Введение к работе
Актуальность темы
Насыщение рынка продовольствия качественными продуктами отечественного производства в достаточном объёме невозможно без интенсификации животноводства, где одной из составляющих является эффективная селекция. Сегодня уже ни у кого не вызывает сомнения эффективность использования генетических маркёров, таких как группы крови, биохимические белки, ферменты, а также новых маркёров, выявляемых с помощью ПЦР-анализа (полиме-разная цепная реакция). Применение такой маркерной технологии в селекции позволяет выявлять генетические дефекты и прогнозировать генетический потенциал продуктивности животных сразу после рождения.
Любая популяция находится в постоянном движении. Происходящие селекционные процессы в стадах и популяциях за счёт миграции генов, их элиминация в силу разных обстоятельств, а также возникающие мутации и рекомбинации изменяют их генотипическую структуру. Один из методов, позволяющих контролировать эти процессы — иммуногенетический (Сердюк, 2003; Тихонов, 1967, 1991; Тихонов, Жучаев, 2008; Сухова и др. 1979, 1987, 1992; Деева, 2002).
С использованием ДНК-маркёров возможна массовая оценка генетического материала на наличие желательных аллельных сочетаний генов, связанных с продуктивностью и наследственными заболеваниями. Проблема скрининга племенной продукции сейчас, в условиях интенсивного завоза племенных животных из-за рубежа, особенно актуальна. Это в первую очередь относится к таким широко распространённым наследственным заболеваниям у крупного рогатого скота, как дефицит лейкоцитарной адгезии (BLAD), комплексное уродство позвоночника (CVM); у свиней — стрессовый синдром (RYR-1) (Зиновьева, Эрнст, 2006; Эрнст, Жигачёв, 2006; Глазко и др., 2001; Калашникова и др., 1999).
Всё вышеизложенное свидетельствует об актуальности проводимых исследований в области популяционной генетики, а также изменчивости, наследуемости и связей между генетическими маркёрами с хозяйственно полезными признаками животных, что позволит более эффективно использовать их потенциал для совершенствования системы крупномасштабной селекции.
Цель и задачи исследований
Изучить генотипические особенности крупного рогатого скота и свиней по группам крови с учётом их породной принадлежности,
а также хозяйственно полезные признаки и частоту мутаций с использованием иммуно- и молекулярно-генетических исследований. В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:
дать антигенную характеристику по группам крови популяций, типов, линий крупного рогатого скота разных пород в Западной Сибири и установить их генетическое сходство и различие;
исследовать влияние англеризации на изменение антигенной структуры красной степной породы;
оценить генофонд по группам крови свиней разных пород в Западной Сибири;
изучить изменчивость генетических параметров разных пород, популяций и типов свиней крупной белой породы;
установить влияние пород ландрас и кемеровской на формирование генофонда кемеровского заводского типа КМ-1;
проанализировать продуктивные качества крупного рогатого скота и свиней с учётом их генотипических особенностей;
определить частоты генотипов и аллелей гена каппа-казеина и их связь с молочной продуктивностью коров разных пород;
- изучить частоты встречаемости аллелей и генотипов гена
H-FABP (ген белка, связывающий жирные кислоты) у свиней раз
ных пород Сибири и выявить зависимость хозяйственно полезных
признаков от его генотипов;
оценить уровень генетического груза у производителей крупного рогатого скота и свиней;
определить возможность использования реакций РГЗТ (гиперчувствительности замедленного типа) и РДСК (реакция длительного связывания комплемента) для выявления воспроизводительных качеств хряков, иммуносовместимости родителей и прогнозирования препотентности производителей.
Научная новизна
Установлены иммуногенетические особенности по группам крови чёрно-пёстрой, красной степной, англерской, симментальской, герефордской пород крупного рогатого скота Западной Сибири.
Выявлены отличия по полиморфизму локусов групп крови и индексу генетического сходства у свиней пород крупная белая, ландрас, кемеровская, пьетрен и заводского типа КМ-1. Получены новые данные о связи важнейших продуктивных качеств животных с гетерозиготностью, индексом генетического сходства, экологической валентностью.
Методом ПЦР-ПДРФ-анализа геномной ДНК определены частоты встречаемости аллельных вариантов и генотипов каппа-казеина и показано влияние его генотипов на молочную продуктивностью коров чёрно-пёстрой породы.
Изучен полиморфизм гена FABP и определён комплексный генотип по локусу H-FABP и D-FABP, позволяющий при отборе и подборе повысить многоплодие и массу гнезда при отъёме, понизить толщину шпика у свиней крупной белой породы.
Выявлена частота мутаций в гене CD-18 у быков-производителей чёрно-пёстрой породы, гена RYR-1 и наличие ретровирусов у свиней пород Сибири.
Показано, что использование реакции гиперчувствительности замедленного типа позволяет дифференцировать животных с наличием аутоантител к сперматозоидам, приводящих к ухудшению спермопродукции и повышающих частоту патологических гамет. Свиноматки, толерантные к антигенам спермы и крови, имеют самую высокую сохранность поросят.
Теоретическая и практическая ценность работы
Полученные результаты исследований расширяют теоретические и практические аспекты совершенствования селекционно-племенной работы в молочном скотоводстве и свиноводстве за счёт использования новых методов оценки генетического потенциала животных. Выявленные генетические особенности по группам крови могут использоваться при мониторинге селекционных и микроэволюционных процессов в популяциях, типах, стадах, линиях и разработке стратегии сохранения их биологического разнообразия.
Полученные сведения о полиморфизме гена каппа-казеина создают возможность совершенствовать чёрно-пёструю и красно-пёструю породы скота в направлении повышения качества молока и его технологических свойств для сыроварения. Показаны преимущества коров, несущих генотип ВВ гена каппа-казеина, по удою и содержанию белка в сравнении с другими его генотипами. Увеличение доли животных, несущих в геноме желательные аллельные варианты генов, приводит к увеличению производства белковомо-лочной продукции.
Данные по молекулярно-генетическим исследованиям (ПЦР-ПДРФ) быков-производителей на носительство мутации BLAD-синдрома и полиморфизма гена каппа-казеина учитываются при комплектовании племпредприятий Новосибирской и Омской областей. Тестирование хряков-производителей на наличие мутации гена
RYR-1 позволяет снижать генетический груз и находит применение в племенных хозяйствах и фермах по разведению свиней.
Теоретически доказана возможность и определены основные направления использования иммунологических методов для прогнозирования воспроизводительных способностей и препотентно-сти производителей, а также подбора пар для получения продуктивного, жизнеспособного потомства свиней.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены на V съезде Всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н.И. Вавилова (Москва, 1987); научно-практической конференции, посвященной 60-летию ВНИИ генетики и разведения сельскохозяйственных животных (Санкт-Петербург, 2000); научно-практической конференции «Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика» (Кемерово, 2002); Международной научно-практической конференции (Новосибирск, 2003); Международной научно-практической конференции: Сибирь, Монголия, Казахстан (5-я, Абакан, 2002; 8-я, Новосибирск, 2005; 10-я, Улан-Батор, 2007); Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию зооинженерно-го факультета Новосибирского государственного аграрного университета (Новосибирск, 2006); Международной научно-практической конференции (Барнаул, 2006); Межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 85-летию СибНИВИ-ВНИИБТЖ (Омск, 2007); заседании президиума Россельхозакаде-мии (п. Краснообск, 2008).
Работа являлась составной частью программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг. по теме: «Разработать системы генетического мониторинга и программы разведения сельскохозяйственных животных на основе молекулярно-генетических исследований генофонда пород, типов, линий и кроссов» и на 2005-2010 гг. по теме: «Установить генетическую гетерогенность популяций сельскохозяйственных животных и разработать комплексную систему оценки наследственных качеств племенных животных на основе использования генетических маркёров и ДНК-технологий», утверждённых МСХ РФ. Исследования проводились согласно тематическому плану и госрегистрации № 01820081223 (1981-1985 гг.), № 01870092609 (1986-1990 гг.).
Положення, выносимые на защиту:
установлена дифференциация и изменчивость пород, типов, отдельных популяций крупного рогатого скота и свиней по локусам групп крови и молекулярно-генетическим маркёрам;
комплекс аллелей и генотипов маркерных генов является критерием характеристики генофонда сельскохозяйственных животных разных пород, типов, линий в Западной Сибири;
уровень генетического разнообразия и комбинационная изменчивость в стадах животных Западной Сибири в условиях ограниченной панмиксии является следствием внутрипородной миграции генов и селекционных приёмов;
средний уровень гетерозиготносте, коэффициент гомозиготносте и их соотношение, а также гетерозиготность в отдельных системах различались между породами и стадами Западной Сибири и были слабо связаны с продуктивностью животных;
генетические системы групп крови имели противоречивый характер связи с продуктивностью. Изученные ДНК-маркёры более объективно отражали связь с определёнными количественными признаками животных в некоторых породах свиней и крупного рогатого скота, разводимых в условиях Западной Сибири;
частота мутаций у сельскохозяйственных животных зависит от.породной принадлежности и предшествующей селекции;
воспроизводительные способности маток и хряков, а также препотентность производителей зависят от иммунологической совместимости или антигенного сходства половых клеток (сперматозоиды) и соматических (лейкоциты), определяемых по РГЗТ и РДСК.
Публикации результатов исследований
По теме диссертации опубликовано 44 научные работы, в том числе в журналах, рекомендованных ВАК: «Генетика», «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», «Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук», «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», «Свиноводство», «Зоотехния», одной монографии и других изданиях.
Объём и структура диссертации
Диссертация изложена на 301 странице компьютерного текста, включает введение, обзор литературы, собственные исследования и их обсуждение, выводы, практические рекомендации. Работа иллюстрирована 101 таблицей и 13 рисунками. Библиографический список включает 543 наименования, в том числе 148 иностранных авторов.
