Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 14
1.1. Биологически активные вещества кормов и их использование в молочном скотоводстве 14
1.1.1. Воспроизводительные качества молочных коров и их взаимосвязь с интенсивностью использования и факторами кормления 14
1.1.2. Биологическое действие кормов на продуктивность животных 21
1.1.3. Микроэлементы и окислительные ферменты 29
1.1.4. Окислительные ферменты кормов и лактационно-воспроизводительные качества сельскохозяйственных животных 42
1.1.5. Происхождение, значение и зоотехническая обусловленность ферментов молока 46
1.1.6. Качество молока и молочных продуктов в зависимости от специфичности кормления высокопродуктивных коров 51
1.1.7. Кормление как фактор регуляции естественной резистентности коров к заболеваниям 56
1.2. Селекционное значение ферментного статуса крови 69
1.2.1. Характеристика наиболее важнейших ферментов крови молочного скота 69
1.2.2. Использование крови в интерьерных исследованиях и генетическая обусловленность ее ферментного уровня 72
1.2.3. Изменчивость показателей ферментов у животных 81
1.2.4. Уровень ферментов крови и показатели продуктивности крупного рогатого скота 92
2. Комплексное изучение использования ферментов в молочном скотоводстве и характеристика экспериментальных хозяйств 102
3. Использование окислительных ферментов кормов при детальном балансировании рационов высокопродуктивных коров 111
3.1. Методика проведения исследований 111
3.2. Активность окислительных ферментов в кормах 129
3.3. Определение оптимума в уровне активности окислительных ферментов в рационах коров и его влияние на молочную продуктивность, воспроизводительные качества и физиологическое состояние 131
3.4. Продуктивность, воспроизводительные качества коров и технологические свойства молока при изменении уровня окислительных ферментов в рационе 141
3.5. Роль окислительных ферментов пастбищной травы в повышении лактационной деятельности коров 151
3.6. Изменение активности оксидаз в молоке под влиянием зоотехнических факторов 157
3.7. Значение полифенолоксидазы и пероксидазы кормов в профилактике субклинических форм кетозов и маститов 160
3.7.1. Влияние окислительных ферментов рационов на снижение заболеваемости коров кетозом 161
3.7.2. Активность окислительных ферментов в рационе и субклинические формы маститов 164
3.8. Экономическое обоснование рационов с оптимальным уровнем активности полифенолоксидазы и благоприятным соотношением окислительных ферментов 166
Заключение по главе 169
4. Роль окислительных ферментов крови при отборе высокопродуктивных животных 172
Заключение по главе 195
5. Использование трансаминаз, щелочной фосфатазы и амилазы сыворотки крови при селекции плановых пород молочного скота европейского севера России 197
5.1. Биохимический статус ферментов сыворотки крови ведущих молочных пород крупного рогатого скота по результатам массовых исследований 197
5.2. Влияние фенотипических факторов на уровень активности ферментов сыворотки крови у коров изучаемых пород 205
5.3. Наследуемость ферментов сыворотки крови у молочного скота плановых пород Европейского Севера России 211
5.4. Оценка интерьерных качеств молочной продуктивности коров с использованием ферментов сыворотки крови 215
5.5. Зависимость продуктивности голштинского и чёрно-пёстрого скота от уровня ферментов сыворотки крови 222
5.6. Селекционное использование ферментов крови при совершенствовании генофонда чёрно-пёстрого скота 237
5.7. Продуктивность животных одного генотипа с учётом разного уровня метаболизма крови 246
5.8. Прогнозирование молочной продуктивности коров с использованием ферментов сыворотки крови в их раннем возрасте 252
Заключение по главе 264
6. Экономический эффект селекционного использования ферментов сыворотки крови при отборе у молочного скота 268
Выводы 275
Предложения 279
Библиографический указатель использованнойлитературы 281
Приложения 357
- Воспроизводительные качества молочных коров и их взаимосвязь с интенсивностью использования и факторами кормления
- Определение оптимума в уровне активности окислительных ферментов в рационах коров и его влияние на молочную продуктивность, воспроизводительные качества и физиологическое состояние
- Влияние окислительных ферментов рационов на снижение заболеваемости коров кетозом
- Оценка интерьерных качеств молочной продуктивности коров с использованием ферментов сыворотки крови
Воспроизводительные качества молочных коров и их взаимосвязь с интенсивностью использования и факторами кормления
Воспроизводительная функция как важнейшая и, безусловно, рефлекторная реакция организма контролируется комплексом нейрогуморальных механизмов, в особенности гипоталамо-гипофизарной системой. При этом гормоны ядер гипоталамуса через аденогипофиз влияют на систему гонадотропинов. В деятельности гипоталамо-гипофизарного комплекса, как указывает А.Сысоев [533], гонадотропинам гипофиза отводится роль посредников, передающих импульсы из гипоталамуса на исполнительную систему - гонады.
В настоящее время установлено, что гормоны регулируют последовательность и характер биохимических реакций, обеспечивают непрерывность обмена веществ, осуществляя воспроизводительную функцию самок [106].
Как указывает Г.Зверева [196], стремление получить от коров большое количество молока за их сравнительно короткую жизнь в определенной мере входит в противоречие с их воспроизводительными качествами. По данным немецких ученых повышение надоя на 1000 кг молока в среднем снижает воспроизводительную функцию животных на 10%. На этот прогноз указывают также материалы М.Гельберта, И.Рамазанова и др.[111]. По данным Л.Смирновой [511], повышение надоя коров с 2...3-х тыс кг за лактацию на каждые 1000 кг молока ведет к удлинению сроков первого осеменения после отела на 6...8 сут, снижению их оплодотворяемости на 6... 10%, увеличению индекса осеменения на 0,2...0,3 и продолжительности сервис-периода на 12... 15 сут.
Эта ситуация особенно обостряется при неполноценном кормлении животных. Именно гипофиз более усиленно продуцирует гормоны, возбуждающие функцию молочной железы с одновременным ослаблением ФСГ и СГ. На это указывают данные Ф.Гарькавого, Е.Коротковой [ПО], Б.Завертяева [187],
М.Липского, Е.Бекиш [312], а также А.Шубина и с соавт. [603, 604]. Напряженный уровень физиологических и обменных процессов, обеспечивающих высокую молочную продуктивность, как утверждают В.Даровских, Н.Кондрашова и др. [136], приводит к некоторому подавлению половой активности у животных.
В исследованиях С. Ефименко [174] установлена отрицательная корреляционная связь между продолжительностью сервис-периода и надоем за 305 сут лактации на уровне: -0,12...-0,19; апо данным Л.Смирновой [511] коэффициент ) і этой взаимосвязи составляет: -0,99.
Большинство исследователей отмечает антагонизм между интенсивностью лактации у коров и функцией их воспроизводства [206, 511, 519, 525]. В то же время В.Буш [79], а также K.Stemmler и S.Bach [712] свидетельствуют о том, что в хозяйствах с хорошими условиями кормления животных рост молочной продуктивности не всегда сопровождается торможением половой функции животных.
По данным Е.Ильинского [206], P.Dzinn, R.Below [656], а также W.Hansel, w E.Conveg [671] погрешности в кормлении животных могут существенно влиять на их воспроизводительные качества как через нарушение обмена веществ и гормональных связей между гипофизом, яичниками и молочной железой, так и непосредственно воздействуя на образование яйцеклеток, процесс оплодотворения, имплантацию и эмбриогенез. При этом имеются значительные индивидуальные различия у животных, особенно у рекордисток. При наивысшей молочной продуктивности у животных в ряде случаев не наблюдается снижения их воспроизводительных качеств.
В научной литературе имеются данные гармоничного сочетания высокой молочной продуктивности с нормальными воспроизводительными качествами коров [88, 402, 469]. Не случайно, как отмечает Г.Туников [550]коэффициент воспроизводительной способности животного во многом зависит от его пожизненного надоя. В.Матрос, И.Примакин [337] приводят убедительные данные о том, что осеменение коров в целях лучшей их результативности должно проводиться с приходом животных в охоту в период после достижения высшего суточного удоя.
По новозеландским данным, которые охватывают 69 тыс. осеменений [119], следует, что оплодотворяемость у коров от первого осеменения, проведенного через 30,40,50 и 60 сут после отела, составляла соответственно 31, 42, 49, 54%. При этом 62% животных оплодотворилось после осеменения в течение 60.. .90 сут после отела.
Таким образом, при осеменении животных в более поздние сроки половой цикл у них стабилизируется, а уровень оплодотворяемости значительно повышается. При этом W.Thatcher, C.Wilcox [715] по результатам десятилетних данных было показано, что коровам, не пришедшим в охоту в первые 30 сут после отела, в конечном счете требуется больше осеменений для оплодотворения, чем животным, которые пришли в охоту в этот же период.
Продуктивные и воспроизводительные качества молочных коров во многом зависят от интенсивности обменных процессов в их организме. Они могут положительно изменяться вследствие биологически полноценного кормления. Поэтому необходимо знать специфическое действие кормовых средств на физиологические функции организма, в частности на воспроизводительную деятельность, поскольку в случае алиментарного бесплодия нарушается оплодотворение или прикрепление зародыша [698].
Многие исследователи наиболее биологически полноценным кормом считают зеленый. Скармливание его, как показали опыты, обеспечивало нормальное воспроизводство и хороший раздой [153]. С.Будтивис, Г.Жилинскас и др.[71], Дж.Грашуис [125], З.Кирюшина [229], Ю.Максимов [330], П.Пакенас [405] и П.Слагсволд [496] указывают на желательное введение зеленых кормов в рацион коров в период их половой активности и стельности. Сейчас общепризнанно, что гонадотропное действие свойственно наряду с
зеленой массой также таким кормам, как картофель и сахарная свекла. Опытами Ю.Максимова [329] установлено, что при кормлении животных корнеплодами у них наблюдается специфическое возбуждение, несколько повышается температура тела, частота дыхания и пульса. Такое состояние благоприятствует проявлению у коров половой охоты, при этом не снижается и оплодотворяющая способность животных.
Определение оптимума в уровне активности окислительных ферментов в рационах коров и его влияние на молочную продуктивность, воспроизводительные качества и физиологическое состояние
В настоящее время создано и успешно развивается учение об окислительных ферментах. В.Скворцовым [481, 482, 484...488] в лаборатории физиологии сельскохозяйственных животных института физиологии имени И.П.Павлова Академии Наук СССР было проведено испытание в 262-х опытах приготовленных экстрактов из 33-х различных видов растений, а также их смесей с определенным видовым составом. При внутривенном введении и последующей проверке результатов инъекции на операционном столе путем смотровых лапора-томий было обнаружено гонадотропное действие. На яичниках у животных наблюдались овуляция, образование геморрагических фолликулов, а также увеличение размеров самих яичников и более усиленный рост фолликулов по сравнению с контрольными данными.
В последующих опытах было показано, что распространенное мнение об антагонизме гонадотропной инкреторной деятельности половой системы и секреции молочных желез является не вполне обоснованным. В ходе исследований установлено, что с введением гонадотропнодействующих препаратов из растений наблюдается усиление секреции молока. При этом изменяется не только функциональное состояние, но и структура секреторной ткани молочных желез и яичников. У контрольных же животных не отмечается активного состояния секретирующей ткани молочной железы.
Одновременно эти данные позволили прийти к убеждению, что гонадо-тропный эффект не обязательно был связан с зеленой частью растений, поскольку им обладают и клубни картофеля. Аналогичных явлений от введения препаратов витаминов А, В, С, Д, Е и РР, а также эстрогенов у животных обнаружено не было.
В дальнейшем увеличение дозировок водных растворов активных препаратов и соков растений при выпаивании животным в 15...30 раз по сравнению с дозами при внутривенном введении уже через 100 час позволило получить на яичниках ясный эффект гонадотропного действия.
Последующие разнообразные физико-химические исследования гонадо-тропнодействующих препаратов растений по отношению к влиянию высокой и низкой температуры, высушивания, растворимости, ферментов желудочно-кишечного тракта показали отличие их от гонадотропных гормонов передней доли гипофиза.
Анализ 131-го вида растений с последующим приготовлением и проверкой их препаратов на животных привел к заключению, что активное гонадотропное действие на яичники дают те виды растений, которые содержат окислительный фермент полифенолоксидазу. У тех же растений, которые обладают активностью фермента пероксидазы, а также в натуральном соке, которых отсутствуют оба фермента, гонадотропного действия на яичники животных не отмечается.
Полифенолоксидаза является медь-протеидом. Активной группой в этом соединении является вещество небелкового характера, то есть медь. Этим полифенолоксидаза отличается от пероксидазы, активным компонентом которой является железо.
Проведенный анализ содержания микроэлемента меди в препаратах растений, содержащих фермент полифенолоксидазу и гонадотропнодействовавших на животных, показал, что в них содержание меди в 2,5 раза выше по сравнению с контролем. Эти, а также исследования, в которых установлено, что уксуснокислые и сернокислые соли меди усиливают освобождение гонадотропного гормона гипофизом, и привели к заключению, что в растениях веществами, гонадотропнодействующими на животных, являются водорастворимые органические соединения меди - продукты распада полифенолоксидазы, поступающей в организм вместе с растениями.
Путем специальных экспериментов с разрушеним гипофиза был исследован и механизм действия гонадотропноактивных препаратов растений. Уста 44 новлено, что они действуют последовательно через центральную нервную систему (гипоталамус) на гонадотропную функцию гипофиза.
В последующих опытах Н.Москвина [375, 489, 490], Ю.Кривенцова [274] и И.Смирнова [491, 492, 502] под руководством проф. В.Скворцова было обнаружено положительное влияние кормов, содержащих фермент полифенолокси-дазу, не только на генеративные органы быков, хряков, коров и свиноматок, но и на усиление молочно-секреторной деятельности у высокопродуктивных коров и свиноматок. Масса полового аппарата подопытных свиноматок была на 32%, а масса яичников на 34% выше, чем у контрольных животных [В.Скворцов, 483].
В дальнейших исследованиях Н.Москвин и Ю.Кривенцов [374] показали, что включение в рацион свиноматок сырого картофеля за 1....2 мес. до их покрытия способствовало лучшему морфологическому и гистологическому строению яичников и многоплодию свиней-матерей и их дочерей.
В опытах на высокопродуктивных коровах установлено, что фермент по-лифенолоксидаза влияет на молочную продуктивность. При этом большое значение имеет уровень активности этого фермента в рационе [376]. Установлено, что наиболее сильно недостаток полифенолоксидазы сказывается на самых высокопродуктивных коровах [491]. В этих условиях наблюдается изменение интенсивности обмена веществ, повышается оплодотворяемость. Животные значительно раньше приходят в охоту после отела и в основном осеменяются с первого раза [502]. При увеличении активности фермента полифенолоксидазы отмечаются более высокие суточные удои коров.
Вместе с тем следует отметить, что оптимальный уровень активности фермента полифенолоксидазы был установлен только Н.Москвиным в зимне-весенних рационах быков-производителей (25...30 тыс.ед.). Другими же исследователями оптимальный уровень этого фермента установлен не был. В их исследованиях показана тенденция увеличения продуктивности и воспроизводи 45 тельных качеств животных при повышенных дозах полифенолоксидазы по сравнению с отсутствием ее в кормах.
Влияние окислительных ферментов рационов на снижение заболеваемости коров кетозом
Исследования показали, что при повышении фермента полифенолоксидазы в 1-м зимнем опыте на 40,3...79,9 тыс.ед. наблюдалось соответствующее снижение содержания кетоновых тел в моче на 19,5.. .25,9%. В качестве исходной в этом случае была активность 58,7 тыс.ед. В заключительный период опыта при снижении активности полифенолоксидазы в рационе до 10,2 тыс.ед. содержание кетоновых тел в моче у всех 3-х групп коров в 4...5 раз превысило физиологическую норму [15, 89, 97, 279, 289]. Между активностью полифенолоксидазы в рационах и содержанием кетоновых тел в моче отмечается отрицательная корреляция (-0,514+0,080) при Р 0,999. Чем выше в рационах активность фермента полифенолоксидазы, тем меньше у животных показатель ацетонемии.
Во 2-м зимнем опыте проводились исследования по влиянию активности полифенолоксидазы и ее отношения к пероксидазе на показатели кетонурии, кетонемии и кетолактии. Результаты анализов представлены в табл. 39.
Снижение уровня содержания кетоновых тел в крови при переходе с пониженной активности полифенолоксидазы и соотношения окислительных ферментов на повышенную происходит главным образом за счет снижения содержания ацетона и ацетоуксусной кислоты. Этих веществ содержалось в 4-5 раз меньше, и их количество в условиях оптимальной активности полифенолоксидазы и благоприятного соотношения окислительных ферментов соответствовало общепринятой физиологической норме.
Заслуживает внимания тот факт, что и со снижением активности фермента пероксидазы в летних рационах наблюдается повышение содержания кетоновых тел в молоке и моче. В результате сопоставления содержания кетоновых тел в молоке и моче с активностью пероксидазы в рационах были вычислены коэффициенты корреляции между этими показателями. Связь между активностью пероксидазы в рационах и содержанием кетоновых тел в молоке была в первой группе: - 0,752±0,072 при Р 0,999, во второй: - 0,690±0,085 при Р 0,999 и в третьей - 0,700±0,083 при Р 0,999. С показателем кетоновых тел в моче эта корреляция оказалась также отрицательной (-0,863±0,041) при Р 0,999.
Полученные в наших исследованиях результаты подтверждают данные Л.Червякова [576] о том, что при содержании кетоновых тел в крови, превышающем 11... 12 мг%, они обнаруживаются в моче, а при увеличении числа кетоновых тел в крови больше 14,5... 17 мг% отмечается резко положительная реакция на содержание их в моче и молоке.
Таким образом, снижение уровня активности и соотношения окислительных ферментов в рационах высокопродуктивных молочных коров может являться одним Из факторов, способствующих нарушению обмена веществ. В этих условиях процессы ферментации кормов и расщепления клетчатки в рубце животных протекают ненормально, при этом образуется большое количество масляной и уксусной кислот, которые, как отмечают В.Аликаев, Л.Замарин и др. [15], организмом не утилизируются, а превращаются в ацетоуксусную и бе-та-окси-масляную кислоты. Накопление кетоновых тел, как указывает П.Солдатенков [514], до определенного уровня проходит без заметных клинических признаков, однако, при этом возникают существенные изменения биохимических процессов обмена веществ. Кетоновые тела нарушают окислительные процессы, угнетая ряд ферментов, и вследствие этого нарушается дыхание клеток. И.Шарабрин [587] указывает, что отсутствие заболеваемости коров маститом является показателем высокого уровня обмена веществ у животных. Данные об изменении числа долей вымени с субклиническими формами маститов во 2-й серии зимних опытов представлены в табл. 40. Из представленных материалов видно, что в предварительный период, когда для всех животных использовались рационы с активностью полифенолоксидазы 7,6 тыс.ед., наблюдалось увеличение числа встречаемости долей вымени с субклиническими формами маститов, особенно в 1-й опытной группе. После того, как животные 1 -й опытной группы были переведены на рацион с повышенной активностью полифенолоксидазы до 42,4 тыс.ед. в среднем за опытный период, число долей вымени, реагирующих на димастин, снизилось. Во время опытного периода это снижение было более чем вдвое, а в заключи 165 тельный период в результате последействия высокой активности полифенолок сидазы в опытном периоде - вчетверо. То есть резистентность к заболеванию в 1-й опытной группе все еще сохранялась. У контрольных животных, несмотря на то, что в предварительный период заболеваемость маститом была ниже по сравнению с 1 -й опытной группой, использование рационов с пониженным уровнем полифенолоксидазы в течение 3-х с половиной месяцев привело к росту заболеваемости. Особенно отмечается возрастание более чем вдвое числа положительных реакций на димастин. В летней серии опытов активность ферментов полифенолоксидазы в рационах в момент исследования молока на субклинические формы маститов снижалась от 99,6 до 46,6; а активность пероксидазы от 747,1 до 134,6 тыс.ед.
Оценка интерьерных качеств молочной продуктивности коров с использованием ферментов сыворотки крови
Важное значение для ранней диагностики молочной продуктивности коров имеют окислительные свойства их крови, которые наряду с гемоглобином и эритроцитами обусловлены также и ферментами - каталазой и пероксидазой.
В госплемзаводе «Молочное» в весенний период на коровах чёрно-пёстрой породы были проведены предварительные исследования, цель которых установить изменчивость показателей крови: числа эритроцитов, уровня активности каталазы и пероксидазы в связи с возрастом животных, их лактацией, стельностью, а также продуктивностью. За основу взяты методические указания при проведении интерьерных исследований [348].
Определение фермента каталазы в крови проводили по методике А.Баха, и С.Зубковой [347], основанной на способности каталазы разлагать перекись водорода на воду и молекулярный кислород.
В химический стаканчик емкостью 50 мл, учитывая параллельные и контрольные пробы, разливали по 5 мл дистилированной воды, 2 мл фосфатного буфера рН 7,0; 1 мл разведенной 1:1000 крови и, когда температура растворов в стаканчиках достигала 20С, прибавляли 2 мл перекиси водорода. Засекали время, опыт длился 30 мин, по истечении этого времени добавляли 5 мл 10% раствора серной кислоты для прекращения действия каталазы. О количестве разложившейся под действием каталазы перекиси водорода судили по разности количества 0,1 N раствора марганцовокислого калия, израсходованного на титрование до и после действия каталазы. При этом учитывали контрольную пробу, указывающую какое количество перекиси водорода может разложиться самопроизвольно (без фермента) при этих же условиях опыта. По количеству разложившейся перекиси водорода вычисляли каталазное число, которое показывает какое количество мг перекиси водорода разложилось 1 куб мм крови.
Количественное определение пероксидазной активности проводилось по методу Симакова [432], который основан на определении скорости реакции окисления индигокармина перекисью водорода в слабокислой среде в присутствии пероксидазы крови. Мерой активности пероксидазы является время, необходимое для окисления индигокармина.
Ход анализа: в пробирку светлого стекла к 2 мл ацетатного буфера рН 4,7 прибавляли 3 мл крови, разведенной 1:1000 (0,02 мл крови в 20 мл воды). Добавляли 2 мл воды, смешивали и прибавляли 1 мл 0,001 N раствора индигокармина. После этого в ту же пробирку отмеривали 2 мл 0,2 N перекиси водорода и смешивали. Момент внесения перекиси водорода есть начало реакции, которое отмечали с помощью секундомера. Как только синий раствор переходил через зеленый в желто-розовый, реакцию окисления считали законченной (отсчет проводили по секундомеру). Изменение окраски наблюдали в проходящем и отраженном свете на белом фоне. Пероксидазную активность крови выражали в с, необходимых для обесцвечивания индигокармина. Ошибка данного метода составляла не более ±5%.
В результате проведенных исследований установлено, что окислительные свойства крови зависят от возраста животных. Число эритроцитов у первотелок выше, чем у нетелей. После 1-го отела их число снижается и в последующем примерно остается на одном уровне (п=51; 5,201±0,152 млн в 1 мм крови).
Кроме того, с возрастом животных связана и активность окислительных ферментов крови. Если у нетелей активность каталазы была 2,265±0,072 мг% (п=9), то у коров (п=75) она составила 2,399±0,069 мг%. Пероксидазная активность крови была соответственно 15,600±0,720 с и 17,452+0,699 с. Изменение активности каталазы, как свидетельствуют данные табл. 43, отмечено и в разрезе лактации. Полновозрастные животные отличаются наивысшим индексом фермента (Р 0,99).
Исследования показали, что в процессе стельности достоверных различий в числе эритроцитов не обнаружено, в то же время активность каталазы у холостых коров ниже, чем у стельных (d =0,240 мг%). В первые 3 мес. стельности у животных уровень каталазы резко повышается (d =0,243 мг%; Р 0,99), а к 4-5-му мес. беременности вновь снижается до исходного уровня. В ходе лактационной деятельности число эритроцитов и активность пероксидазы в весенний период достоверно не изменялись. Активность же каталазы (рис. 8) до 7-го мес. лактации повышается с 2,261±0,070 до 2,517+0,121 мг%, а затем снижается до уровня, отмеченного в сухостойный период.
В исследованиях было установлено, что уровень изучаемых ферментов связан с показателями молочной продуктивности коров. У более жирномолочных животных (табл. 44) отмечены повышенная каталазная активность крови и число эритроцитов по сравнению с менее жирномолочными, как по первой, так и по полновозрастной лактации.
Проведенный анализ показал, что коровы, отнесенные к известным в чёрно-пёстрой породе генеалогическим линиям Аннас Адема 30587, Роттерда Пауля 36498, Танталуса 203 СГ-15, Анштурма 53 СВГ-52 и Примуса 59 СВГ-53, имели достоверные различия по числу эритроцитов и каталазной активности крови.
