Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА 8
1.1. Гистофизиология и феногенетика пигментации
шерсти 8
Биохимия меланинов 20
Пространственная организация пигмента в шерсти 22
Содержание меланина в шерсти Z6
ЭПР-спектрометрия шерсти 28
Генетика окраски у овец 34
Основные гены окраски 34
Гены модификаторы 37
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОГО НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ < 42
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА 44
Материал 44
Спектрометрия электронного парамагнитного резонанса 45
Метод химического выделения меланина 51
Светомикроскопическое исследование пигментации
волос 52
3.5. Электронномикроскопические исследования
распределения меланина в корнях волос 53
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 54
4.1. ЭПР-спектрометрические исследования волоса ка
ракульских ягнят разных окрасок,расцветок и
оттенков 54
Форма ЭПР-сигналов волоса 54
Данные о некоторых количественных параметрах ЭПР-спектра образцов волоса 73
4.2. ЭПР-спектрометрия выделенного из волоса меланина 85
4.2.1. Форма ЭПР-сигналов меланина 85
4.2.$. Параметры ЭПР-сигналов образцов выделенного
меланина 93
Изучение возможностей количественной оценки содержания феомеланина в образцах на основе ЭПР-спектрометрии волос 98
Светомикроскогаческие исследования пигментации волос 104
4.4.1. Окраски волос в зависимости от структуры
меланина - 104
4.5. Электронномикроскопические исследования пиг
ментации корней волос 123
Общая форма и структура меланосом 123
Форма и размеры меланосом 145
5. 0БСУ2ДЕНИЕ 147
Классификация окрасок каракульских ягнят по. особенностям ЭПР-сигнала волос и выделенного меланина 147
Об элементах структуры меланина в образцах
волоса каракульских ягнят 151
5.3. Феомеланосомы и эумеланосомы каракульских
плодов и ягнят 153
5.4. Некоторые спорные вопросы о природе.разных
окрасок каракульских овец в свете полученных
нами материалов 158
В Ы В О Д Ы 161
ПРЕДЛОЖЕНИЯ 162
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 164
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
Актуальность темы. Продовольственная программа СССР на период до 1990 года, выдвинутая майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, предусматривает резкое увеличение поголовья животных и птицы и повышение их продуктивности. Осуществление этих задач намечено, прежде всего, за счет дальнейшей интенсификации сельскохозяйственного производства, интеграции его с другими отраслями агропромышленного комплекса и предъявляет высокие требования к сельскохозяйственной и биологической наукам. Эти задачи должны решаться в тесном содружестве научных учреждений АН CCGP и ВАСХНЙЛ, что даст новый импульс реализации выдвинутой КПСС Продовольственной программы СССР. Современная биология с каждым шагом все успешнее проникает в самые глубины биологических процессов, в механизмы биологических явлений на молекулярном уровне.
В этой связи приобретает большую актуальность, по возможности, более раннее использование этих достижений биологии в прикладных сельскохозяйственных исследованиях, направленных на повышение эффективности селекционно-племенной работы.
Задача гибкого и эффективного селекционно-генетического управления производством цветных каракульских смушков разных окрасок в интересах удовлетворения меняющегося спроса на мировом рынке полностью не решена, в частности, из-за все еще недостаточной изученности генетики окрасок. Трудности изучения наследования окрасок связаны отчасти с отсутствием высокопроизводительных объективных методов надежной идентификации фенотипов по окраске.
В данной работе испытывались возможности решения этой проблемы с помощью применения перспективного биофизического метода ЭПР-
спектрометрии. Этот метод позволяет идентифицировать фенотип по окраске (в особенности коричневые тона, которые субъективно наиболее трудно различаются) путем установления типа и количества меланинов, определяющих окраску волоса каракуля.
Цели и задачи исследований. Целью исследований явилась попытка разработать методику ЭПР-спектрометрической диагностики разных типов меланина в волосе каракульских ягнят разных окрасок и расцветок, а также изучение возможностей использования ЭПР-спектрометрии для количественной оценки содержания меланинов в цветном каракулеводстве.
На основе этих методов ставилась задача проанализировать типы и относительное количество меланина у цветных каракульских ягнят наиболее распространенных окрасок, а также неизученных по качественному составу меланина окрасок.
Вспомогательной задачей явилось параллельное с ЭПР-спектро-метрическим сравнительное электронномикроскопическое исследование меланосом в волосяных фолликулах ягнят тех же расцветок, для сопоставления особенностей ультраструктуры меланосом и типом меланина.
Предполагалось также внести вклад в наши знания о гистофи-зиологических механизмах действия генов, регулирующих окраску каракульских овец.
Научная новизна исследований. Впервые изучены ЭПР-сигналы таких образцов волоса цветных каракульских овец как сур золотистый, бронзовый, коричневый (камбар) светлый, средний, темный и красный оттенков каракульских ягнят и ягнят породы джайдара и образцов волоса красного степного скота. Показано существование различий между феомеланином и эумеланином в волосе каракульских яг-
і І
— 6 —
нят по наличию, кроме основного, дополнительных пиков в феомела-нине, но концентрации парамагнитных центров, по характеру и степени асимметрии, по ширине и j-фактору, сформулирована методика диагностики феомеланина и эумеланина без разрушения шерсти с помощью ЭПР-сигнала, защищенная авторским свидетельством "Способ качественного определения феомеланина в шерсти животных" № 896572.
Впервые показано, что феомеланины из разных образцов шерсти отличаются по степени и характеру асимметрии и выраженности добавочных пиков. Установлено, что ЭПР-сигнал шерсти животных окрасок сур золотистый и сур серебристый бухарского породного типа, разводимых в стадах на основе поглощения черных овец, сходен с таковым черной, а не коричневой (камбар) шерсти, что не позволяет рассматривать сур золотистый как окраску, в основе которой лежит коричневая окраска (камбар). Выделение феомеланинов из шерсти с помощью кислотного гидролиза изменяет число и распределение добавочных пиков на ЭПР-сигнале феомеланина.
Практическая ценность. Разработан "Способ качественного определения феомеланина в шерсти животных", защищенный авторским свидетельством № 896572. Этот способ позволяет с помощью ЭПР-спектро-метрии проводить массовые селекционно-генетические исследования образцов шерсти с целью установления типа меланинов, входящих в их состав, когда по внешнему виду шерсти, объективная достоверная идентификация типа меланина невозможна.
Показана возможность количественной оценки содержания феомеланина на основе калибровки высокопроизводительного ЭПР-спектро-метрического метода оценки по результатам исследования небольшого числа образцов низкопроизводительным традиционным методом химического выделения меланина. Подтверждена близость природы типа мела-
нина, обусловливающая окраску сура золотистого и серебристого,что будет способствовать более правильному пониманию природы окраски сур золотистый, а следовательно более правильному ведению племенной работы с овцами этой окраски.
Реализация результатов исследований. На основе разработанного способа качественного определения феомеланина в шерсти животных уточнены типы меланина волоса ряда окрасок, расцветок и оттенков цветного каракуля, в частности, у сура золотистого, а также у коричневых разных оттенков, бурых и розовых ягнят, бронзового, разных участков поверхности тех при неоднородной окраске халили. Этот способ, разработанный и внедренный сотрудниками ВНИИКаракулеводст-ва, был применен для исследований образцов волос каракульских ягнят, разработан и внедрен совместно с сотрудниками Института экспериментальной биологии.
Основные положения диссертациит которые выносятся на защиту. Разработан ЭПР-спектрометрический метод качественного анализа меланинов, который может быть использован в массовых селекционно-генетических исследованиях в каракулеводстве, для идентификации типов меланинов в волосе ягнят. Это позволит более объективно классифицировать фенотипы по окраске и расшифровать их связь с типом пигмента
Метод основан на отличиях в ЭПР-спектре феомеланина от ЭПР-спектра эумеланина, из которых наиболее очевидным является наличие кроме основного пика дополнительных пиков, а также большая ( » на 30%) ширина сигнала Д Н.
Волосы черных ягнят, ягнят окрасок сур серебристый и сур золотистый (в том числе дистальные концы волос) имеют типичный для эумеланина ЭПР-спектр. Волосы светло-коричневых, коричневых и красных (красно-коричневых, или рыжих), а также розовых ягнят имеют
ёЛР-сигнал, характерный для феомеланина. Волосы бурых и темно-коричневых ягнят имеют ЭПР-сигнал переходного типа со слабо выраженным дополнительным пиком, а волосы дополнительно изученных для сравнения некоторых особей окраски сур бронзовый имеют феомеланин в дистальних участках волос. Меланосомы из волосяных фолликулов разных ягнят с феомеланином отличаются от эумеланосом менее вытянутой почти изодиаметрической формой и большим количеством незрелых (не до конца заполненных меланосом) форм, неправильными фестончатыми краями.
Высокий коэффициент корреляции между ЭПР-сигналом шерсти фео-меланиновых образцов и химической оценкой содержания в них феомеланина свидетельствует о возможности количественного анализа феомеланина на основе ЭПР-спектрометрии.
