Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 8
1.1. Генетическая характеристика популяций крупного рогатого скота по полиморфизму генов бета-лактоглобулина и каппа-казеина и использование их в селекции молочных пород 8
1.2. Полиморфизм соматотропина, влияние гормона на метаболические процессы организма животных и возможности использования его в селекционной работе с молочным скотом 27
1.3. Соматические клетки и их влияние на качественные и технологические свойства молока и заболевание коров маститом, генетическая предрасположенность и устойчивость к заболеванию 34
1.4. Генетический полиморфизм генов главного комплекса гистосовместимости крупного рогатого скота ВоГА и взаимосвязь его аллельных вариантов с молочной продуктивностью и восприимчивостью коров к маститу 44
2. Материал и методы исследований 58
3. Результаты исследований 61
3.1. Генетический полиморфизм стада крупного рогатого скота черно-пестрой породы по генам бета-лактоглобулина, каппа-казеина, соматотропина и ВоГА 61
3.2. Влияние генотипов бета-лактоглобулина на молочную продуктивность коров 64
3.3. Наследование молочной продуктивности в парах «мать-дочь» и величина изменчивости показателей коров разных генотипов бета-лактоглобулина 68
3.4. Влияние генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина на технологические свойства молока высокопродуктивных коров в разные периоды лактации 74
3.5. Молочная продуктивность, технологические качества и санитарная оценка молока черно-пестрых коров разных генотипов соматотропина 77
3.6. Влияние быков-производителей на молочную продуктивность и концентрацию соматических клеток в молоке коров разных генотипор соматотропина 86
3.7. Устойчивость коров разных генотипов соматотропина к маститу 87
3.8. Анализ молочной продуктивности, качества молока и устойчивости коров к маститу коров разных генотипов BoLA 88
3.9. Экономическая эффективность применения молекулярно генетических методов при отборе коров, устойчивых к маститу 93
Выводы 95
Предложения производству 97
Список литературы 98
- Генетическая характеристика популяций крупного рогатого скота по полиморфизму генов бета-лактоглобулина и каппа-казеина и использование их в селекции молочных пород
- Генетический полиморфизм генов главного комплекса гистосовместимости крупного рогатого скота ВоГА и взаимосвязь его аллельных вариантов с молочной продуктивностью и восприимчивостью коров к маститу
- Наследование молочной продуктивности в парах «мать-дочь» и величина изменчивости показателей коров разных генотипов бета-лактоглобулина
- Анализ молочной продуктивности, качества молока и устойчивости коров к маститу коров разных генотипов BoLA
Введение к работе
Актуальность работы. Согласно современной концепции развития животноводства дальнейшее увеличение производства продукции связано с использованием научных разработок, позволяющих сделать отрасль более рентабельной и. конкурентоспособной, обеспечить население качественными продуктами (Дунин И.М., 2008).
Одной из ведущих отраслей животноводства является молочное скотоводство. На протяжении последних лет основной задачей отрасли являлось увеличение продуктивности коров и улучшение качества молока, которое в основном долгие годы ограничивалось показателем процентного содержания жира. К научным разработкам последних лет предъявляются требования по изменению основ селекции молочного скота, а именно повышению белковомолочности, улучшению технологических качеств продукции. Достижения современной генетики позволяют определять гены, контролирующие хозяйственно-полезные признаки. Известно, что аллелъные варианты молочного белка бета-лактоглобулина связаны с показателем белковомолочности и технологическими свойствами молока. Ген бета-лактоглобулипа отвечает также и за биологическую полноценность молока (Зиновьева НА. и др., 1998; Зиновьева НА, Гладырь Е.А., 2002; Костюнина О.В., 2004; Калашникова Л.А. и др., 2004, 2009). Гормон соматотрошш является одним из основных регуляторов роста, обладает лактогенным и жиромобилизирующим действием (Dybus А., 2002; Lechnia K.D., 2002; Pawar RJS. et al., 2007; Михайлова M.E., 2008). Первые оригинальные исследования по ДНК-полиморфизму генов BoLA главного комплекса гистосовместимости и изучению связи отдельных аллельных вариантов с восприимчивостью коров к маститу проводились в России (Э.К. Бороздин, К.В. Клееберг, Г.Я. Зимин, 1993; Г.Е. Сулимова, И.Г. Удина, И.А. Захаров, 1995; Д.Е. Сивогривов, 2004) и за рубежом (R. Bontop, D. Elterink, 1990; М. Zanotti et al., 1996). Важным параметром в оценке качества молока и его пригодности для переработки является количество
содержащихся в нем соматических клеток, представляющих собой клетки тела животного. Значительный рост числа соматических клеток в молоке отдельных коров является сигналом заболевания вымени,
Для повышения влияния на ситуацию в стаде, популяции и породе в целом селекционерам важно иметь сведения о взаимосвязи различных генотипов по локусам генов бета-лактоглобулина, соматотропина и ГКГ BoLA с показателями молочной продуктивности, технологическими свойствами молока, восприимчивостью к заболеванию молочной железы. Возросшие требования к производству белковой продукции и отбору коров, устойчивых к маститу, диктуют необходимость использования генетических и селекционных методов для повышения экономической эффективности молочного скотоводства.
Цель и задачи исследовании. Цель исследования заключалась в использовании методов молекулярной диагностики генетического полиморфизма генов бета-лактоглобулина, каппа-казеина, соматотропина и ГКГ BoLA и изучении их связей с признаками молочной продуктивности и устойчивости к маститу.
В задачи исследований входило:
определить частоты аллелей и генотипов бета-лактоглобулина,
каппа-казеина, соматотропина и ГКГ BoLA, дать структуру
популяции по отдельным локусам;
в изучить молочную продуктивность и технологические качества молока коров с различными вариантами исследуемых генов;
изучить характер наследования и изменчивость молочной продуктивности в парах «мать-дочь» до третьей лактации в связи с генотипом бета-лактоглобулина;
изучить число соматических клеток в молоке коров разных генотипов соматотропина в связи с происхождением по быкам, кровностью, уровнем продуктивности и периодом лактации, сезоном и месяцем года, системой содержания;
изучить молочную продуктивность и число соматических клеток в молоке коров комплексных генотипов GH и ГКГ BoLA в связи с их возрастом и устойчивостью к маститам;
определить эффективность от внедрения генетических маркеров повышения молочной продуктивности и устойчивости к маститу.
Научная новизна исследований* Впервые показана возможность
использования полиморфизма соматотропина в качестве
дополнительного селекционного критерия оценки качества молока
черно-пестрых коров по показателю соматических клеток. Обнаружен
маркирующий эффект комплексных генотипов GHIX и ГКГ BoLA УЧ,
обуславливающих получение высококачественной молочной
продукции от коров желательных генотипов, устойчивых к маститу.
Практическая значимость работы. Результаты исследований
позволяют использовать полиморфизм локусов бета-лактоглобулина,
соматотропина и главного комплекса гистосовместимости BoLA для
прогнозирования молочной продуктивности и отбора коров, устойчивых
к маститу. Накопление в стадах коров «желательных» генотипов BLG
ВВ, GH LL и BoLA УЧ будет способствовать повышению молочной
продуктивности, улучшению технологических свойств молока и отбору
животных с повышенной резистентностью к заболеванию молочной
железы.
Апробация работы. Результаты исследований доложены: на
международной научно-практической конференции Оренбургского
государственного аграрного ун иверситета «Обесп ечение
продовольственной безопасности России» (Оренбург, 2010 г); на научно-практической конференции Алтайского государственного шрарного университета «Научное обеспечение племенного животноводства и кормопроизводства» (Барнаул, 2011 г); на международной научной конференции Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности Брянского регионального отделения «Экологические и селекционные проблемы племенного животноводства» (Брянск, 2011 г);
на заседаниях ученых советов Всероссийского научно-исследовательского института племенного дела (2010,2011 гг.).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертаций опубликовано 6 научных статей, из них 3 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 115 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследований, результатов собственных исследований, экономической эффективности проведенных исследований, выводов и предложений производству. Список литературы включает 165 источников, в том числе на иностранных языках 47. Текст иллюстрирован 32 таблицами и 3 рисунками.
Генетическая характеристика популяций крупного рогатого скота по полиморфизму генов бета-лактоглобулина и каппа-казеина и использование их в селекции молочных пород
Теоретической предпосылкой возможных генетических связей полиморфных систем с продуктивностью животных служит получившая наибольшее признание гипотеза о возможной их генетической природе, исходящая из плейотропного действия гена. Предполагается, что при плейотропном действии определенный ген воздействует не только на данную генетическую систему полиморфизма или группу крови, но и на наследственную цепь, оказывающую влияние на продуктивность или воспроизводительные функции животных. Плейотропный тип связи более стабилен, поэтому он имеет определенное значение при косвенной селекции, в процессе которой отбор по полиморфной системе будет сопровождаться отбором по желательной продуктивности (ЛХЭрнст, 1977, 1984; А.С.Жебровский, 1980; Е.К.Меркурьева, 1977; И.Иогансон, Я.Рендель, Я.Граверт, 1970).
Другой возможный генетический фактор может обуславливать связь между полиморфными признаками и продуктивностью на фоне хромосомного сцепления. При этом два различных гена, расположенные в одной и той же хромосоме, передаются от родителей потомкам совместно.
Один из генов детерминирует полиморфную систему, другой -продуктивность, а их сцепление в хромосоме обуславливает их совместное действие и определенный сопряженный эффект. Но корреляция этого типа менее стабильна, так как она может быть нарушена кроссинговером, в результате которого прерывается связь между генами и утрачивается их совместное действие, вследствие чего косвенная селекция по полиморфному локусу на продуктивность теряет силу. генетическую связь между показателями полиморфизма и продуктивностью животных, по-видимому, можно объяснить и неодинаковой адаптивной ценностью отдельных генотипов в тех или иных условиях.
Эффект связи может быть также результатом подбора животных, особенно при их внутрилинейном разведении, когда в селекционируемой высокопродуктивной линии, благодаря внутрилинейному инбридингу, будут накапливаться определенные аллели, повышаться их частота и будет создаваться внешняя связь между этими аллелями и уровнем продуктивности, на который шел отбор.
Высказываются также гипотезы о том, что связь генетических систем с продуктивностью, есть результат гетерогенного состояния и гетерозиготности организмов, приводящий к гетерозису и, следовательно, способствующий повышению продуктивности животных (А.М.Машуров, 1980; Н.И.Стрекозов, 1997; Г.Е.Сулимова, 1995).
Различный эффект связи полиморфных систем и групп крови с показателями продуктивности животных разных популяций может быть также следствием разной иммуногенетической совместимости родительских пар. При одном сочетании генотипов самца и самки их подбор может положительно отразиться на показателях продуктивности потомков, а при подборе к производителю самки, характеризующейся другим иммуногенетическим и полиморфным генотипом, эффект подбора может быть противоположным. Вопрос иммуногенетической несовместимости родителей по системам групп крови уже достаточно четко прослежен у человека и животных, однако у животных он исследован еще недостаточно.
В отечественной литературе вопрос об иммунной совместимости и несовместимости родительских особей впервые был поднят в 1941 году А.Я. Малаховским. Выдвинутые им гипотетические положения, подтвержденные экспериментами на лошадях и крупном рогатом скоте, получают соответствующее объяснение в современной генетике. Таким образом, противоречивость результатов исследований о направлении связи между полиморфными и иммуногенетическими системами, с одной стороны, и показателями продуктивности и воспроизводительной функции - с другой, а также о ее эффективности, есть следствие объективно существующих различных генетических факторов (Е.К.Меркурьева, Н.А.Зиновьева, 2006; П.Н.Прохоренко, 2008). Поэтому выводы о наличии связи между полиморфными и иммуногенетическими системами и продуктивными признаками животных, полученные на материалах конкретного стада, не могут быть экстраполированы на все популяции породы.
Полиморфизм бета-лактоглобулина впервые описан В.Ашаффенбургом и Е.Дрюри (1955, 1957).
Бета-лактоглобулин и каппа-казеин относятся к важным молочным белкам млекопитающих. Эти белки синтезируются эпителиальными клетками молочных желез и играют важную роль в обеспечении качества молока. Они участвуют в коагуляции молока и обеспечивают хорошую абсорбцию ее главных компонентов. Еенетические варианты гена BEG коррелируют с высоким содержанием казеина и молочного жира. Так, вариант В бета-лактоглобулина связан с высоким содержанием в молоке казеиновых белков, высоким процентом жира и параметрами казеинового коагулянта, а вариант А характеризуется высоким содержанием сывороточных белков и суммарным содержанием белков молока (R.K.Patel, J.B.Chanhan, K.M.Singa, 2008).
Первые исследования полиморфизма сывороточного белка молока бета-лактоглобулина были начаты в Роесии в начале 60-х годов прошлого века. Методом электрофореза вначале на бумаге, затем крахмальном и агаровом гелях, были исследованы все молочные и комбинированные породы скота.
Обзор литературы по полиморфизму белков молока был впервые сделан Киселевой и Фомичевой (1966). Из белков казеиновой фракции молока полиморфизм обнаружен по альфа-казеину (Томпсон и др., 1962), бета-казеину (ВАшаффенбург, 1961, 1963), капа-казеину (Ерокло и др., 1966), гамма-казеину (Провес и Кидди, 1968). Наиболее распространен полиморфизм по бета-лактоглобулину. В меньшей мере среди пород мира имеет место полиморфизм альфа-лактоальбумина (Б.С.Бламберг, М.П.Томбс, 1958; Е.Маринчук, Симес, 1969; Х.Ф.Кушнер и др., 1968).
Эти авторы описали две электрофоретических варианта этого белка: более подвижный А и менее подвижный В.
К.Белл (1962) обнаружил еще один тип бета-лактоглобулина меньшей подвижности, чем А и В, обозначенный буквой С.
Ларсен и Тиманн (1966) приводят данные о типе бета-лактоглобулина Д. Такое же обозначение применяет в своих сообщениях С.А.Петрушко (1968, 1970). Оба последних типа являются довольно редкими.
Биохимические различия между типами бета-лактоглобулина впервые выявили Тенфорд и Нозаки (1959); они сообщили, что молекулы типов А и В отличаются по конфигурации. Тип А содержит в молекулах на две карбоксильные группы больше, чем В. ЖГордон и др. (1961), ВЛ.Пиец и др. (1961), Е.В.Калан и др. (1964) показали, что полипептидная цепь типа А отличается от таковой типа В замещением глицина аспаргиновой кислотой, а аланина - валином; цепь С отличается от цепи В замещением глютамина на гистидин.
Типы бета-лактоглобулина А и В встречаются у скота с неодинаковой частотой. У ряда пород скота России частота бета-лактоглобулина В превышает частоту бета-лактоглобулина А. Такую же тенденцию обнаружили зарубежные исследователи (Комберг и др., 1964; Ж.Моустгард и др., 1960; В.Ларсен и М.Тимани, 1966;Б.Е.БламбергиМ.Р.Томбс, 1958).
Ген бета-лактоглобулин С впервые обнаружен с незначительной частотой в исследованиях А.С.Гурьяновой и Ю.О.Шапиро (1968), А.Ф.Садик (1970), С.А.Петрушко (1970), В.И.Сокол (1970), Г.С.Лозовая (1972). В сообщениях Я.А.Голоты и Й.З.Сирацкого (1969, 1971) приводится довольно высокая встречаемость типа бета-лактоглобулина С в сочетании с другим редким вариантом - Д. Довольно высокая частота бета-лактоглобулина С в сочетании с геном В выявлена у памирских яков (Г.С.Лозовая, 1972, 1973, 1978). Изучение полиморфизма бета-лактоглобулина имело в те годы преимущество в том, что в техническом отношении несложен был отбор образцов. Для определения типов белков крови-необходима трудоемкая операция по взятию образцов, молоко же можно брать из любого удоя и любую порцию. В дальнейшем образцы не требуют какой-либо специфической обработки и подготовки к эксперименту. При электрофорезе на крахмальном геле можно было использовать как цельное молоко, так и сыворотку, полученную путем осаждения казеина 15%-ной уксусной кислотой, или при естественном скисании молока.
Недостатком в использовании типов бета-лактоглобулина для генетических исследований являлось то, что генотипы быков-производителей по бета-лактоглобулиновому локусу приходилось устанавливать индуктивным путем. Кроме того, материалы по типам бета-лактоглобулина можно было получить лишь во взрослом состоянии коров, когда они начинали лактировать. Типы же белков крови можно было определять на первом месяце жизни теленка любого пола. В сочетании с другими полиморфными белками изучение BLG в молоке представляло несомненный интерес. Это видно из результатов изучения связей между типами бета-лактоглобулина и продуктивными качествами скота. Начало таким исследованиям положили В.Ларсен (1960) и Ж.Моустгард с сотрудниками (1960). В.Ларсен изучал зависимость между типами бета-лактоглобулина и количеством этой фракции в молоке, а Моустгард с сотрудниками - между типами бета-лактоглобулина и содержанием казеина. В обеих работах искомые зависимости были обнаружены, однако, это не подтвердилось в отношении содержания общего белка. Последнее не удивительно, если учесть, что обнаружена сбалансированность белковых фракций; увеличение количества сывороточных белков влечет за собой снижение количества казеина и наоборот, количество же общего белка остается неизменным (В.Ларсен и В.Кендалл, 1957).
Генетический полиморфизм генов главного комплекса гистосовместимости крупного рогатого скота ВоГА и взаимосвязь его аллельных вариантов с молочной продуктивностью и восприимчивостью коров к маститу
Изучение антигенного строения клеток привело к выделению групп крови человека, а обнаружение антигенов эритроцитов в различных тканях и клетках позволило считать, что совокупность именно этих группировок антигенных факторов определяет антигенную особенность как человека, так и животных. Подобные исследования стали возможными благодаря современным методам генетического анализа и эффективности изучения иммунной системы. В середине 30-х годов прошлого столетия были проведены классические опыты, впервые доказавшие существование локуса тканевой совместимости у мышей, который был открыт и у других сельскохозяйственных животных. Однако мыши оказались единственным видом млекопитающих, у которого антигены тканевой совместимости расположены на эритроцитах, а не на лейкоцитах. Так как в то время не существовало клинической аллотрансплантации, а все опыты проводились на мышах, казалось несомненным, что основные антигены, определяющие совместимость тканей, содержатся на эритроцитах. Несмотря на это значительные достижения иммуногенетики, обширная система изоантигенов человека и других видов млекопитающих оставалась долго неизвестной. С развитием клинической и экспериментальной трансплантологии в 50-х годах появились данные, не соответствующие устоявшимся представлениям. Даже при максимальной совместимости донора и реципиента по эритроцитарным антигенам наблюдалось отторжение аллогенных тканей. Стало очевидным, что кроме антигенов эритроцитов, существуют и другие факторы, определяющие развитие реакции несовместимости. Интенсивные поиски этих факторов закончились выделением новой системы групповых антигенов, а именно изоантигенов лейкоцитов.
В 1958 г. Ж.Доссе открыл первый антиген МаС у человека и в дальнейшем этот комплекс был обозначен как HLA (Human Leucocyte А-system), который расположен на 6 хромосоме.
Исследования, накопленные за последние годы доказали полиморфность этой генетической системы у животных и связь разных аллелей с устойчивостью или восприимчивостью к широкому спектру болезней. А также более частое носительство определенных антигенов с некоторыми заболеваниями, свидетельствующее о генетически детерминированной предрасположенности к заболеванию. Предполагается, что аллели «чувствительности» к болезни рецессивны, поэтому гомозиготность приводит к распространению патологического процесса. В зависимости от особенностей аллеля «чувствительности» иммунный ответ будет нормальным или неполноценным, вследствие чего разовьется либо локальный, либо системный патологический процесс. Это так называемая двухлокусная модель (антиген гистосовместимости + тесно связанный с ним ген «предрасположенности» или ген «чувствительности» к болезни) дала возможность нескольким авторским коллективам выдвинуть убедительные гипотезы, объясняющие наследование ряда болезней (Ю.М.Зарецкая, В.Ю.Абрамов, 1986).
Необходимой и важной областью исследования иммунологии являются антигены I и II классов главного комплекса гистосовместимости (МНС) и их ролг. в развитии физиологических и патологических процессов. Эти исследования дают возможность выяснить молекулярно-генетические основы предрасположенности ко многим заболеваниям человека и условия реализации такой предрасположенности.
Большой теоретический и практический интерес представляют данные о связи некоторых заболеваний и наличием в генотипе того или иного HLA-антигена. Проведенные исследования устанавливают несомненность существования таких связей. Они носят характер количественных корреляций и не означают, что человек, несущий специфичность HLA-В 27, обречен на анкилозирующий спондилит, а при отсутствии специфичности HLA-А II неизбен лейкоз. Однако вероятность того или иного заболевания среди лиц с разными генотипами HLА неодинакова. Относительный риск определенных заболеваний у носителей некоторых генов возрастает в 17-90 раз (Р.В.Петров, 1986).
У больных ревматоидным артритом в Японии резко увеличена частота встречаемости HLA, DR4 и МТЗ (М.Ohta et al, 1982). Хорошо документирована положительная ассоциация антигенов HLA DR3 и HLA DR4 И отрицательная ассоциация HLA DR2 с юношеским инсулинзависимым сахарным диабетом (T.Bertrans et al, 1981).
Изучение анкилозирующего спондилита является одним из самых ярких примеров обнаружения связи системы HLA с заболеваниями. Более чем 90%, страдающих анкилозирующим спондилитом являются носителями антигена HLA-B27( H.M.Dick, 1975; U.M.Bale et al., 1980; K.Dreher, 1981; D. Schwimmbeck et al., 1987; J.Sulliven et al., 1987). Относительный риск (RR) при этом заболевании равен 120,9 % (A.Svijgaard et al., 1975).При таком заболевании как псориаз у европейцев, исследователи отмечают повышение частоты антигенов HLA-B13 и В17 (Н.Златков и др., 1982), а у китайцев, больных псориазом оказались существенно выше частоты антигенов HLA и Aw30 (S.H.Chan et al., 1981).
Ассоциация антигенов HLA с тем или другим заболеванием может иметь прогностическое значение, частично определяя течение или тип болезни (A.Svijgaard, 1980; D.Hurez, 1983). Так, при изучении IgA- нефропатии только у пациентов с HLA DR4 были ярко выражены поражения клубочков почки (M.Kasahara et al., 1982). При обследовании 150 больных с эндогенным увеитом была обнаружена положительная корреляция переднего увеита с антигеном HLA В-27, частота которого составляла 42%. У заднего увеита отмечена положительная корреляция с антигенами HLA В12 (44%) (А.А.Ваничкин, 1982).
Использование антигенов системы HLA, как генетических маркеров, при ряде заболеваний помогло также объединить в определенные группы различные болезни с общими чертами в этиологии.и патогенезе. Например, условно выделена группа органоспецифических аутоиммунных болезней, ассоциированных с HLA DR3, в которую входят болезнь Грейва, аддисонова болезнь и инсулин-зависимый диабет. В противоположность этому ассоциация HLA DR5 с аутоиммунным тиреодитом, а HLA DR3 с атрофическим тиреодитом является указанием на иммуногенетическую гетерогенность этих заболеваний (W. Van Eden et al., 1981). При изучении полярной туберкулоидной лепры было показано, что присутствие антигенов ELA DRB3 в нормальных участках кожи может служить надежным маркером этого заболевания в отличие от других форм лепры. При типировании больных с разными типами лепры также было обнаружено, что антиген HLA DRB3 значительно чаще встречается у больных туберкулоидной и погранично туберкулоидной лепрой, чем у больных с лепроматозным типом лепры (W. Van Eden etal., 1981).
Таким образом, можно говорить о выраженной связи между генетической предрасположенностью к типу лепры и антигенами HLADR (в данном случае с HLA DR2 и DR3). При этом, при другом микобактериальном заболевании - туберкулезе также изменены частоты встречаемости антигенов HLA DR (в частности DR 2) (S.Singh et al.,1983). Эти данные, вероятно, свидетельствуют об общем гене в системе HLA для туберкулеза и лепры, ответственном за восприимчивость к этим заболеваниям.
При изучении закономерностей распределения HLA антигенов у людей в работах В.П.Чуканова (1986), Л.Е.Поспелова и др. (1986) отмечается, что частота антигена HLA В-15 постепенно возрастала от более ограниченных форм туберкулеза к более тяжким. Антиген HLA В-27, наоборот, значительно чаще выявлялся у больных очаговым туберкулезом легких по сравнению с другими клиническими формами.
Кроме того, обнаружение положительных связей между HLA-системой и различными заболеваниями у человека вызвало интерес к подобным исследованиям у крупного рогатого скота. Главный комплекс гистосовместимости крупного рогатого скота (BoLА- Bovine leucocyte antigens) постулирован в 1978 году B.Amorena, U.W.Stone. Этому событию предшествовало независимое исследование нескольких лабораторий, которые выявили одну и ту же лимфоцитарную систему антигенов крупного рогатого скота (J.Caldwell, R.Cumberland, 1979; D.Schmid, S.Cwik, 1975).
Наследование молочной продуктивности в парах «мать-дочь» и величина изменчивости показателей коров разных генотипов бета-лактоглобулина
Из общего количества (п-132) изученных коров по BLG и их дочерей удалось составить 19 родственных пар «мать-дочь» с одинаковыми аллелями и изучить их молочную продуктивность на протяжении трех лактаций. Проверка генетической гипотезы методом X2 показала отсутствие нарушения генетического равновесия в группе исследованных животных (таблица 9).
За первую лактацию достоверные преимущества по удою, количеству молочного жира и молочного белка были выявлены у гетерозиготных дочерей ВЬО АВ. Явным было преимущество гетерозиготных дочерей по содержанию жира и белка в молоке по сравнению с гомозиготами АА. Гомозиготы ВЬО ВВ превосходили коров аллеля АА по удою и содержанию жира в молоке за первую лактацию и по содержанию белка в молоке - за вторую лактацию. Общая тенденция превосходства дочерей генотипов ВЬО АА и АВ по сравнению с матерями этих генотипов по удою, содержанию жира, молочного жира, белка и молочного белка сохранилась и во вторую лактацию. Как матери, так и их дочери генотипа ВLG ВВ в сравнении с генотипами АВ и АА показали относительно низкие удои, но самое высокое содержание белка в молоке дочерей.
За третью лактацию коровы гомозиготного генотипа АА превосходили животных АВ и ВВ генотипов. По содержанию жира коровы-матери генотипов АА и АВ имели одинаковые показатели по сравнению с животными генотипа ВЬО ВВ. Относительно высокое содержание белка в молоке у полновозрастных коров-дочерей выявлено в группе коров генотипа ВLG ВВ. Однако из-за относительно малой выборки пар ВВ генотипа (п=4) различия не достигли достоверной значимости.
В таблице 10 показаны результаты изучения изменчивости показателей продуктивности коров разных генотипов бета-лактоглобулина за три смежные лактации.
Исследованиями установлено, что за первую лактацию матери и их дочери генотипа ВLG АВ по удою, содержанию и выходу молочного жира представлены более однородными животными. Дочери генотипа А А были наиболее однородными по содержанию жира, белка и выходу молочного белка. За вторую и третью лактации у дочерей генотипа ВLG ВВ по удою, содержанию жира и белка, выходу молочного жира и белка степень вариабельности признаков была ниже, чем у коров других генотипов
На основании полученных данных рекомендуем оценивать коров по ВLG-генотипам в родственных группах «мать-дочь» по результатам первой лактации, так как они более объективны. К окончанию третьей лактации, видимо, из-за влияния негативных паратипических факторов снизилась общая резистентность организма, что в свою очередь отразилось на снижении показателей молочной продуктивности коров и генетическом разнообразии продуктивных признаков.
Характеристика биологической эффективности и полноценности молока коров представлена в таблице 11Из таблицы 11 видно, что наиболее полноценным в биологическом отношении являетея молоко коров генотипов ВТО АА и ВВ, так как биологическая эффективность составляет 99,8 и 99,9% соответственно, а биологическая полноценность молока коров составила 79,9 и 79,6%, что больше по БЭК на 4,7-4,8 и КБП на 3,3-3,0, чем у коров генотипа АВ.
Анализ сопряженности признаков молочной продуктивности у коров с разными генотипами показал, что величина удоя у коров генотипа АА имеет отрицательную корреляцию с процентным содержанием жира в молоке (-0,02), при этом коровы генотипов АВ и ВВ имеют слабую положительную корреляцию (таблица 12).
У коров веех генотипов наблюдается слабая положительная корреляция между величиной удоя и процентным содержанием белка в молоке.
Уровень удоя положительно коррелирует с содержанием лактозы в молоке коров с генотипом АА (0,04). У коров генотипа АВ и ВВ взаимосвязь удоя с содержанием лактозы имела отрицательное значение (-0,27 и-0,10).
Коэффициент корреляции жир - белок у коров всех трех изучаемых групп имел положительное значение. Коровы с генотипом АА и АВ имели слабую корреляцию по этим показателям - 0,28 и 0,34 соответственно, а у коров с генотипом ВВ корреляция была умеренной и составила - 0,57. Корреляция между удоем и количеством молочного жира во всех группах была положительной. У коров всех генотипов корреляция между этими признаками была высокой - от 0,72 (АА) до 0,83 (ВВ). Величина удоя влияет и на выход молочного белка у животных всех групп. Коэффициент корреляции между этими показателями был высокодостоверным и положительным - от 0,95 для коров с генотипом ВВ до 0,98 для коров с генотипами АА и АВ. С уровнем удоя достоверно повышается и выход лактозы. Коэффициент корреляции высокодостоверным был у коров с генотипом АВ - 0,61, у коров с генотипами АА и ВВ был умеренным и составил 0,48 и 0,43 соответственно.
Анализ молочной продуктивности, качества молока и устойчивости коров к маститу коров разных генотипов BoLA
Изучение ассоциативных связей генов DRB-З с устойчивостью к маститам проводили на холмогорском скоте в ГПЗ «Лесные Поляны» (Г.Е.Сулимова, И.Г.Удина, Э.К.Бороздин, 1993). Исследовались две группы коров черно-пестрой породы, неоднократно болевшие в течение нескольких лактаций субклиническим маститом, и устойчивые к нему. Анализ полученных данных показал достоверную разницу в частоте встречаемости копий в опытной и контрольной группах. Авторы работы по результатам проведенной работы сделали заключение, что ассоциации генов ВoLA представляют собой высокополиморфную область генотипов А, С, взаимосвязанную с устойчивостью к маститу, а также предрасположенностью генотипов В, Д, Е генов к заболеванию молочной железы.
Установлено, что полиморфизм генов ВоLA крупного рогатого скота имеет самую высокую экспрессию (И.Г.Удина и др., 2000; Н.В.Ковалюк, 2008). Были изучены ассоциации генов ВoLА у коров голштинской и голландской селекции.
При изучении распределения частот аллелей в линиях оказалось, что самый высокий процент чувствительных и нейтральных аллелей выявлен у животных линий Монтвик Чифтейн - 41,2% и Аннас Адема - 32,3%. Гомозиготные аллели УУ, ассоциированные, как правило, с устойчивостью к персистентному лимфоцитозу, выявлены только у коров из линии Монтвик Чифтейн. В линиях Аннас Адема и Хильтьес Адема отсутствали животные с аллелем УУ, в линии Хильтьес Адема - животные с аллелем НУ. Как предполагают авторы, что в данном случае действал механизм, позволяющий управлять свойствами той или иной линии животных в зависимости от поставленной задачи - повышения молочной продуктивности или отбора резистентных к заболеванию маститом животных.
Степень гетерозиготности по генам ВоГА составила 43,2%), гомозиготности - 56,8%. Коровы голштинской селекции отличались по частоте ветретяемости генотипов, выявленных у коров голландской селекции. Так, в линиях голландской селекции отсутствовали коровы генотипа У/У. В линиях Аннас Адема частота встречаемости аллеля У/Ч была на 26,7 % выше, чем у коров линии Хильтьес Адема, и, на 13,4% - чем у животных голштинской селекции из линии Вис Бэк Айдиала. В этой линии не выявлены генотипы У/Ч и У/У. При ДНК-диагностике лейкоза крупного рогатого скота с использованием локуса ВоLA сочетание в генотипе коров Ч/Н аллеля было характерно для коров, имеющих пониженную молочную продуктивность, и относительно короткий период их продуктивного использования (НБ.Ковалюк, 2008).
В таблице 30 представлены материалы по динамике соматических клеток в молоке коров по месяцам лактации в зависимости от генотипа ассоциаций ВoLA.
Данные таблицы свидетельствуют о том, что коровы генотипа УЧ в течение всего лактационного периода имели достоверно самые низкие показатели соматических клеток в молоке, следовательно, по санитарным и технологическим свойствам их молочная продукция имела более высокие показатели. Наиболее чувствительными к заболеванию маститом оказались коровы генотипов НУ и ЧЧ.
Исследования по изучению установления уровня удоя в зависимости от генотипов ВоLA в настоящее время встречаются редко. В 2008 году Ковалюк Н.В. на коровах голштинской и красной степной пород изучила влияние разных генотипов ВоЬА на уровень удоя. В результате ею выявлено, что генотипы Ч/У - на 339-1288 кг по удою за первую лактацию превосходили коров других генотипов данного локуса. При этом частота встречаемости Ч-аллелей генов ВоLA в группах чистопородных голштинских коров доходила до 64,4%, красной степной - до 32,0%, айрширской - до 14,4%, у их помесей - до 29,0%.
Анализ молочной продуктивности черно-пестрых коров разных генотипов ВoLА в наших исследованиях выявил следующие закономерности (таблица 31). Коровы генотипа УЧ превосходили коров генотипа УУ на 385 кг (Р 0,001), НУ - на 154 кг, ЧЧ - на 106 кг.
Относительно других генотипов более высокая белковомолочность была у коров генотипа УУ и ЧЧ. По выходу молочного жира коровы генотипа УЧ превосходили сверстниц генотипа УУ на 14,1кг (Р 0,001), ЧЧ -на 4,8 кг (Р 0,001), НУ - на 4,0 кг; молочного белка оказалось больше у коров генотипа УЧ, последние на 10,3 кг (Р 0,001) превосходили животных аллеля УУ и на 4,2 кг (Р 0,01) коров генотипа НУ. Однако содержание жира в молоке коров гетерозиготного генотипа УЧ гена ВоLA было ниже, чем у коров генотипа УУ на 0,02, НУ - на 0,05%; белка, соответственно - на 0,02 и 0,01%.
Увеличение числа коров генотипа УЧ позволит обеспечить рост молочной продуктивности, а также получение молока с относительно низким количеством соматических клеток по сравнению с коровами генотипов ЧЧ, УУ и НУ. Это в свою очередь будет способствовать увеличению численности коров, имеющих более высокую резистентность к заболеванию маститом. Исследования выявили в группе коров IV-VII лактаций, устойчивых к маститу животных, что дает возможность создавать семейства коров с высокой устойчивостью к заболеванию молочной железы.
Для подтверждения полученных результатов были проанализированы данные по содержанию соматических клеток у коров разных генотипов BoLA от первой до седьмой лактации. В группу риска включались коровы, у которых число соматических клеток в молоке было от от 501 до 1 млн./см3. Этой группе коров с самого начала (от 500 и более) назначалось профилактическое лечение специальными препаратами, и если в молоке коровы продолжали увеличиваться соматические клетки, ее выбраковывали из стада.
В таблице 32 приведены данные по распределению коров в группы в зависимости от генотипов BoLA и возраста коров в лактациях.
Расчеты показали, что наиболее устойчивыми к заболеванию субклиническим маститом оказались коровы генотипа УЧ. В среднем по изученной группе (п-68) оказалось, что 20 коров (29,4%) оказались в группе риска. Аллелем маститоустойчивости можно считать генотип ВoLА УЧ. В этой группе процент устойчивых животных, оказавшихся в группе риска, составил 18,7, из них 12,5% составляли стародойные коровы IV-VII лактации, тогда как с аллелями ЧЧ их оказалось 26,5, НУ - 50,0%. В группе коров первой лактации за весь период не выявлено ни одной коровы с заболеванием мастита, второй лактации их оказалось 4,4%, треьей - 10,3%, с четвертой до седьмой - 14,7%. Таким образом, гены BoLA животных черно-пестрой породы представляют собой высокополиморфную область гена, ассоциативные связи с устойчивостью к маститам показал генотип УЧ, а прерасположенность к маститам генотипы - НУ, ЧЧ и УУ.
J.A.Todd et al., (1998), J.I.Bell et al., (1994) связывают устойчивость с обеспечением иммунного ответа на чужеродные антигены генов главного комплекса гистосовместимости BoLA, способные обуславливать те или иные ассоциации с конкретными заболеваниями. Антигены группы II главного комплекса гистосовместимости способны связывать большое количество пептидов различной последовательности и служат их общими неспецифическими рецепторами. Возможность связывания конкретного пептида определяется структурой конкретного аллельного варианта ГКГ (Н.В.Ковалюк и др., 2004; С.П.Павленко, 2000; Г.Е.Сулимова и др., 1995; ИГ.Удина и др., 2000; Хи А, Van V., 1993).
