Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Промышленная гибридизация в рыбоводстве (литературный обзор)
Глава 2. Материал и методы исследований 17
Глава 3. Результаты исследований
3.1 Исследования морфологических и биологических особенностей
3.1.1 .Характеристика родительских групп
3.1.1.1. Экстерьерные показатели 25
3.1.1.2. Репродуктивные показатели самок 26
3.1.2. Характеристика потомства
3.1.2.1. Экстерьерные и интерьерные показатели 28
3.1.2.2. Тестирование личинок 32
3.1.2.3. Тестирование сеголетков 36
3.1.2.4. Исследование пластического обмена 39
3.2. Сравнительная рыбохозяйственная оценка 52
3.2.1. Эмбриональное развитие 53
3.2.2. Выращивание сеголетков 53
3.2.3. Зимовка рыб 56
3.2.4. Выращивание двухлетков 64
3.2.5. Оценка гетерозисного эффекта 67
3.2.6. Расчет интегрального показателя рыбоводной оценки 70
Заключение 73
Выводы и рекомендации 76
Список литературы 78
Приложения 107
- Репродуктивные показатели самок
- Исследование пластического обмена
- Выращивание сеголетков
- Расчет интегрального показателя рыбоводной оценки
Введение к работе
Гибридизация является важнейшим резервом повышения продуктивности сельскохозяйственных животных, включая и рыб.
В карповодстве широкое использование получили гибриды, получаемые от скрещивания культурного карпа с амурским сазаном. Основным ценным свойством этих гибридов является высокая жизнеспособность, особенно четко проявляющаяся при неблагоприятных условиях среды [15, 80, 98,101,106,108].
В лаборатории генетики и селекции рыб ВНИИПРХ были осуществлены работы по созданию генетически маркированной линии амурского сазана (АСМ) [57, 94], имеющую систему маркеров, позволяющих контролировать ее генетическую чистоту.
В связи с подготовкой к апробации нового селекционного достижения потребовалось детальное его исследование и, в первую очередь, определение эффективности его скрещивания с карпом.
Целью настоящей работы было изучение рыбоводно-биологических свойств промышленных гибридов, полученных при скрещивании производителей генетически маркированной линии амурского сазана с карпом. В соответствии с этим в задачи исследований входило:
Дать морфологическую характеристику и исследовать показатели плодовитости (самок) генетически маркированной линии АСМ
Исследовать биологические свойства и провести рыбохозяйственную оценку гибридов, полученных от скрещивания АСМ с карпом
Изучить особенности проявления гетерозисного эффекта на различных этапах развития и при различных условиях выращивания рыб.
Определить степень устойчивости гибридов к стрессовым факторам.
5. Исследовать особенности накопления и расхода питательных ве ществ и энергии гибридами в осенний и зимний периоды.
6. Определить технологические особенности выращивания гибридов. Работа выполнена в лаборатории генетики и селекции ВНИИПРХ в 2003-
2005 гг. Являясь диссертационной, она в то же время входила в тематический план научно-исследовательской работы лаборатории.
Репродуктивные показатели самок
Первые исследования по гибридизации карпа с волжским и тапараванским сазанами были проведены в 30-е годы прошлого столетия. Гибриды обладали сравнительно быстрым темпом роста и высокой выживаемостью, особенно при неблагоприятных условиях выращивания [9, 107, 115, 180]. Последующие исследования в этой области показали, что наиболее эффективным является использование для скрещивания самок карпа с самцами амурского сазана [108, 112, 113].
Впервые скрещивание амурского сазана с галицийским карпом было проведено В. С. Кирпичниковым в 1939 году [98]. После войны были возобновлены исследования по скрещиванию этого подвида сазана с различными породами карпа. В результате проведенных исследований была показана повышенная жизнестойкость и зимостойкость гибридов [15, 98, 106, 108, 114, 144, 145]. Как отмечает В. С. Кирпичников [101], гибриды карпа и амурского сазана обладают сильным гетерозисом по росту на начальных этапах выращивания. Лучшие результаты проявляют гибриды, у которых в качестве материнской линии используется культурная форма карпа. В мальковый период по скорости роста рыбы гибридных комбинаций значительно превосходят родительские формы. Эти различия особенно сильно проявляются при пониженной температуре и неблагоприятных условиях выращивания. Гибриды по сравнению с карпом имеют большую устойчивость к ряду заболеваний [97, 220]. С возрастом эффект гетерозиса снижается.
В период зимовки у гибридов более, чем у карпа снижается интенсивность обмена [15, 52,108,113, 182]. Они меньше расходуют запас питательных веществ и поэтому лучше выживают. Гибриды по сравнению с карпом обладают лучшей поисковой способностью и начинают питаться при более низкой температуре воды. В целом, скорость роста у гибридных сеголетков была на 10-40% выше, чем у карпа [80, 101, 181,119, 204, 218,219]. Реципрокная комбинация гибридов (сазан х карп) в опытах проявляла более низкую скорость роста и выживаемость.
Установлена высокая эффективность промышленного скрещивания самцов амурского сазана с самками немецкого карпа в условиях индустриального тепло-водного хозяйства Дальневосточного региона [172, 173]. Промышленные гибриды значительно опережали сазана по скорости роста, начиная с недельного возраста. Эффект гетерозиса с возрастом снижался, составляя 73,4% у товарных сеголетков и 17% у двухлетков.
Гибридизация карпа с амурским сазаном была использована при формировании исходных селекционных стад для выведения некоторых пород карпа в нашей стране. Так, ропшинский карп, обладающий высокой зимостойкостью и хорошим темпом роста, несет в себе 60-75% наследственности амурского сазана [8, 10, 71, 72, 73, 75, 76, 77, 104, 109, 116,131,132, 147, 158, 159, 178,191, 215].
В конце 80-х годов прошли государственное испытание и зарегистрированы в качестве новых пород парский и сарбоянский карпы, при создании которых в исходных скрещиваниях участвовал амурский сазан. Парский карп, имеющий до 50% наследственности амурского сазана, обладает высокой плодовитостью, высоким темпом роста и повышенной выживаемостью [16, 18, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 33, 45, 48, 49, 50, 90, 174]. Эти же свойства сохранились и у созданного впоследствии внутрипородного типа парского карпа - Московского чешуйчатого карпа [17, 28, 29, 31, 32, 59]. Сарбоянский карп, имеющий до 70% наследственности амурского сазана, также отличается повышенной плодовитостью, выносливостью и жизнестойкостью, хорошо переносит дефицит кислорода [125].
Как видно из вышеизложенного обзора, проблемам гибридизации и получения гетерозисного эффекта у промышленных гибридов первого поколения в рыбоводстве уделяется много внимания. В ряде случаев показана высокая эффективность промышленного скрещивания. Однако, как подчеркивает М. А. Анд-рияшева [7], прежде чем рекомендовать новые гибридные комбинации для промышленного выращивания, необходимо провести достаточно углубленные исследования, позволяющие оценить их рыбохозяйственные качества, установить степень преимущества гибридов перед обеими родительскими формами, а также условия для их максимального проявления.
Как отмечалось выше, ВНИИПРХом создана генетически маркированная линия амурского сазана (АСМ), которую предлагается оформить в ближайшее время в качестве селекционного достижения. В связи с этим перед нами была поставлена задача проведения всесторонних исследований промышленного скрещивания этих рыб с культурным карпом. Основное внимание при этом уделено особенностям проявления гетерозисного эффекта на различных стадиях онтогенеза и при различном технологическом режиме выращивания и зимовки рыб, с тем, чтобы конкретизировать условия, при которых использование гибридов будет более эффективным по сравнению с обычным карпом.
Исследования проведены в период с 2003 по 2005 гг. во Всероссийском научно-исследовательском институте пресноводного рыбного хозяйства на прудах Центральной экспериментальной базы (ЦЭБ) «Якоть» (Московская область, 1-я зона рыбоводства).
Материалом для исследований послужили производители генетически маркированной линии амурского сазана (АСМ) в сравнении со среднерусским карпом (линия ЗУ-НК), а также различные возрастные группы (от личинок до двухлеток) реципрокных комбинаций их гибридов: АСМ х ЗУ-НК и ЗУ-НК х АСМ.
На Центральную экспериментальную базу ВНИИПРХ личинки амурского сазана были завезены из рыбхоза «Пара» Рязанской области в 1975 году. В местных условиях рыбхоза амурский сазан прошел несколько поколений воспроизводства.
Исследование пластического обмена
Можно видеть, что в основной период роста рыб при летних оптимальных температурах четких различий по средней массе между генетическими группами обнаружить не удалось. Колебания массы (от 20 до 28 г) были, скорее всего, случайными и связаны в основном с различной численностью рыб, сохранившихся к началу опытов в пруду, что привело к их различной плотности на единицу площади. В тоже время в химическом составе тела между группами наблюдались определенные отличия. У рыб гибридных комбинаций содержание органических веществ, особенно липидов, было выше (в среднем на 13-17%), чем у родитель ских форм. Относительный уровень белка имел меньшие отличия. Различались и показатели потенциальной энергии, которые у гибридов по сравнению с родительскими группами также были выше.
В табл. 14 приведены данные второго периода экспериментов, характеризующие влияние предзимнего питания рыб смесью специализированного комбикорма и естественной пищи, а также питания только естественной пищей на рыбоводные результаты выращивания. Осеннее снижение температуры, вызвавшее замедление всех биосинтетических процессов и изменение условий питания, отразилось на интенсивности роста рыб и химическом составе их тела. Среднесуточная скорость роста по сравнению с первым периодом снизилась в 2,5-5 раз. При этом в вариантах, где рыб дополнительно подкармливали комбикормом, интенсивность их роста была выше на 40-60% по сравнению с сеголетками, питание которых было ограничено только естественной кормовой базой. Наиболее активно росли сеголетки амурского сазана, наименее - карпа. В последнем случае, как и в предшествующий период, это было связано с высокой численностью молоди карпа на единицу площади и, как следствие, недостатком пищи не восполненным комбикормом.
Прирост за опытный период массы рыб из варианта с применением комбикорма был в среднем примерно в 1,5 раза выше, чем в контроле; намного больше оказался и общий прирост продукции. Соответственно выше были рыбоводные показатели и в целом за весь вегетационный период. Рыбопродуктивность прудов в среднем по всем группам составила 1590 кг/га, в то время как контрольных -1160, т.е. на 37% выше. Несмотря на то, что в контрольных прудах рыб в осенний период не кормили, кормовые затраты в целом за сезон по ним оказались выше, чем по опытным, в среднем на 19%.
Существенные различия между опытными и контрольными вариантами отмечены и в химическом статусе (табл. 15). Рыбы, получавшие в осенний период комбикорм, содержали в теле жира в среднем на 62% больше, чем контрольные группы. Особенно существенными различия (на 74%) оказались по карпу, наименее всего (46%) - по сазану. По данным дисперсионного анализа, статистически значимыми (Р 0,99) различия в пользу опытного варианта были также по сырому протеину и по содержанию в теле рыб энергии. В конце осени в химическом составе рыб, которых дополнительно подкармливали комбикормом (опытные варианты), произошли однонаправленные изменения, выражавшиеся в достаточно ощутимом снижении содержания воды (с 78 до 76%, а в случае с карпами с 79 до 77%) и адекватном увеличении количест 43 ва сухого вещества (до 23-24%). Процесс шел, в основном, за счет повышения уровня белка и, в меньшей степени, липидов. Интересно отметить, что увеличение относительного содержания липидов у родителей было более выраженным, чем у гибридов, накопивших их к концу лета в большем количестве. Можно видеть, что в температурных условиях, существенно ниже опти мальных и ограниченном питании (контрольные варианты), у молоди как роди S тельских групп, так и гибридов, отмечен достаточно высокий прирост массы (21 33 г). Однако он обеспечивался непропорционально высоким накоплением воды (81-89%). Прирост пластических веществ на 80-90% и более шел за счет белка. На этом фоне наибольшая активность синтеза пластических веществ при наименьшем накоплении воды обнаружена у амурского сазана. При близком к карпу приросте массы (33 г) интенсивность синтеза белка и пластического материала в целом превышала таковую у карпа в 1,3 и 1,5 раза, энергии, заключенной в веществах - в 1,9 раза. У карпа в отличие от сазана, у которого был отмечен незначительный синтез липидов, энергетические потребности обеспечивались не за счет использования в обмене синтезированных липидов, а за счет липидов и углеводов, имевшихся в организме рыб до опыта. Гибридные формы при отсутствии подкормки комбикормом не показали ожидаемых преимуществ. Напротив, по сравнению с сазаном, у них отмечен в 1,5 раза меньший прирост массы (-21 г), более значительная его гидратация, в 2-2,7 раза меньшее отложение пластических веществ и использование липидов, накопленных до опыта.
Для расчета накопления (или потерь) веществ и энергии использована следующая формула [146]: N = (MtPt - MoPo)/Mo, где N - накопление веществ и энергии, г, кДж на 100 г первоначальной массы рыб; Mo, Mt и Р0, Pt - средняя масса и содержание веществ и энергии в теле рыб в начале и конце экспериментов, г, %, кДж.
В опытных вариантах в условиях достаточного питания комбикормом при незначительной доле естественной пищи в рационах интенсивность анаболических процессов у молоди родительских форм и, особенно гибридов, резко возросла. Прирост массы составил 30-58 г на 100 г массы до опыта. Накопление влаги в приросте у гибридных форм и карпа сократилось на 17-15%, у сазана - на 8%. Ее заместили пластические вещества, в основном белок и липиды. При накоплении в абсолютном выражении существенно больших количеств белка, в относительном выражении его доля в сухом веществе снизилась до 57-65% в основном за счет липидов. Сазан сохранил повышенную активность анаболических процессов. По сравнению с карпом накопление в его организме массы, пластических веществ было выше в 2 раза, энергии - в 1,8 раза. Карп не показал преимуществ и по сравнению с гибридными формами. У последних достаточная обеспеченность пищей резко активизировала процессы биосинтеза. При близком приросте массы интенсивность накопления пластического материала, особенно белка, была существенно выше, чем у карпа. Предполагавшегося у гибридов матрок-линного эффекта, т.е. сходства потомства с материнским организмом на уровне биосинтетических процессов, по результатам выполненных экспериментов не выявлено.
Выращивание сеголетков
Как показали исследования, по морфологии, комплексу рыбоводно-биологических признаков, а также по проявлению гетерозисного эффекта при скрещивании с карпом генетически маркированная линия - АСМ близка к обычному амурскому сазану.
Характерно, что преимущество гибридов проявляется уже в раннем возрасте. Личинки, полученные от скрещивания производителей АСМ с карпом имели более высокую устойчивость к стрессовым факторам и обладали повышенной активностью питания. Особенно четко эти различия проявились при неблагоприятных условиях, приведших в эксперименте к почти полной гибели личинок «чистого» карпа, в то время как определенная часть гибридов все же сохранилась.
В опытах на сеголетках гибриды по продуктивности явно преобладали над карпом, что было связано, прежде всего, с пониженным выходом последних. В то же время по сравнению с другой родительской формой - сазаном АСМ, в связи с их высокой выживаемостью и относительно хорошим ростом последних, на этой стадии преимущества гибридов не выявлено.
На втором году выращивания темп роста сазана АСМ существенно снизился. Гибриды в этом случае по продуктивности начали обгонять обе родительские формы, что привело к проявлению гетерозисного эффекта.
В отношении зимостойкости получены противоречивые, на первый взгляд, результаты. При прудовом содержании выход из зимовки у гибридов, как и у сазана АСМ, был довольно высокий. Однако, при содержании в бассейнах зимовального цеха наиболее высокая выживаемость оказалась у карпа.
Проведенными опытами показано, что гибриды по сравнению с карпом перед зимовкой более интенсивно накапливают запас питательных веществ, который они более экономично расходуют в период зимовки, что, по-видимому, обуславливает относительно большую их зимостойкость. Существенные различия в запасе питательных веществ перед зимовкой наиболее четко проявляются при недостаточном питании рыб в осенний период.
Более низкая выживаемость по сравнению с карпом у гибридов и сазана АСМ при бассейновом содержании в зимний период, по-видимому, связана с большей подверженностью этих рыб к стрессам, обусловленным присутствием человека. О повышенной стрессируемости сазана и его гибридов свидетельствует более высокая интенсивность движений жаберных крышек. Повышенная интенсивность дыхания приводит к существенному расходу запаса питательных веществ, что обуславливает более высокий отход этих рыб в период зимовки.
Интересной особенностью гибридов (как и сазана) является их большая чувствительность к таким неблагоприятным факторам, как острый дефицит кислорода и повышенное содержание в воде загрязняющих веществ (ГХЦГ). В процессе одомашнивания культурный карп, по-видимому, был вынужден приспособиться к ним. В то же время при менее остром воздействии вредного фактора, как например при хронической гипоксии (медленном снижении содержания кислорода), гибриды оказываются более жизнеспособными, что связано, очевидно, с их более высокой адаптационной способностью.
Таким образом, проведенные исследования подтвердили, что гибриды от скрещивания карпа и сазана АСМ, как правило, обладают более высокой жизнеспособностью, что обусловливает повышенную продуктивность этих рыб по сравнению с карпом. Однако при определенных условиях, например, при возникновении острого дефицита кислорода или существовании угрозы залпового сброса в водоем каких-либо загрязнений гибриды могут терять это преимущество и уступать карпу. Следует также осторожно относиться к использованию гибридов при организации зимовки в условиях бассейнового содержания, в связи с большой их подверженностью стрессам.
По большинству исследованных признаков гибриды имели промежуточное наследование. По некоторым из них (активность питания и стрессоустойчивость личинок, устойчивость сеголетков к гипоксии и др.) довольно четко проявляется матроклиния, то есть уклонение гибрида в сторону материнской формы.
По совокупности рыбоводных показателей сазано-карповые гибриды (АСМ х ЗУ-НК) имели некоторое преимущество по сравнению с реципрокной комбинацией. Однако, в связи с несравненно большей плодовитостью самок карпа, использование их в качестве материнской формы более целесообразно, и поэтому для промышленного выращивания более подходящими являются карпо-сазановые гибриды: ЗУ-НК х АСМ.
Расчет интегрального показателя рыбоводной оценки
Таким образом, в целом по итогам двух туров исследований, карповая молодь при содержании в зимовальном цехе, в отличие от зимовки в прудах, имела существенные преимущества по выживаемости перед рыбами других групп (рис. 7).
Полученные данные, на первый взгляд, противоречат широко распространенному мнению об относительно высокой зимостойкости сазана и его гибридов по сравнению с карпом. Такой феномен можно объяснить, по нашему мнению, большей подверженностью этих рыб к воздействию различных стрессов, связанных с технологическими процессами, неизбежными при содержании рыб в цеху (пересадка, сортировка, обработка рыб лекарственными препаратами, шумовые эффекты и т. д.).
Следует отметить, что молодь карпа при содержании в зимовальном цехе ведет себя спокойнее сазана и гибридов, что заметно при сравнении интенсивности двюісений их эюаберных крышек (таблица 28). По интенсивности дыхательных движений достоверно наименьшие значения отмечены у молоди карпа. Рыбы других исследуемых групп имели более высокие, близкие между собой показатели. Высокая интенсивность дыхания у молоди сазана и его гибридов, по-видимому, способствовала повышенным энергетическим затратам у этих рыб, что обусловило худшие, по сравнению с карпом, результаты зимовки в лотках цеха. Следует отметить, что из реципрокных комбинаций гибриды АСМ х ЗУ-НК обладают более спокойным поведением, о чем свидетельствует относительно меньшая (в среднем на 7,3%) интенсивность движения жаберных крышек. Соответственно, как и при зимовке в прудах, у них выше (в среднем на 10,5%, см. табл. 26 и 27) оказался и выход из зимовки. В первом туре (2004 г.) после весеннего облова годовиков исследуемых групп, помеченных разными метками (подрезанием плавников), поместили для дальнейшего совместного выращивания в 2 пруда площадью 0,15 га каждый. Во избежание зарастания меток, затрудняющего идентификацию рыб разных групп, обловы прудов проводили раньше обычного срока - в середине августа, в связи с чем средняя масса и, соответственно, общий прирост выловленных двухлетков были относительно невысокими (табл. 29). В нагульном пруду №28 к августу была достигнута общая (по всем четырем группам) рыбопродуктивность 987 кг/га, в нагульном №29 - 701 кг/га. при совместной посадке в общей рыбопродуктивности прудов
По приросту продукции они, в среднем, превосходили сазана и карпа на 4 и 50,3% соответственно, хотя по выживаемости несколько и уступили сазану. Карпы приросли хуже, чем двухлетки других групп. Определенное негативное влияние на рост карпа могло оказать присутствие в пруду чешуйчатых особей (сазана и его гибридов), отличающихся обычно повышенной конкурентоспособностью по сравнению с разбросанными карпами [97, 209, 211, 212, 213, 214]. По-видимому, немаловажное значение имел также ранний срок проведения облова (середина августа), не позволивший полностью реализовать продукционные возможности карповой группы.
Во втором туре опытов после весеннего облова рыбы разных групп были высажены в отдельные пруды, в двойной повторности. Результаты их выращивания представлены в табл. 30. Как и в предыдущем туре, выживаемость двухлетков сазана АСМ и его гибридов (в среднем 84,0%) по сравнению с карпом (63,4%) была достаточно высокой. У гибридов, особенно у комбинации АСМ х ЗУ-НК, относительно высоким был и темп роста (Км в пределах 0,155-0,162). В связи с этим сравнительно высокой оказалась и продуктивность гибридов: в среднем 1,77 т/га у скрещивания ЗУ-НК х АСМ и 1,82 т/га у реципрокной комбинации (АСМ х ЗУ-НК). Сазан АСМ на втором году резко замедлил рост (Км в среднем 0,147), что соответственно отразилось на величине продуктивности этих рыб (1,42 т/га). Карп по рыбоводным показателям хотя и уступил гибридам, однако это отставание было выражено в меньшей степени, чем в опытах при совместной посадке исследуемых групп рыб.
