Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 5
1.1. Биотехнологические показатели качества спермы бьпсов производителей и факторы их определяющие 5
1.1.1. Генотипическая обусловленность биотехнологических показателей 6
1.1.1.1. Влияние породы на качество спермы быков -производителей 6
1.1.1.2. Влияние линии на качество спермопродукции 7
1.1.1.3. Индивидуальные различия бьпсов по показателям спермы 8
1.1.2. Оплодотворяющая способность спермы и факторы, влияющие на нее 10
1.1.3. Паратипические факторы, влияющие на качество спермы 15
1.2. Методы оценки качества спермы 18
1.2.1. Морфологические методы 19
1.2.2. Биофизические методы 22
1.2.3. Биохимические методы 22
1.3. Криоконсервация спермы быков 23
1.3.1. Отбор бычков для племпредприятий 25
1.3.2. Кормление, содержание и режимы использования быков 26
1.3.3. Разбавление и охлаждение спермы 28
1.3.4. Замораживание спермы 30
1.3.4.1. Замораживание спермы в полимерных соломинках 31
1.3.4.2. Замораживание спермы в гранулах 32
1.3.5. Оттаивание и использование семени 33
2. Материал,методика и методы исследований 36
3. Собственные исследования 40
3.1. Биотехнологические признаки спермопродукции быков-
производителей и их изменчивость 41
3.2. Пригодность спермы к замораживанию 50
3.3. Воспроизводительная способность спермы быков-производителей.58
3.4. Взаимосвязь между признаками спермы быков-производителей 63
3.5. Повторяемость признаков спермы 73
Выводы 78
Предложения 80
Библиографический указатель использованной литературы 81
Приложения
- Влияние породы на качество спермы быков -производителей
- Паратипические факторы, влияющие на качество спермы
- Пригодность спермы к замораживанию
- Взаимосвязь между признаками спермы быков-производителей
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время основными задачами, стоящими перед животноводством, являются увеличение объемов, повышение качества и снижение себестоимости производимой продукции.
В основе интенсификации скотоводства лежит селекционно-племенная работа, и вопросы, касающиеся отбора и оценки быков, приобретают особую актуальность, потому что именно производители, в связи с внедрением искусственного осеменения, занимают особое место в процессе совершенствования генетического потенциала разводимых пород по племенным и продуктивным качествам. Выполнение этой задачи имеет большую важность pi значимость, т.к. использование спермы быка, не прошедшего должную проверку, может нанести непоправимый ущерб генофонду целой популяции.
Для массового улучшения племенных и продуктивных качеств разводимой в Российской Федерации черно-пестрой породы скота широко использз'ется крупномасштабная селекция с использованием генофонда выдающихся в племенном отношении производителей как отечественной черно-пестрой породы, так и близкородственных импортных пород скота, таких как голштинская, голландская, красно-пестрая голштинская и др.
В последние годы, для получения выдающихся производителей -лидеров породы применяется генетическая инженерия, в частности трансплантация эмбрионов. Однако до настоящего времени еще в недостаточной мере исследованы вопросы биотехнологии спермы быков-производителей в зависимости от генетических и средовых факторов. Изучению этих вопросов, на примере популяции быков в ФГУП «Невское» по племенной работе и посвящены наши исследования.
Цели и задачи исследований. Целью настоящей работы являлось изучение спермы быков-производителей, ее воспроизводительной способности и пригодности к замораживанию. Для выполнения поставленной задачи изучалось влияние породной и линейной принадлежности, генотипа, возраста, сезона года на следующие показатели: биотехнологию нативной спермы; пригодность к замораживанию семени быков; воспроизводительные способности криоконсервированной спермы; селекционно-генетические параметры.
Новизна исследований. Впервые проведены комплексные исследования параметров биотехнологии нативной спермы, ее пригодность к замораживанию и воспроизводительная способность криоконсервированного семени в зависимости от генотипа и других факторов. Определены селекционно-генетические параметры изучаемых признаков.
Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая значимость исследований состоит в том, что определены биотехнологические и воспроизводительные способности быков-производителей в зависимости от разных факторов. Практическая значимость заключается в том, что полученные данные по породной и линейной принадлежности, генотипу, возрасту, сезону года могут быть использованы для планирования использования производителей ФГУП «Невское» по племенной работе.
Основные положения, выносимые на защиту. Влияние генотипических и фенотипических факторов на: биотехнологию нативной спермы быков-производителей; пригодность разбавленного семени к замораживанию; воспроизводительные способности криоконсервированной спермы; селекционно-генетические параметры вышеперечисленных показателей.
Влияние породы на качество спермы быков -производителей
Многие ученые отмечали влияние генотипа быков на их воспроизводительные способности. Так, О.Щеглов, В.Григорьев (1968), F.Louda (1976), утверждают, что наилучшими качественными показателями спермы характеризовались быки, дававшие среднесуточные приросты живой массы 1000... 1200 г. При более низких приростах качество спермы снижалось. Этими же авторами приводятся данные о том, что лучшие эякуляты были получены от быков, матери которых давали 4500...5500 кг молока за лактацию.
Е.Никиткина, Б.Завертяев (1998), пишут, что индивидуальные различия показателей качества спермы быков были гораздо выше, чем межлинейные. Авторами установлено, что наибольшей изменчивостью характеризуются объем эякулята, оплодотворяющая способность спермы, количество спермодоз в эякуляте. С.Брагинец (1998) в ан&тогичных исследованиях подтверждает эти данные. ПСохатский (1996) установил зависимость воспроизводительных качеств бычков от возраста их матерей. Так, наилучшие показатели наблюдались у бычков, матерями которых являлись полновозрастные коровы.
Многими учеными исследовалась зависимость между живой массой быков и показателями их спермопродукции (Завертяев Б., 1978; Рустенов А., 1990; Волгина В., Махмуд Сулейман А., 1990; Кузнецов В., Климец Н., Мякошина Л., 1992; Алифанов В., Алифанова Д., Хромов П., 1999; Горобец Г., 1999; Сохатский П., Гавриленко М., 2000). Однако наличие достоверной взаимосвязи между изучаемыми признаками не было обнаружено.
Интересные данные были получены исследователями о взаимосвязи репродуктивной функции быков-производителей со строением их семенников. S.Adrich (1976), установил, что репродуктивные качества молодых быков можно прогнозировать с достаточно высокой долей вероятности по развитию семенников в возрасте шести месяцев. G.Coultier (1976), выявил положительную корреляцию между размерами семенников и количеством спермопродукции, и между эластичностью семенников и качеством спермы.
С. Турчанов (1998); Г.Медведев, С.Турчанов (2000) установили высокодостоверную положительную взаимосвязь между морфологическим развитием, размерами и массой половых желез быков с качественными и количественными показателями спермопродукции. Авторы предполагают, что эти показатели могут быть использованы для прогнозирования племенной ценности быков в раннем возрасте и повышение эффективности их отбора по плодовитости.
В.Коробко (1990) считает, что главная причина выбраковки производителей - отсутствие предварительной селекции по качеству спермы.
В.Алифанов, С.Алифанов, С.Волкова (1999) сообщают, что наибольшую ценность при интенсивном использовании представляют производители, обладающие не только высокими племенными качествами, но и хорошей воспроизводительной способностью. Быки-производители, получившие по результатам оценки по качеству потомства одинаковые категории и допущенные к племенному использованию, должны быть разграничены по уровню воспроизводства
Оплодотворяемость маток зависит от многих факторов: породы, возраста, упитанности животных, их продуктивности, размера стада, системы содержания, сезона года, условий проведения искусственного осеменения, состояния половых путей и др. (Мороз Л., Корбан Н., Шапиев И., 1982; Волохов Т., 1984; Середин В., 1994; Матвеева Г., Грачев В., 2001).
Индивидуальные особенности быков
Оплодотворяющая способность спермы быков-производителей играет чрезвычайно важную роль в скотоводстве. Бык, имеющий высокую племенную ценность, но с низкой оплодотворяющей способностью не сможет оставить после себя достаточное количество потомков, чтобы полностью реализовать свой генетический потенциал.
Кроме того, использование таких быков приводит к удлинению сервис-периода у коров, увеличению расход спермопродукции, недополучению молока и прочее, что влечет за собой дополнительные и порой немалые расходы для хозяйства.
Быков-производителей по оплодотворяющей способности можно разделить на три группы: низкоплодовитые (менее 50 %), среднеплодовитые (50...70%) и высокоплодовитые (более 70%). Н.Корбан (1976), сравнивала качество спермы быков с нормальной и низкой оплодотворяющей способностью и выявила, что по объему эякулята, концентрации, активности сперматозоидов до и после замораживания показатели были практически идентичны. Однако при щггоспектрофотометрическом анализе было установлено, что в спермиях быков с низкой оплодотворяющей способностью содержалось намного меньше ДНК, вследствие нарушения в процессе сперматогенеза. Этим и объясняется пониженная оплодотворяемость.
P.Humbolt, I.Denis (1986), в своих исследованиях подтверждают данные о влиянии генетических аномалий на снижение оплодотворяющей способности спермы быков, и отмечают, что от качества спермы может зависеть и ранняя эмбриональная смертность. Данные В.Григорьева, Т.Поляковой, О.Щеглова (1968); R.Everett, J.Tailor, B.Bean (1986); R.Everett, B.Bean (1986) также согласуются с вышеизложенным материалом. Г. Михеева, Н. Яковлев, А. Митюков (1987) в своих исследованиях выявляют снижение оплодотворяющей способности на 17...20% у быков транслокации 1/25. В. Алифанов (1993), предлагает разграничивать быков-производителей по уровню оплодотворяющей способности при одинаковых племенных категориях. G.Coulter (1976), выявил связь между эластичностью семенников и оплодотворяющей способностью.
Паратипические факторы, влияющие на качество спермы
Одним из важнейших паратипических факторов, от которого зависит множество функций организма животных, является кормление.
При недостаточном кормлении в организме молодых бычков может нарушаться развитие различных органов и их функционирование. Интенсивность выращивания оказывает влияние на рост и развитие семенников, количественных и качественных показателей спермопродукции (Бровко Н., Пузан Г., 1984; Дидковский Н., 1984; Сирацкий И., 1996).
А.Рустенов, В.Панфилов, В.Столбов (1989), при исследовании влияния витаминных добавок на воспроизводительные способности быков черно-пестрой породы установили зависимость качества спермы от наличия в рационе витаминов С и В2.
А.Шиловский (2001), проводя анализ сохранности молодняка крупного рогатого скота и его последующей продуктивности, делает вывод, что большее влияние на эти признаки оказывают кормление и условия содержания.
Т.Виллу (1975), установил, что от бычков опытной группы, нормы кормления которых были увеличены на 30%, сперму начали получать на 14 суток раньше, и по качеству спермопродукции они превосходили животных из контрольной группы. Подобные данные были получены и другими исследователями (Hall R., 1978; Прохоренко П., Михайлов Д., 2000).
На качество спермы могут влиять условия, при которых она получена, как-то: температура и влажность воздуха в манеже, санитарная обработка производителя, поведение подставного животного, опыт и умение техников по взятию и бычников, подготовка оборудования, технология разбавления и криоконсервации (Наук В., 1984; Барабаш В., Масенко И.. 1985; Недава Л, 1989; Преображенский О., 1998).
М. Ковалев (1990), утверждает, что обработка разбавителей постоянным магнитным полем благотворно действует на сохранение биологических свойств спермиев. Их активность после оттаивания на 0,9...1,6 балла выше, чем в контроле. Браковка спермы после криоконсервации снижается на 29 %. Телята, полученные от коров осемененных такой спермой, отличаются повышенной энергией роста.
В. Шестаков (1999); В. Шестаков, Л Жебровский (2001), изучали U толерантность быков по репродуктивной функции к космогеофизическим факторам. Ими были получены следующие результаты: в фазу полнолуния наблюдается повышение активности спермы при достоверной разности относительно других фаз луны как в целом по группе быков, так и по каждой линии в отдельности за весь период использования.
В среднем объем эякулята по всей рассматриваемой группе быков достоверно увеличивался в фазу полнолуния по сравнению с фазой новолуния, как за весь период, так и в разрезе каждого года хозяйственного использования в отдельности. На протяжении всего периода использования выявляется четкая закономерность увеличения объема эякулята в фазу полнолуния и последней четверти вне зависимости от линейной принадлежности быков-производителей.
Несмотря на отрицательную корреляцию, существующую между объемом эякулята и концентрацией спермиев, по большинству линий в фазу полнолуния была выявлена равная или повышенная концентрация сперматозоидов.
Авторы рекомендуют использовать быков-производителей в фазу полнолуния более интенсивно и снижать рабочую нагрузку в другие фазы Луны. Значительное влияние на репродуктивную функцию оказывает сезон года. Этот вопрос в научной литературе рассматривался достаточно широко (Савкин В., Решетов А., 1984; Parkinson Т., 1985; Исламова С.,1993; НикиткинаЕ., Завертяев Б., 1998).
В. Шестаков, А. Лобов (1981) изучали особенности изменения показателей спермопродукции у быков-производителей черно-пестрой породы с различными типами трансферрина в зависимости от сезона года. Из данных следует, что увеличение таких показателей как объем эякулята, общее число спермиев в эякуляте, концентрация сперматозоидов у быков всех генотипов наблюдается в основном в летний период. По мнению авторов, это связано с продолжительным световым днем, с более длительным и активным моционом, а также насыщенным в витаминном отношении рационом.
По данным Е. Никиткиной (1999), анализ сезонной изменчивости некоторых показателей спермопродукции показал, что объем эякулята, количество сперматозоидов и число спермодоз в эякуляте выше в весенний период. Это, по мнению автора, связано с андрогенной активностью быков.
В. Кононов, О. Дьякевич (1997), приводят данные о том, что семя взятое зимой обладает более высокой биологической полноценностью и рекомендуют для снижения доли семени низкого качества сокращать частоту взятия спермы летом.
Пригодность спермы к замораживанию
Одной из причин снижения качества спермы (в особенности ее пригодности к длительному хранению) является развитие в ней бактериальной микрофлоры. Получить сперму, полностью свободную от бактерий, практически невозможно, но совершенная биотехнология, содержание в чистоте помещений, самих животных и, особенно их половых органов, снижают риск бактериальной загрязненности спермы до минимума и повышают ее оплодотворяющую способность (Жебровский Л., 2002).
В исследованиях нами была изучена пригодность спермы быков-производителей к замораживанию. Мы определяли количество семени, недопущенного к разбавлению, а также брак замороженного.
В ФГУП «Невское» по племенной работе к разбавлению допускается сперма белого цвета с желтоватым оттенком, без присутствия в ней гноя (желтых или бурых сгустков), крови, мочи и хлопьев, с подвижностью выше 7,5 баллов и концентрацией сперматозоидов ни ниже 0,8 млрд/мл. Замороженное семя регулярно исследуют по следующим показателям: - определение общего количества микроорганизмов - микробное число в 1 куб. см спермы; - определение коли-титра в 1 куб. см спермы; - наличие патогенных и условно патогенных микроорганизмов: эн-теропатогенные эшерихии, сальмонеллы, ps. aeruginosa, рг. vulgaris, грамотрицательные кокки, staph, aureus, str. faecalis, str. pyogenes, анаэробы; - наличие патогенных грибов При превышении санитарно-ветеринарных норм бракуется вся партия семени, полученная из одного эякулята.
В табл. 8 приведены данные о браке семени в зависимости от породной принадлежности быков-производителей.
Из табл. 8 видно, что по объему нативного семени, полученному от одного производителя, лидерами были производители лимузинской породы (470,7 мл), а аутсайдерами - голштинские быки (429,8 мл). Отход нативного семени, непригодного к разбавлению, был наибольший у черно-пестрых быков - 52,22 мл, что составило 11,41 % от общего объема спермопродукции, а самый низкий у лимузинов - 14,57 мл и 3,09 % соответственно. От каждого производителя, в среднем, было заготовлено 11378 спермодоз. Значения этого признака у быков черно-пестрой, голштинской и айрширской пород варьировало в пределах 10873...11908 доз, значительно уступая лимузинам (16385 спермодоз), что объясняется низким отходом нативного семени и высокой концентрацией сперматозоидов у последних и, следовательно, большей степенью разбавления спермы.
Брак замороженного семени варьировал: биологический - от 0,3 у айрширов до 4,4 % у лимузинов, а санитарный от 0,4 до 10,3 %, и был наибольший у быков черно-пестрой породы.
Далее нами была изучена пригодность семени к замораживанию в зависимости от возраста Нас интересовало, в каком возрасте быки продуцируют сперму, наиболее пригодную для криоконсервации и последующего использования. Данные о пригодности спермы к замораживанию в зависимости от возраста приводятся в табл. 9.
Из данных табл. 9 видно, что наибольший объем семени был получен от быков в возрасте 2-3 лет (557,1 мл в год на одного производителя). Это объясняется тем, что в этом возрасте животных стараются использовать с максимальной нагрузкой с целью выполнения современных селекционных программ, рассчитанных на заготовление от одного производителя 10 - 15 -20 - 25 - 30 - 35 - 40 тысяч спермодоз.
Минимальный общий объем спермопродукции был у молодых бычков в возрасте до 1-го года (63,6 мл), у которых воспроизводительная функция еще не вполне сформирована и они только начинают входить в возраст промышленного использования.
Отмечается значительное снижение доли непригодного к разбавлению семени с возрастом: от 38,05 % у молодых бычков до 3,96 % у животных старше 5-ти лет.
От полновозрастных быков было заготовлено, в зависимости от группы, от 7761 до 13615 доз. Биологический брак варьировал от 0,5 % у быков 4-5 лет до 4,5 % у молодых бычков. Санитарный брак был несколько выше (7,9 % в среднем по поголовью).
На показатели спермопродукции оказывает влияние и сезон года, что связано с разной длиной светового дня и сменой рациона Данные о пригодности спермы к замораживанию в зависимости от сезона года представлены в табл. 10.
Взаимосвязь между признаками спермы быков-производителей
Понятие «коэффициент повторяемости» обозначает повторение значений какого-либо признака у одного и того животного или группы животных на протяжении жизни. Чем больше варьирует признак, тем меньше будет показатель повторяемости и тем труднее оценить селекционное качество животных по разовым показателям. Коэффициент повторяемости позволяет решать различные генетико-селекционные вопросы: - он позволяет оценивать генотипическое разнообразие в популяции (стаде, группе и т. д.); - с его помощью можно производить раннюю оценку животных по разовым определениям селекционируемого признака; - по коэффициенту повторяемости можно судить, следует ли вводить поправки признака на влияние возраста, кормление и др.
В наших исследованиях была определена повторяемость признаков спермы в разных группах быков-производителей. Коэффициенты повторяемости объема эякулята, концентрации, подвижности сперматозоидов и оплодотворяющей способности криоконсервированного семени быков разных пород приведены в табл. 25.
Анализ табл. 25 показывает, что степень повторяемости объема эякулята и концентрации у быков-производителей всех пород варьировала от средней до высокой (rw = 0,362...0,896), подвижности - от низкой до средней (rw= 0,024...0,574). Самой низкой была повторяемость оплодотворяющей способности (rw = 0,051... 0,152).
Среди всех пород самые высокие коэффициенты повторяемости по комплексу признаков оказались у айрширских производителей и составили по объему эякулята rw= 0,860...0,896, концентрации rw= 0,629...0,753, подвижности rw = 0,098...0,498, оплодотворяющей способности rw= 0,152. Оценивая повторяемость признаков спермы в разные возрастные периоды, мы установили, что у черно-пестрых и айрширских быков коэффициенты корреляции, в большинстве случаев, были выше в возрасте 1 и 2, а у голштинских 2 и 3 года. В отдельных случаях (объем эякулята, концентрация спермы у айрширов и концентрация у черно-пестрых производителей), повторяемость имела значительной и между 1-ми 2-м годами жизни.
Дальнейшие исследования были направлены на изучение признаков семени быков разных линий голштинского происхождения. Полученные данные приведены в табл. 26. Анализ данных табл. 26 показывает, что у быков линии Вис Бэк Айдиал можно с большой долей вероятности в первые годы жизни прогнозировать, какой объем эякулята и концентрация спермы у них будет в более зрелом возрасте.
У быков-производителей линии Монтвик Чифтейн по всем показателям во все возрастные периоды наблюдается слабая положительная и отрицательная взаимосвязь. Коэффициенты повторяемости признаков спермы у черно-пестрых быков в зависимости от их кровности по голштинской породе представлены в табл. 27.
Из данных табл. 27 видно, что ранняя оценка будет наиболее эффективна среди быков с кровностью по голштинской породе 31/32 и выше. Корреляция как между смежными (1 - 2 и 2 - 3 года), так и между последовательными (1 -3 года) возрастными периодами по объему эякулята, концентрации и подвижности у них была значительной (г = 0,784...0,915). Среди остальных групп быков-производителей (кровность 7/8 и 15/16) ранний прогноз проявления признаков спермы будет менее успешным.
В результате проведенных исследований было установлено, что с достаточно высокой степенью вероятности у быков айрширской породы, производителей линии Вис Бэк Айдиал и черно-пестрых, с долей кровности по голштинской породе 31/32 и выше можно в первые годы использования прогнозировать такие признаки спермопродукции как объем эякулята, концентрацию и подвижность сперматозоидов. Данные по оплодотворяющей способности нельзя считать достаточно объективными из-за возможного влияния на нее значительного числа паратипических факторов.
