Изучено влияние маркерных генотипов на биологические и продуктивные качества свиней.
Практическая ценность работы.
Показана потенциальная роль цитогенетических маркеров в качестве критерия оценки воспроизводительных качеств хряков. Экспериментально обоснована возможность использования показателя состояния акросомы в сперматозоидах как критерия оценки оплодотворяющей способности спермы и прогнозирования воспроизводительных качеств хряков. Установлено достоверное влияние генотипов некоторых ДНК-маркеров на биологические и продуктивные качества свиней. Предложена схема построения маркерных профилей свиней как элемент обоснования селекционной стратегии. Предложены научно и экспериментально обоснованные подходы к разработке программ внедрения маркерной селекции в сельхозпредприятиях.
Апробация работы.
Материалы диссертации были доложены и обсуждены
на международной научной конференции «Современные
достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных»,
п. Дубровицы, ВИЖ, 2004 г.,
*
\
на международной научно-практической конференции «Прошлое, настоящее и будущее зоотехнической науки», п. Дубровицы, ВИЖ, 2004 г.,
на международной конференции «Развитие ключевых направлений сельскохозяйственных наук в Казахстане: селекция, биотехнология, генетические ресурсы», г. Астана, 2004 г.,
на научно-техническом совете Администрации Орловской области, г. Орел, 2004.
на международной конференции по свиноводству, г. Одесса, 2005 г.,
на научной конференции БСХА, г. Минск, 2005 г.,
на научной конференции Центра биотехнологии и молекулярной диагностики ВИЖ, 2005 г.
Основные положения, выносимые на защиту.
Иммуногенетические профили свиней различных породных групп, разводимых в ООО «Троснянский бекон».
Влияние повышенного уровня спонтанной хромосомной изменчивости на воспроизводительные качества хряков.
Доля сперматозоидов с визуализируемыми акросомами как критерий оценки качества спермы и прогнозирования воспроизводительных качеств хряков.
Распределение частот встречаемости аллелей и генотипов некоторых маркерных генов как критерий характеристики генофонда свиней различных породных групп.
Влияние генотипов некоторых ДНК-маркеров на биологические и продуктивные качества свиней.
Научно и экспериментально обоснованные подходы к разработке программ внедрения маркерной селекции в предприятии.
Публикации результатов исследований.
По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в т.ч. 3 статьи в журналах, рекомендованных бюллетенем ВАК.
Структура и объем работы.
Диссертация написана на 116 страницах, состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты и обсуждение, выводы, практические предложения, список литературы. Работа содержит 43 таблицы и 16 рисунков. Список литературы включает 104 источника, в том числе 34 на иностранном языке.
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
Генетические маркеры и их использование в свиноводстве
Из положений количественной генетики известно, что на формирование продуктивности сельскохозяйственных животных оказывают влияние, как генетические, так и не генетические (внешние) факторы. В этой связи, при традиционном отборе животных по фенотипическому проявлению признаков, оценка истинного генетического потенциала может быть занижена. Поэтому в селекционной работе все большее значение приобретает использование генетических маркеров.
В настоящее время в селекции оформилось 3 направления [Марзанов Н. и др., 2005], основанные на использовании методов генетического маркирования: полиморфизм структурных генов, группы крови, антигены главного комплекса гистосовместимости I класса - SLA класс 1, антигены тромбоцитов, аллотипы белков сыворотки крови (маркеры первого типа); полиморфные системы ДНК (маркеры второго типа); группа маркирующих систем, выявляющих такие гены, которые связаны с хозяйственно полезными признаками или наследственными заболеваниями (маркеры третьего типа).
Генетические маркеры открывают принципиально новые возможности для изучения закономерностей формирования ценных ассоциаций генов в процессе естественного и искусственного отборов. Генетическое маркирование имеет ряд преимуществ перед традиционными методами, основываясь на оценке истинного генетического потенциала, что позволяет строить селекционный процесс на принципиальной основе и перевести селекцию на качественно новый уровень. Животные, обладающие высоким генетическим потенциалом, способны к максимальной его реализации при различных технологиях производства.
В качестве генетических маркеров находят применение молекулярно-генетические или ДНК-маркеры, иммуногенетические или эритроцитарные маркеры и цитогенетические или хромосомные маркеры. Маркерная селекция (селекция с использованием иммуногенетических, цитогенетических и ДНК-маркеров) в дополнение к традиционным методам , селекции имеет ряд преимуществ. Она не учитывает изменчивость хозяйственно-полезных признаков, обусловленную внешней средой, делает возможным селекцию в раннем возрасте независимо от пола животных и, в конечном итоге, повышает эффективность селекции. Селекция по генотипу способствует идентификации и быстрому введению предпочтительных аллелей из ресурсных популяций в популяции реципиентов с целью повышения продуктивности и устойчивости к заболеваниям улучшаемых пород животных [Зиновьева и др., 2002].
Краткая характеристика предприятия
Исследования выполнялись в ООО «Троснянский бекон», лаборатории иммуногенетики ЗАО «Агро-Индустрия» Орловской области, в Центре биотехнологии и молекулярной диагностики ВИЖ по схеме, представленной на рисунке 1. ЗАО «Агро-Индустрия» является одним из перспективных сельскохозяйственных предприятий Орловской области. В состав ЗАО «Агро-Индустрия» входят ООО «Троснянский бекон» - маточный репродуктор, ООО «Покровский свинокомплекс» - предприятие по получению трехпородного откормочного гибридного молодняка и ООО «Русское поле» - предприятие по заключительному откорму свиней.
ООО «Троснянский бекон» (4258 га пашни) с производственной мощностью 10000 станкомест (до 30 тыс. голов молодняка в год) является ведущим производителем свинины в Орловской области, дающим около 3 тыс. тонн свинины, что составляет около 50% от ее валового производства. Маточный репродуктор при работе с чистопородными животными ведет продажу чистопородного и гибридного племенного молодняка и обеспечивает ООО «Покровский свинокомплекс» двухпородными гибридными свиноматками.
В объединении функционирует сертифицированная МСХ РФ иммуногенетическая лаборатория (Лицензия № 3925), которая осуществляет работы по генетическому тестированию достоверности происхождения племенных животных в области, а также осуществляет подбор пар с учетом иммуногенетической совместимости в селекционных и товарных стадах свиней.
В 2003 году в ООО «Троснянский бекон» из Канады были завезены чистопородные свинки и хряки трех пород: дюрок, йоркшир и ландрас. В настоящее время получена первая генерация чисто пород ных животных. Используемые на станции искусственного осеменения хряки и ремонтный молодняк только чистопородные. Генетический потенциал свиней канадской селекции значителен: энергия роста 1,3-1,8 кг в сутки на откорме при затратах на 3-2,8 кг сухого корма 1 кг прироста. Убойный выход реализуемого молодняка составляет 72-75 %, выход мяса в туше - 60-65%. Животные характеризуются отличным развитием: хряки по данным бонитировки в 12 мес. имеют живую массу 180-240 кг, длину туловища 170-195 см и толщину шпика - 9-20 мм.
Изучение роли иммуногенетических маркеров
Одной из основных задач свинокомплекса ООО "Троснянский бекон" является поддержание генетического разнообразия по эритроцитарным антигенам. В этой связи, в лаборатории иммуногенетики, созданной на базе ЗАО "Агро-Индустрия", создается база данных, необходимая для принятия оптимальных решений при ведении селекционной работы.
Результаты исследования полиморфизма эритроцитарных антигенов у свиней трех пород канадской селекции суммированы в таблице 7.
Среди исследованных групп свиней наиболее обособленными по локусу L групп крови оказались свиньи породы дюрок. Частота встречаемости аллеля La у них была выше по сравнению с другими породами и составляла 0,780 по сравнению с 0,015 и 0,165 у свиней пород йоркшир и ландрас, соответственно. Полученные данные распределения аллелей локуса L групп крови полностью согласуются с данными, приведенными в литературных источниках [Г.Н.Сердюк, 2002],
Анализ полученных данных (табл. 7) показывает, что свиньи породы ландрас отличаются высокой концентрацией аллеля Ь . Как известно, для свиней мясного направления продуктивности характерна высокая частота аллеля Е dcf. Однако у животных породы дюрок отмечена невысокая концентрация данного аллеля. Отличительной особенностью свиней породы йоркшир является высокая концентрация аллелей Е MS и Е es.
Результаты анализа частот встречаемости аллелей локусов групп крови у хряков-производителей и основных свиноматок исследованных пород суммированы в таблицах 8 и 9. Как показано в таблицах, в материнской линии породы йоркшир наблюдается увеличение концентрации аллелей Е aef
Анализ данных аллелофонда и генетической структуры групп свиней по локусам групп крови, а также концентрации аллелей эритроцитарных антигенов выявил необходимость увеличения генетического разнообразия по эритроцитарным антигенам.
С учетом полученных результатов, в настоящее время нами осуществляется ввод нового генетического материала на основе системы сочетаемости родительских пар (хряк х свиноматка) с учетом индивидуальных племенных качеств свиноматок канадской и российской селекции.
Распределение свиней исследованных пород основного поголовья, в том числе хряков-производителей и свиноматок в зависимости от уровня гомозиготности представлено в таблице.
