Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Биохимический полиморфизм белков, группы крови в селекции сельскохозяйственных животных 8
1.2. Экспертиза достоверности происхождения племенных животных 17
1.3. Межпородная дифференциация овец по группам крови и биохимическому полиморфизму 23
1.4. Межпородная дифференциация коз по биохимическому полиморфизму белков крови 31
1.5. Иммуногенетические и биохимические маркеры в селекции сельскохозяйственных животных 37
2. Собственные исследования 48
2.1. Материал и методика исследований 4 8
2.2. Генетический спектр крови овец различных пород 63
2.3. Генетический спектр потомства овец различных породных групп 71
2.4.1. Продуктивные качества потомства различных породных групп 7 8
2.4.2. Продуктивность потомства овец различных породных групп с учетом антигенных факторов их крови и индекса генетического сходства родительских пар 83
2.4.3. Биохимические показатели сыворотки крови и неспецифическая резистентность потомства овец различных породных групп, в раннем постнатальном онтогенезе 95
2.5. Генетический спектр крови коз зааненской породы и их потомства 108
2.6. Взаимосвязь генетического полиморфизма и биохимических показателей сыворотки крови коз и их потомства 116
Обсуждение полученных результатов 129
Экономическая эффективность 144
Выводы 146
Практические рекомендации 148
Список литературы 149
Приложения 169
- Биохимический полиморфизм белков, группы крови в селекции сельскохозяйственных животных
- Экспертиза достоверности происхождения племенных животных
- Генетический спектр крови овец различных пород
- Продуктивность потомства овец различных породных групп с учетом антигенных факторов их крови и индекса генетического сходства родительских пар
Введение к работе
Актуальность темы. Современные достижения науки широко используются для разработки методов повышения продуктивного долголетия животных, качества и количества продукции получаемой от них. Это особенно актуально в свете решения проблемы получения устойчивых к болезням высокопродуктивных животных. Применение методов иммуногенетического мониторинга позволяет объективно оценить генофонд пород и популяций животных и его изменения в процессе селекции, а также выявить маркеры высокой продуктивности у них (В. Н. Тихонов, 1967; Э. А. Ата-Курбанов, 1978, 1986; С. А. Казановский, Т. А. Анфиногенова, 1984, 1988, 1989; В. И. Глазко, 1985; В. И. Остапенко, Л. В. Ольховская, 1987; В. Б. Калашников, 1992; М. И. Утина, 1996; Л. Н. Чижова и др., 2000).
Сопоставляя различные приемы повышения продуктивности животных установлено, что иммуногенетические и биохимические методы экологически безопасны, не требуют больших материальных затрат, просты и надежны в исполнении.
Одним из наиболее действенных способов повышения продуктивности и устойчивости к неблагоприятньм факторам внешней среды, сельскохозяйственных животных является промышленное скрещивание пород. При этом продолжительность селекции овец сокращается в пять-шесть раз (Т. И. Щепаренкова, 2000). Однако, при использовании традиционных приемов, зачастую требуются многие годы при выведении новых высокопродуктивных, устойчивых к болезням пород животных, в то время как при использовании иммуногенетических методов можно сократить продолжительность селекции и повысить ее эффективность в полтора-два раза.
Исходя из того, что активность ряда ферментов, уровень метаболитов генетически детерминированы, то возможно установление связи отдельных биохимических показателей крови с продуктивными качествами, определения биохимических тест-систем для вьивления высокопродуктивных животных в процессе их роста и развития (Л. Н. Чижова, 1977, 1987, Е.А. Васильева, 1982; 2000; А. Н. Квочко, 2002).
Цель работы. Изучить биохимические и иммуногенетические аспекты прогнозирования продуктивных качеств по полиморфным системам белков и ферментов, группам крови и биохимическому статусу у различных породных групп овец, коз зааненской породы и их потомков
Задачи исследований:
Изучить группы крови, некоторые полиморфные системы белков и ферментов овец различных пород, коз зааненской породы и их потомков;
Изучить уровень неспецифической резистентности, отдельных метаболитов, активности ферментов у овец различного происхождения в раннем постнатальном онтогенезе;
Изучить уровень некоторых метаболитов и активность ферментов в сыворотке крови коз, во взаимосвязи с аллелями полиморфных систем;
Выявить взаимосвязь генетических и биохимических параметров крови с хозяйственно-полезными признаками.
Научная новизна исследований. Изучен аллелофонд крови овец различного направления продуктивности, коз зааненской породы и их потомства.
Изучена возможность использования полиморфных систем белков и ферментов, групп крови в качестве генетических
маркеров хозяйственно-полезных признаков у овец различного происхождения.
Установлены особенности неспецифической резистентности и биохимического статуса овец различного происхождения в раннем постнатальном онтогенезе, в центральной зоне Ставропольского края.
Впервые изучена сопряженность аллелей полиморфных систем белков и ферментов крови с некоторыми биохимическими показателями сыворотки крови коз зааненской породы и их потомства.
Выявлены генетические маркеры, биохимические параметры крови сопряженные с мясной продуктивностью у овец, молочной - у коз.
Практическая ценность и реализация работы. Использование иммуногенетических и биохимических методов для прогнозирования продуктивности овец и коз позволило повысить эффективность селекционной работы. Полученные данные иммуногенетического тестирования у овец коз нашли реализацию при разработке селекционных планов в ОПХ «Темнолесское» Ставропольского края.
Изготовленные моноспецифические сыворотки применяются для аттестации племенного поголовья в овцеводческих хозяйствах Ставропольского края.
Данные по биохимическому статусу ягнят могут быть использованы специалистами в возрастной физиологии и биохимии.
Данные по биохимическому статусу крови коз зааненской породы и их потомства могут быть использованы для прогнозирования их продуктивности, при составлении учебников и пособий по возрастной физиологии и биохимии.
Апробации работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на конференциях
Ставропольской государственной сельскохозяйственной академии в
2000, 2001, 2002 годах, на Всероссийской конференции по
биотехнологии «Роль биотехнологии в экологизации природной
среды, питания и здоровья человека» (Ставрополь, 2001), на
Всероссийской конференции «Достижения современной
биотехнологии» (Ставрополь, 2002), на международной научно-
практической конференции «Стратегия и основные направления
развития овцеводства и козоводства в России» (Ставрополь,
2002), в ежегодных отчетах лаборатории иммуногенетики СНИИЖК в
2001, 2002 годах.
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять научных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация включает в себя следующие разделы: введение, обзор литературы, собственные исследования, обсуждение результатов исследований, выводы, практические предложения список литературы, содержащий наименование 99 работ отечественных и 78 работ зарубежных авторов. Диссертация изложена на 168 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 28 таблицами и 27 рисунками, содержит 3 приложения.
Положения выносимые на защиту:
специфичность аллелофонда крови овец различных пород и коз зааненской породы;
особенности показателей неспецифической резистентности и биохимического статуса овец различного происхождения в раннем постнатальном онтогенезе;
взаимосвязь групп крови, аллелей полиморфных систем и биохимического статуса овец и коз с хозяйственно-полезными качествами.
Биохимический полиморфизм белков, группы крови в селекции сельскохозяйственных животных
Иммуногенетика - молодая, стремительно развивающаяся наука, возникшая на основе слияния иммунологии и генетики. Основой для ее создания послужили фундаментальные открытия конца 19 века, когда в 1888 году ученик И. И. Мечникова Ж. Бор де открыл гемагглютинины и гемолизины, а К. Ландштейнер в 1900 г. - группы крови у человека. Эрлих и И. Моргенрот в 1900 г. обратили внимание на сходство агглютинации эритроцитов и серологическими реакциями, протекающими между иммунными антителами и бактериальными клетками. Затем они определили различия между эритроцитами коз, у которых были установлены две группы крови.
С помощью изоиммунизации были открыты группы крови у собак (Dunqerh Girshed, 1910) и крупного рогатого скота (Todd С, White P. G., 1910). М. Фишбейне (1913) открыл группы крови у свиней.
Открытие Ф. Беренштейном (1924) генетического контроля АВО системы групп крови является начальной точкой практического применения антигенного полиморфизма эритроцитов в решении практических задач медицины, криминалистики, генетики, животноводства.
Профессор Висконсинского университета М. Ирвин в 1936 году, .изучая наследование эритроцитарных антигенов у голубей на основе семейного анализа, предложил термин «иммуногенетика». Проведенные им фундаментальные исследования в области наследования антигенов групп крови у крупного рогатого скота в 1942 году вызвали международный интерес к изучению групп крови и их применению в практике животноводства.
Изучению групп крови у овец и коз было посвящено много работ (Ehrlich, Morgenroth, 1900; Bialosuknia, Kaczkowski, 1923; Amzel et al., 1925; Andersen, 1938; Yeas, 1949; Stormont, 1951; Rendel, 1957; Stormont et al., 1957). Однако дальнейшие исследования тормозились тем, что с помощью естественных (неиммунных) антител можно было различать ограниченное число антигенных факторов в эритроцитах. Это объясняется тем, что в крови овец и коз естественные антитела обнаруживаются лишь у ограниченного числа индивидуумов, к тому же их титр был невелик. Прорывом в решение этого вопроса стали работы С. Стормонта и его учеников Б. А. Расмусена, Л. М. Спрея и И. Сузуки, которым с помощью изо- и гетероиммунизации с применением реакции гемолиза удалось обнаружить большое количество групп крови у овец (Stormont С, 1966, Suzuki Y., 1958, С Stormont et. а 1953, 1968).
При изучении химической природы эритроцитарных антигенов выяснилось, что они, также как и бактериальные, представляют собой сложные полисахариды, липополисахариды, соединенные с полипептидами. Их антигенность обусловлена химическим составом (Р. Н/ Maurer, В. Т . Gerulat, P. Pinchuck, 1963) и конформационными свойствами молекул (Gill et al, 1963; Р. В. Петров, 1976).
По международной классификации антиэритроцитарные антитела относятся к иммуноглобулинам (Ig) и состоят из тяжелых и легких цепей, образующих своеобразные клубки - домены (Р. В. Петров, 1976, В. Albents et al., 1987).
Изучая группы крови у овец Bialosuknia, Kaczkowski в 1923 году, используя реакции агглютинации, установили наличие трех групп крови (А, В, О). Впоследствии, Andersen (1938) подтвердил результаты этих исследований, сменив обозначение А - фактора групп крови на R. В. A. Rasmusen (1958) сообщил об открытии системы X - Z, а в I960 - В системы. В. A. Rasmusen, О. Stormton, J. Suzuki (I960) открыли еще четыре генетические системы групп крови овец: А, С, Д и М. J. Rendel (1964) выявил генетическую взаимосвязь между факторами R, О и і. На основании этих иследовании было выяснено, что у овец преобладают не агглютинины (за исключением анти - Да), а антитела типа гемолизинов.
Вначале группы крови у овец описывались в соответствии с классификацией систем групп крови крупного рогатого скота, но с 1973 года, после конференции Международного общества по изучению групп крови животных (МОИГКЖ), была принята новая классификация, предложенная В. A. Rasmusen (табл. 1).
Экспертиза достоверности происхождения племенных животных
Широкое применение в животноводстве искусственного осеменения придает особую значимость отдельному производителю. Эффективность племенной работы, объективность вычисления наследуемости, изменчивости и корреляции хозяйственно полезных признаков напрямую зависит от правильности племенных записей. Без этого невозможна объективная оценка племенных качеств производителя, эффективный отбор животных, произошедших от выдающихся производителей и многие другие зоотехнические мероприятия.
В настоящее время в животноводстве в целом и в овцеводстве в частности, имеется большое количество нерешенных проблем, затрудняющих установление достоверности происхождения потомства. Это можно объяснить рядом причин объективного и субъективного плана, таких как низкая культура ведения зоотехнической работы, ошибки в записях, подкидывание ягнят высокомолочным маткам или утратившим потомство от маломолочных, многоплодных маток, использование при осеменении баранов-пробников, семени разных баранов-производителей, подмена животных или их перемещение без ведома селекционера, утрата номерных знаков (по данным Э. А. Ата-Курбанова, (1978. 1986) они сохраняются лишь у 5-40 % животных) . Все это приводит к тому, что процент недостоверных записей в овцеводстве составляет от 5 % до 50 % и более (Бухарина, Егоров, 1970; D. О. Schmid, 1971; С. А. Казановский и др., 1979, 1985, 1991, 1994; F. Zur, 1977, 1979; Н. С. Марзанов, 1991; М. И. Утина, 1996; В. А. Мороз и др. 1996,1997, 1998; Л.Н. Чижова и др., 2001). В тоже время каждый процент недостоверных записей снижает эффективность селекции на 1,72 % (В. И. Иовенко, 1987), а 5% является критической величиной для рентабельности (Р. Грамль, 1985).
В настоящее время имеется четыре метода проверки достоверности происхождения племенных животных.
Первый метод заключается в использовании антиэритроцитарной сыворотки. Он позволяет установить происхождение в 80-87 % случаев. Отрицательной стороной является то, что для контроля достоверности происхождения животного в момент проверки должны быть живыми его родители.
Второй метод заключается в использовании ДНК полимеразнои цепной реакции (ПЦР). Метод отличается высокой точностью, позволяет установить происхождение в 98-100 % случаев (Л. А. Калашникова и др., 1997; А. Н Звада, 1997; В. И. Глазко и др., 2001), но не имеет широкого распространения в силу слабой обеспеченностью лабораторий кадрами и оборудованием.
Третий метод заключается в определении групп крови исследуемых животных, то есть выявлении эритроцитарных антигенных факторов с помощью стандартных моноспецифических сывороток (реагентов). Истинное отцовство по этому методу устанавливается в 96 % случаев. Положительной чертой этого метода, кроме высокой точности, является то, что: можно проверить достоверность происхождения при отсутствии живых родителей; метод применим на ранних стадиях онтогенеза, так как почти все антигенные системы эритроцитов уже сформированы к моменту рождения; возможность массового исследования поголовья в небольшой промежуток времени.
Недостатками метода являются: длительный и трудоемкий процесс получения реагентов, необходимость исследования в течение 2- 3-х суток с момента отбора образцов.
Следует отметить, что выделяемые факторы крови у овец передаются как простые признаки Менделя, присутствие которых доминирует над их отсутствием. В связи с этим серологическими тестами невозможно дифференцировать гомозиготность от гетерозиготности у животных (Н. С. Марзанов, 1991).
Четвертый метод - использование полиморфизма белков и ферментов крови. Происхождение устанавливается в 95 % случаев.
В настоящее время в основу паспортизации овец положен комплексный метод тестирования их по группам крови и полиморфным системам белков и ферментов крови. Так как они обнаруживаются в раннем возрасте и неизменны в течение жизни животного. В основу использования полигенных систем крови для проведения генетической экспертизы достоверности происхождения положен кодоминантный характер наследования групп крови, аллелей белков. Вследствие этого потомки могут быть носителями только тех генетических показателей, которые выявлены у родителей (С.А. Казановский, 1984).
Сопоставлением генотипов предполагаемых отца и матери, легко установить, соответствует ли фактическое происхождение потомков теоретическому (таблица 3).
Генетический спектр крови овец различных пород
При проведении первого опыта определяли живую массу ягнят при рождении, в 4, б, 8 месячном возрасте, настриг поярковой шерсти, проводили опыт по оплате корма продукцией (6-8 мес.).
На основании полученных данных, используя методические рекомендации ВНИИОК (1984, 1994, 2001)/62;63;64/, проводили экспертизу достоверности происхождения молодняка и генетико-статистический анализ исследуемых популяций. В первом опыте изучали взаимосвязь иммуногенетических параметров крови и продуктивных качеств молодняка овец. Во втором - взаимосвязь аллелей полиморфных систем белков и ферментов крови и биохимического статуса у коз и их потомства.
Биометрическую обработку проводили на компьютере Pentium-Ill с использованием программ Exel и БИОСТАТ.
Так как в овцеводстве на протяжении длительного времени широко применяется искусственное осеменение и от баранов получают в сотни и даже тысячи раз больше потомства, чем от маток, по мнению М. И. Утиной (1996) 80-90 % успеха в улучшении продуктивности стад принадлежит баранам-производителям, а остальные 10-20 % маткам.
Исследованиями ряда ученых (С.А. Казановский, 1991, Глазко В.И., 1995, Иовенко В.Н., 1998) установлено, что длительная селекция приводит к образованию специфического уклада генов, обусловливающих синтез групп крови и полиморфных систем (генофонд), характерного для каждой породы, популяции.
Исходя из этого нами был изучен генетический спектр баранов-производителей опытной станции (табл. 4) пород манычский меринос, советская мясошерстная, северокавказская мясошерстная, использованных в опыте, по пяти системам групп крови (А, В, С, Д, R) и четырем системам полиморфных белков, ферментов крови (трансферрин - Tf, гемоглобин - НЬ, арилэстераза - AEs, щелочная фосфатаза - Ар).
По общему количеству и концентрации аллелей выявлены значительные различия среди баранов разных пород, заключающиеся в том, что, в зависимости от породной принадлежности, в крови баранов одни и те же эритроцитарные антигены и аллели локусов полиморфных систем имели либо высокую концентрацию, либо низкую, либо отсутствовали (табл. 4)
Антигенный спектр крови баранов северокавказской породы представлен высокой концентрацией антигенов АаиАЬ (0,66) в А - системе. Высокой концентрацией антигена Bi, низкой - Be, Be 1, Bg (0,33) и полньм отсутствием антигенов Вс и ВЬ. Низкой концентрацией антигена Da и достаточно высокой антигена R. Отмечена равная частота встречаемости аллелей А и Д (по 0,33), В и С (0,167) в локусе трансферрина, высокая - аллелей В локусов гемоглобина и сывороточной арилэстеразы (по 0,833), аллеля С локуса щелочной фосфатазы.
Достаточно своеобразен антигенный спектр эритроцитов баранов советской мясошерстной породы, отличительной особенностью которого является высокая концентрация антигенов Aa, Da (no 1,0), Bi (0,66) и полное отсутствие антигенов - ЛЬ, Bel, Be, Bg, R. Что касается полиморфных систем белков и ферментов крови, то выявлена высокая концентрация аллелей - А и В локуса трансферрина (по 0,333), В - в локусах гемоглобина щелочной фосфатазы (по 0,833). Равное распределение аллелей в локусе сывороточной арилэстеразы.
В крови баранов породы манычекий меринос установлено присутствие почти всех эритроцитарных антигенов (кроме ВЬ) системы В с наивысшей концентрацией антигенов Be, Bi, Bg (0,50-0,66). В локусе трансферрина выявлена высокая концентрация аллеля А (0,500) и полное отсутствие аллеля В. Следует отметить, что у всех трех групп баранов производителей отсутствовал аллель Е локуса трансферрина.
Для генетического спектра крови овцематок (табл. 5), использованных для межпородного скрещивания, характерна высокая частота встречаемости антигенов Aa, Ab, Bb, Be, Bi, Da, низкая - Be, Bd, Bg, Ca антигенов. В локусе трансферрина выявлена высокая концентрация аллелей А, С, Д и низкая - аллеля Е. В локусах гемоглобина и сывороточной арилэстеразы наибольшая частота встречаемости была у аллеля В. В локусе щелочной фосфатазы наиболее часто встречался аллель С.
Продуктивность потомства овец различных породных групп с учетом антигенных факторов их крови и индекса генетического сходства родительских пар
У потомства произошедшего от баранов породы тексель отмечались большие колебания в уровне продуктивности у носителей отдельных антигенов, но достоверной разницы выявлено не было. Однако носители антигенов - Be, Da и R превосходили своих сверстников носителей - Ab, Вд, Ві по живой массе при отбивке и приросту живой массы. Наибольший настриг шерсти был у носителей антигенов Bd, Be и R.
У чистопородных потомков наибольшая живая масса при рождении была у носителей АЬ - антигена. Большая живая масса при отбивке и прирост живой массы выявлен у носителей Ab, Вд, Da и R - антигенов, меньшая у носителей - Bd, Be, Са, но разница была недостоверной. Лучшая шерстная продуктивность отмечалась у носителей Аа и Da - антигенов.
При изучении взаимосвязи между типами трансферрина и продуктивностью (табл. 11) было установлено, что наибольшая живая масса при рождении потомков северокавказских баранов была у носителей фенотипов АА и AD в сравнение с носителями - АВ, BD и CD. В тоже время большую живую массу при отбивке и прирост живой массы имели носители фенотипов АА и АВ, меньшую носители - BD. По шерстной продуктивности достоверных различий не выявлено, хотя более высокий ее уровень отмечался у носителей фенотипа CD.
Среди потомков баранов советской мясошерстной породы наибольшая живая масса при рождении была у носителей фенотипа трансферрина BD и CD (единичный случай). Большая живая масса при отбивке была у носителей фенотипов АА, BD, CD и DD в сравнение с носителями - АВ, AD и ВВ. Носители трансферрина АА и BD достоверно (Р 0,05) превосходили носителей фенотипа ВВ по приросту живой массы. Кроме этого, в сравнение со средней по группе, более низкие прирост живой массы был у носителей AD фенотипа трансферрина.
Среди потомков баранов породы тексель наибольшую живую массу при отбивке имели носители трансферрина М и CD, а прирост живой массы был выше у носителей CD. В отношении шерстной продуктивности аллели трансферрина были нейтральными.
Таблица 12 У чистопородных потомков меньшую живую массу при рождении имели носители трансферрина CD, но при отбивке у них отмечается превосходство над сверстниками по живой массе и приросту живой массы.
При изучении взаимосвязи между типами гемоглобина и продуктивными качествами (табл. 12) было установлено, что среди потомков баранов северокавказской породы носители фенотипа гемоглобина АА превосходили своих сверстников, носителей - АВ и ВВ, по живой массе при рождении, а так же - по настригу шерсти. Большую живую массу при отбивке и прирост живой массы имели животные гомозиготные по аллелю В, гетерозиготные особи занимали промежуточное положение.
У потомков баранов советской мясошерстной породы большую живую массу при рождении и отбивке имели носители гемоглобина АВ. Однако они уступали по настригу шерсти и приросту живой массы сверстникам носителям фенотипа ВВ.
Носители фенотипов АВ и ВВ среди потомков баранов породы тексель почти не отличались друг от друга.
Среди чистопородных ягнят гетерозиготные особи превосходили гомозиготных по живой массе при рождении и настригу шерсти. По живой массе при отбивке и приросту живой массы носители фенотипов АА и АВ превосходили сверстников носителей ВВ.
При изучении взаимосвязи между типами сывороточной арилэстеразы и продуктивными качествами (табл. 13) установлено, что у молодняка произошедшего от северокавказских баранов носители фенотипа НВ превосходят носителей - ВВ по живой массе при рождении и настригу шерсти, но уступают им по живой массе при отбивке и приросту живой массы.
