Введение к работе
Актуальность. Одной из основных задач в области молочного скотоводства является получение высокопродуктивных животных, молоко которых обладает оптимальными технологическими качествами. Однако селекционная работа, базирующаяся только на классических подходах, в настоящее время не обеспечивает высокого селекционного эффекта и не удовлетворяет потребностям сегодняшнего дня.
Опыт многих стран свидетельствует о важности селекции коров по белковомолочности, так как это во многом определяет пищевую ценность молока и его технологические свойства. В связи с возрастающими требованиями рынка к качеству молочной продукции, в частности к количеству и составу молочного белка, а также к сыродельным характеристикам молока, возникает насущная необходимость в выявлении и использовании в селекции генетических маркеров, связанных с качественными признаками молочной продуктивности. Одним из таких маркеров считается тестирование животных по локусу гена каппа-казеина.
Многие исследователи, изучавшие влияние аллелей гена каппа-казеина на качество молока, обнаружили устойчивую связь аллеля В каппа-казеина с технологическими свойствами молока, а также обильномолочностью. Так, В-аллельный вариант каппа-казеина связан с наиболее коротким временем коагуляции и затвердения, соответствует лучшей консистенции и композиции сгустка при изготовлении твердых и полутвердых сыров.
Известно, что в сыроделии происходят значительные перебои в выработке сыра, связанные с низким качеством молока в переходный период (весенний), что сказывается на эффективности производства. При производстве того или иного продукта молоко должно отвечать определенным технологическим требованиям. Так, при производстве сыров, особенно твердых его сортов, большое внимание уделяется составу молока. Содержание казеина в этом молоке должно быть не менее 75%, а таких фракций, как asCn, (альфа s-казеин), (ЗСп (бета-казеин), кСп (каппа-казеин) 91% от общего его количества. Молоко должно хорошо свертываться под действием сычужного фермента, быть термостабильным, обладать хорошими синергическими свойствами и высоким выходом конечной продукции.
В селекционной работе с крупным рогатым скотом характеристика молока проводится в основном по удою, жиру и общему содержанию белка, однако полиморфизму белков молока пока не уделяется должного внимания.
В связи с возрастающими требованиями к качеству молока и молочной продукции, возникает необходимость использования в селекции генетических маркеров, связанных с признаками молочной продуктивности. В сложившейся ситуации требуется изменение в методах оценки признаков селекции животных. К классическим методам селекции животных необходимо добавить новые подходы, связанные с достижениями генетики и биотехнологии. Одним из современных методов повышения продуктивных качеств животных является маркер-вспомогательная селекция, которая опирается на молекулярно-генетические методы анализа, а именно ПЦР-ПДРФ анализ, который отличается высокой чувствительностью, быстротой, точностью и легкостью в исполнении.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является использование современных методов маркер-вспомогательной селекции ПЦР-ПДРФ и электрофорез в ПААГ для изучения молочной продуктивности и технологических свойств молока коров татарстанского типа с разными генотипами каппа-казеина в условиях Республики Татарстан. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
-
Оптимизировать технику выделения ДНК из лейкоцитов крупного рогатого скота для молекулярно-генетических исследований;
-
Оптимизировать технику ПЦР-ПДРФ для генотипирования крупного рогатого скота по гену каппа-казеина, и разработать новые способы проведения ПЦР;
-
Определить частоту встречаемости аллельных вариантов и генотипов каппа-казеина у крупного рогатого скота татарстанского типа с использованием ДНК-диагностики;
-
Изучить показатели молочной продуктивности (удой, содержание жира и белка, типы лактационных кривых) коров с разными генотипами каппа-казеина;
-
Изучить качество и технологические свойства молока коров с разными генотипами каппа-казеина;
-
Изучить качество и технологические свойства молочных продуктов, изготовленных из молока коров с разными генотипами каппа-казеина;
-
Охарактеризовать воспроизводительные качества коров с разными генотипами каппа-казеина;
-
Изучить селекционно-генетические параметры молочной продуктивности коров с разными генотипами каппа-казеина;
-
Определить экономическую эффективность использования коров с разными генотипами каппа-казеина.
Научная новизна. Оптимизирована техника выделения ДНК и техника ПЦР-ПДРФ для генотипирования крупного рогатого скота по гену каппа-казеина.
Разработана методика высокоточной ПЦР («Способ проведения ПЦР» -патент РФ на изобретение №2299240) и «способ проведения аллель-специфичной ПЦР для генотипирования крупного рогатого скота по аллелям А и В гена каппа-казеина» (патент РФ на изобретение №2337141) с оптимизированной техникой 2-х стадийной ПЦР.
Выявлен полиморфизм и определена частота встречаемости аллельных вариантов по гену каппа-казеина у татарстанского типа крупного рогатого скота в Республике Татарстан. Изучена взаимосвязь генотипа каппа-казеина с молочной продуктивностью и технологическими свойствами молока. Установлено влияние генотипа животных по локусу гена каппа-казеина на показатели молочной продуктивности и технологические свойства молока при приготовлении полутвердого сыра, творога и йогурта.
Практическая значимость. Полученные данные о наличии взаимосвязи генотипа животных по локусу гена каппа-казеина с составом молока коров и его технологическими свойствами, которые открывают возможность для совершенствования татарстанского типа крупного рогатого скота по качеству
получаемой от них молочной продукции. Увеличение численности животных, несущих в геноме желательные аллельные варианты гена каппа-казеина, приведет к увеличению производства белковомолочной продукции с оптимальными технологическими свойствами. Результаты научных исследований успешно внедрены в производство на примере ООО «Серп и молот», ОАО «Бирюлинский», ГПП «Элита», ОАО «Вамин-Татарстан» Высокогорский молочный завод, Высокогорского района, СХПК им. Ленина Атнинского района, Чистопольский молочный комбинат Чистопольского района РТ, что привело к увеличению количества, улучшению качества животноводческой продукции, повышению экономической эффективности, на что имеются акты внедрения. По результатам исследований выпущены методические рекомендации по использованию новейших достижений ДНК-технологий в селекционно-племенной работе, направленной на улучшение технологических свойств молока (Казань, 2007), которые широко используются специалистами селекционных центров, племенных предприятий, а также зоотехниками селекционерами. Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на:
-
Республиканских научно-практических конференциях по проблемам ветеринарии и зоотехнии (Казань, 1994,1995,1996).
-
2-й Республиканской научно-производственной конференции молодых ученых и специалистов (Казань, 1996).
-
2-й Международной конференции по молекулярно-генетическим маркерам животных (Киев, 1996).
-
Научно-производственной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов агропромышленного факультета посвященной к 80-летию КГСХА (Казань,2002).
-
Материалах научных исследований сотрудников КГСХА (Казань, 2003).
-
Международной конференции «Современные проблемы аграрной науки и пути их решения (Ижевская ГСХА, 2005).
-
Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 85-летию ТатНИИСХ и 1000-летию Казани (Казань, 2005).
-
Международной научной конференции «Современные технологические и селекционные аспекты развития животноводства (Москва, Дубровицы, 2005).
-
Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2007).
-
Всероссийской научно-практической конференции «Технологические и технические аспекты развития сельского хозяйства» Посвящается 85-летию КГАУ (Казань.2007).
-
Конференции молодых ученых РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева (Москва, 2007).
-
Годовых отчетах по науке КГАВМ (1992-2000), КГАУ (2001-2007), ГНУ ТатНИИСХ (2005-2007).
-
Всеросийской научно-практической конференции «Современные подходы развития АПК» посвященной 135-летию КГАВМ им. Н.Э. Баумана (Казань, 2008).
Публикация результатов исследований. Основные результаты исследований, выполненные по теме диссертации, опубликованы в 34 печатных работах. В том числе: журналах «Зоотехния», «Генетика», «Ветеринарный врач», «Ветеринарная практика», «Ученые записки КГАВМ», «Вестник КГАУ», методической рекомендации. Получено два патента на изобретение.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Оптимизация техники выделения ДНК и техники ПЦР-ПДРФ для генотипирования крупного рогатого скота по гену каппа-казеина и разработка новых способов проведения ПЦР.
-
Влияние генотипа каппа-казеина у коров татарстанского типа на молочную продуктивность, качество и технологические свойства молока.
-
Влияние генотипа каппа-казеина у коров татарстанского типа на качество и технологические свойства белковомолочных продуктов, изготовленных из молока таких животных.
-
Экономическая эффективность использования коров с разными генотипами каппа-казеина.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 277 страницах компьютерного текста, содержит 57 таблиц, 25 рисунков. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, обсуждения результатов исследований, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений.
Библиографический список использованной литературы включает 528 источников, в том числе 198 на иностранных языках. Прилагаются акты внедрения, патенты на изобретение, методические рекомендации и другие документы, подтверждающие результаты исследований, их научно-практическую ценность.
