Содержание к диссертации
Введение
I. Обзор литературы 8
1.1. Проблема изучения экстерьера и конституции в работах отечественных и зарубежных ученых 8
1.2. Ярославская порода крупного рогатого скота, её характеристика по экстерьеру и конституции, перспективные направления развития . 20
1.3. Селекционно-генетические параметры показателей экстерьера и конституции, их связь с молочной продуктивностью и показателями роста и развития 25
1.4. Методологические подходы к оценке экстерьера и конституции в современных селекционных программах 33
II. Материалы и методы исследования , 38
III. Результаты исследований 47
3.1. Популяционно-генетические параметры экстерьерно-конституциональных и продуктивных показателей ярослав ского скота 47
3.1.1. Характеристика фенотипической изменчивости и наследуемости признаков 48
3.1.2. Характеристика корреляционных связей и показателей регрессии между экстерьерно-конституцио-нальными и продуктивными признаками 75
3.2. Моделирование селекционной программы по экстерьеру и конституции, оптимизация вариантов отбора 87
3.2.1. Использование линейных моделей при комплексном отборе по экстерьерным и продуктивным показателям 88
3.2.2. Альтернативное моделирование, оптимизация от бора по комплексу признаков 93
3.3. Система селекции животных ярославской породы по экс терьеру и продуктивности 100
3.3.1. Результаты оценки селекционно-генетических параметров экстерьера, конституции и развития молодняка ярославской породы. Усовершенствование методов оценки и отбора в рамках системы селекции 100
3.3.2 Оптимизация отбора молодняка по экстерьеру с применением усовершенствованных методов оценки 104
-3.3.3 Методологические подходы к формированию групп матерей коров и матерей быков 108
3.3.4 Принципы отбора модельных животных для ведущих стад ярославской породы 110
3.3.5 Методологические подходы к формированию групп отцов коров и отцов быков 112
3.3.6 Система управления селекционным процессом в стадах ярославской породы крупного рогатого скота 115
3.4 Экономическая эффективность предлагаемой системы управления селекционным процессом в стадах ярославского скота 118
Выводы 119
Предложения 120
Библиографический указатель использованной литературы 121
- Проблема изучения экстерьера и конституции в работах отечественных и зарубежных ученых
- Селекционно-генетические параметры показателей экстерьера и конституции, их связь с молочной продуктивностью и показателями роста и развития
- Популяционно-генетические параметры экстерьерно-конституциональных и продуктивных показателей ярослав ского скота
- Результаты оценки селекционно-генетических параметров экстерьера, конституции и развития молодняка ярославской породы. Усовершенствование методов оценки и отбора в рамках системы селекции
Введение к работе
Актуальность темы. Ярославская порода скота, выведенная путем народной селекции, обладает рядом ценных уникальных признаков. Животные характеризуются относительно высокой жирно- и белковомолочностью, неприхотливостью к условиям кормления и содержания, пластичностью в адаптации и акклиматизации, резистентностью к ряду заболеваний. Поскольку формирование экстерьерно-конституционального типа ярославского скота проходило в условиях недостаточного кормления, с преобладанием грубых кормов и с малым количеством концентратов, а также под влиянием длительного одностороннего отбора по молочной продуктивности, это обусловило неприглядность внешних форм, недостатки экстерьера и невысокую живую массу (Жариков И.Е., 1973; Моноенков М.И., 1974; Сперанский А.Т.,1988; Тамарова Р.В., 2001).
Одна из главных задач современной селекционной науки и животноводческой практики состоит в получении животных, сочетающих высокую продуктивность с крепостью телосложения, пригодных к длительному использованию в условиях промышленной технологии. Решение этой задачи возможно при разработке параметров модельного животного желательного типа с учетом взаимосвязи его экстерьерных показателей и продуктивных качеств.
Проблеме управления генетическим потенциалом широко распространенных пород молочного скота, созданию высокопродуктивных линий и типов, селекционируемых не только по продуктивным, но и по экстерьерно-конституциональным характеристикам, посвящены работы многих исследователей, в которых установлено, что форма и функции органов взаимосвязаны, а тип телосложения животных во многом определяет их продуктивность
(Богданов Е.А.,1923, Придорогин МИ.,1929, Эклз К.Г.,1960, Meyer К., Brotherstone S., Hill W.G. et al., 1987).
В этой связи в современных селекционных программах стран с развитым молочным скотоводством все большее внимание уделяется селекции высокотехнологичных пород по экстерьерно-конституциональным показателям и их связи с основными продуктивными признаками (Trela J., 1998, Ya-suhiko W.,1999). Однако методики, использующиеся в настоящее время для характеристик животных желательного экстерьерного типа, имеют описательный характер и не дают представления о величине промеров модельного животного, нет минимальных критериев для отбора ремонтного молодняка. В частности, это касается малочисленных пород, имеющих ценный генетический потенциал, к которым относится и ярославская порода,
В настоящее время возможности комплексного подхода к оценке животных ярославской породы по экстерьеру и молочной продуктивности мало изучены, что обуславливает актуальность исследований по данному направлению.
Цели и задачи исследований. Целью исследований являлось усовершенствование методологии комплексной оценки животных по экстерьерно-конституциональным признакам во взаимосвязи с продуктивностью, разработка методов контроля и управления селекционным процессом в стадах ярославской породы скота, основывающихся на использовании селекционных оценок и комплекса популяционно-генетических параметров.
Исходя из цели, определены задачи исследований:
оценка популяционно-генетических параметров показателей экстерьера, их взаимозависимостей и связи с молочной продуктивностью в ведущих стадах ярославской породы;
оптимизация вариантов оценки и отбора животных по экстерьеру с использованием линейно-регрессионных моделей;
3) разработка оптимальной селекционной системы, основывающейся на использовании усовершенствованных методов оценки и отбора молодняка, материнской и отцовской наследственной основы базовых племенных стад, с определением параметров модельного животного.
Научная новизна. Впервые в многомерном анализе комплексно изучены селекционно-генетические параметры экстерьера во взаимосвязи с молочной продуктивностью у животных ярославской породы. Определены параметры модельного животного ярославской породы. Предложены линейно-регрессионные модели для оценки и отбора племенных животных, комплексно оценена их эффективность, разработана система управления селекционным процессом через материнскую и отцовскую наследственную основу в подконтрольных стадах.
Теоретическая и практическая значимость. На основе всестороннего изучения комплекса экстерьерных и продуктивных признаков усовершенствованы методы ранней оценки для предварительного отбора племенного молодняка, последующей оценки и целенаправленного отбора коров для заказных спариваний, отцовской наследственной основы в стадах племзаводов и племрепродукторов. По результатам исследований разработаны рекомендации «Комплексная оценка и отбор модельных животных в племенных стадах ярославской породы» (Ярославль, 2003), а также «Система управления селекционным процессом и генетическим потенциалом в стадах ярославской породы» (Ярославль, 2005), которая предназначена для одновременного совершенствования экстерьерных и продуктивных признаков, с использованием селекции животных на соответствие модельным вариантам. Указанные рекомендации были использованы в разработке перспективных планов селекционно-племенной работы с племенными стадами Ярославской и Вологодской областей при непосредственном участии автора (СПК «Племзавод
Ярославка», СПК «Рыбинский», СПК «Прогресс» Ярославской области, ЗАО «Шексна», СПК «Нива», ООО «Нифантово» Вологодской области).
Апробация работы. Основные положения кандидатской диссертации были доложены на заседаниях Ученого совета ЯНИИЖК (2002...2004), заседаниях Ученого совета зооинженерного факультета ЯГСХА (2001,..2004), а также на международных научно-практических конференциях Ярославской ГСХА (2002...2004), Ивановской ГСХА (2002), Брянской ГСХА (2002) и на конференции специалистов АПК Вологодской области посвященной вопросам качественного совершенствования ярославской породы в Шекснинском районе Вологодской области на период 2004-20 Юг.г. (2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методики исследований, результатов исследований, выводов, предложений производству, библиографического указателя использованной литературы. Работа изложена на 134 страницах компьютерной верстки, включает 26 таблиц, 33 рисунка. Библиографический указатель использованной литературы содержит 139 наименований, в том числе 40 на иностранных языках. Работа является итогом научных исследований, выполненных автором в 2001-2004г.г. в соответствии с планом НИР зооинженерного факультета ФГОУ ВПО ЯГСХА и тематическим планом ГНУ ЯНИИК по научно-техническому заданию: № Гос. регистрации 01.2.00 108447.
На защиту выносятся следующие вопросы:
Селекционно-генетические параметры ведущих стад ярославского скота по экстерьерным и продуктивным показателям.
Оптимизация вариантов оценки и отбора племенных животных для решения задач комплексной селекции.
Характеристика оптимизированной системы управления селекционным процессом, предлагаемой для применения в работе с ярославской породой крупного рогатого скота.
Проблема изучения экстерьера и конституции в работах отечественных и зарубежных ученых
Классическое учение об экстерьерно-конституциональных типах молочного скота развивалось с XIX века, по мере создания новых пород, с развитием молочной промышленности. Особое внимание уделялось оценке и отбору животных по типу телосложения в Англии, США, Канаде, Германии и других странах.
Так, в своих работах швейцарский профессор И. Дюрст (1937) на основе степени протекания окислительных процессов в организме определил четыре типа конституции: дыхательный, дыхательно-пищеварительный, пище-варительно-дыхательный и пищеварительный. В качестве критерия для отбора молочных коров автор предлагал использовать показатель «реберного угла», как признака имеющего высокую положительную связь (г — + 0,8899) с молочной продуктивностью.
В нашей стране учение об экстерьере и конституции развивалось в работах таких ученых, как П.Н. Кулешов (1937), Е.Ф. Лискун (1949), М.Ф. Иванов (1949), Е.А. Богданов (1977) и др. Так, Е.А.Богданов выделял три типа конституции: сухой, сырой и крепкий. Однако наибольшее значение среди всех предложенных классификаций имеет классификация П.Н. Кулешова. Он выделял четыре типа: грубый, нежный, плотный, рыхлый. М.Ф. Иванов добавил к его классификации еще крепкий тип.
Наряду с оценкой конституции развивалось и экстерьерная оценка скота. В частности, впервые оценку отдельных частей тела и сравнение их со стандартом пытались ввести заводчики острова Джерси.
Пунктирная система (System of points) оценки явилась важным этапом в развитии оценки экстерьера крупного рогатого скота. Первой шкалой балльной оценки экстерьера коров молочных пород стала пунктирная шкала айрширской коровы (Дюрст И., 1937),
В начале XX века при улучшении голштинской породы уже на первых этапах работы придавалось большое значение отбору животных молочного типа. Для этого еще в 1922 году было выработано общее представление о желаемом экстерьере животных этой породы. В 1929 году была принята программа селекции голштинов по типу, сделано описание модельных коров и быков этой породы, а в 1943 году разработана объективная шкала оценки, которая затем несколько раз уточнялась и пересматривалась. Проведенные канадской фирмой «Симекс» научные исследования показывают, что селекция голштинского скота по типу позволяет повысить продолжительность хозяйственного использования коров, их пожизненную продуктивность, в большей степени реализовать потенциал продуктивности.
В селекционных школах различных стран подход к селекции по конституции и экстерьеру имеет как общие, так и различающиеся элементы. Общим можно считать то, что все методики линейной оценки, в основном, базируются на канадской оценке Type Classification, введенной в действие в 1922 году. По этой методике оценивалось 14 признаков типа при кодировании уровня их развития от 1 до 5 баллов. Каждому коду соответствовала определенная модель стати (Trimberger G.W. et al., 1987).
Различия, в основним, обусловлены количеством учитываемых функ-циональных признаков, методическим подходом в конструкции различных продуктивных индексов и моделировании вариантов отбора.
По данным Л, Мельбуса (1987), существуют различия по морфологическим признакам и связь экстерьерных показателей с молочной продуктивностью у коров черно-пестрой породы. Автор учитывал молочную продуктивность коров, а также 15 промеров тела, на основе которых были вычислены 9 индексов телосложения. Наивысшие удои были у коров с оптимальны ми промерами тела. В селекционные программы следует включать параметры экстерьера, сочетающиеся с максимальной молочной продуктивностью для создания чёрно-пёстрого скота желательного типа. В условиях промышленной технологии оптимальный экстерьер должен также сочетаться с лучшей приспособленностью коров к машинному доению и условиям содержания.
По мнению R. Rodriguez (1987), следует проводить исследования по классификации молочного скота по типу для того, чтобы по морфологическим признакам можно было судить о типе животного. С учетом породы следует обращать внимание на типичные признаки, имеющие важное экономическое значение (вымя, соски, конечности и др.). В целом компоненты типа имеют низкую наследуемость, слабо коррелируют с молочной продуктивностью. Однако, при сочетании типа с продуктивностью можно прогнозировать длительность эксплуатации коровы.
Т.Н. Волковой (1984) при сравнении показателей промеров коров айр-ширской породы двух племенных заводов выявлена достоверная разница по таким экстерьерным промерам, как ширина в маклоках, обхват груди за лопатками, длина лба, глубина шеи у головы, глубина шеи у груди. Полученную разницу, очевидно, можно объяснить различными условиями выращивания и кормления. В целом же при визуальной оценке коров двух стад не выявлено резких различий. Сравнение величины промеров у высокопродуктивных коров и лучших по типу телосложения внутри племзавода показывает, что между ними нет резких различий. Поэтому для оптимальной величины экстерьерных промеров коров желательного типа использовались доверительные границы (М ± 1,96а): минимум и максимум из двух групп в обоих племзаводах.
Селекционно-генетические параметры показателей экстерьера и конституции, их связь с молочной продуктивностью и показателями роста и развития
В настоящее время в селекционных программах и системах предусматривают контроль изменений селекционно-генетических параметров, которые отражают динамику генетических изменений как популяции в целом, так и отдельных стад.
В работе отечественных и зарубежных исследователей основной упор делается на изучение двух групп параметров: характеризующих изменчивость и взаимосвязь признаков. В свою очередь в пределах каждой группы определяют фенотипические и генетические параметры (Cv - фенотипиче-екая изменчивость, h - коэффициент наследуемости, гр - фенотипическая корреляция, rg - генетическая корреляция).
Однако следует отметить, что рассматривать каждую группу селекционно-генетических параметров нет смысла, так как все они являются взаимодополняющими друг друга, и в большинстве случаев генетическая корреляция показывает изменение генетической изменчивости одного признака, при изменении этого же показателя у другого признака.
В. Kinghorn (1985) было проведено моделирование для прогнозирования влияния наследуемости размеров тела животного на скорость роста, потребление корма, воспроизводительные способности и продуктивность. При этом использовали генетически стандартизированные уравнения; полученные с их помощью результаты хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Рассматривали 2 модели: I. Взрослые животные; II. Молодые, растущие животные.
В обоих случаях было показано, что размер тела оказывает влияние только на признаки воспроизводства. При этом между размером тела и количеством приплода имеется отрицательная корреляция; животные с меньшим размером тела дают за жизнь больше потомков, чем более крупные животные. Результаты моделирования обсуждаются в связи с определением максимальных сроков убоя животных.
Используя алгоритмы популяционной генетики и ЭВМ, R Urban и другие (1987) по двум линейным уравнениям оценили соотношение между морфологическими признаками и уровнем продуктивности за первые 305 дней лактации у 1486 первотелок черно-пестрой породы. Установили достоверное влияние экстерьера на молочную продуктивность. Различия между группами по удою и продукции молочного жира за лактацию составляли 255-745 и 10,4-27,5кг соответственно. Размеры тела и конституция не влияли на признаки молочной продуктивности. Уровень развития мышц тела значительно влиял на удой и продукцию молочного жира; различия между группами составляли 165-317 и 6,0-9,0кг соответственно. В отношении формы и емкости вымени различия между группами по удою достигали 267-948 кг, по продукции молочного жира — 11—ЗбЕЬДра битшдеагсВіе ан&баньшина (1985) установили достоверную положительную связь удоя с общей оценкой экстерьера и конституции (г = 0,49), с живой массой (г = 0,32), экстерьерными промерами, характеризующими общее развитие и крупность животных (г = 0,27-0,29), морфологическими признаками вымени (г = 0,18-0,38). С учетом установленной взаимосвязи определены параметры желательного типа симментальского скота по комплексу признаков, В условиях нестабильного кормления целесообразнее ориентироваться при отборе животных на показатели продуктивности за наивысшую лактацию, при которой в большей степени проявляется генетический потенциал. .
А.Н. Дидковским (1990) изучены корреляции между линейной оценкой типа дочерей голштинских быков и их хозяйственно-полезными признаками (удой, содержание жира в молоке, воспроизводительные способности). Выяснено, что наиболее достоверную связь с удоем имели следующие признаки оценки типа: размер животных, крепость сложения, глубина туловища, выраженность молочного треугольника. У потомков голштинских быков, материнской основой которых была черно-пестрая порода, связь удоя с этими признаками была соответственно: 0,19; 0,30; 0,40; 0,45; симментальская порода - 0,33; 0,47; 0,48; 0,43; красная степная - 0,34; 0,52; 0,43; 0,53 и алатау-ская - 0,12; 0,25; 0,24; 0,24. Связь с жирномолочностью по всем параметрам типа была отрицательной. Не выявлено достоверных связей у животных всех генотипов между признаками экстерьера и продолжительностью сервис-периода.
Популяционно-генетические параметры экстерьерно-конституциональных и продуктивных показателей ярослав ского скота
Современная система ведения племенной работы с крупным рогатым скотом наряду с традиционной селекцией по фенотипу должна сочетаться с углубленным изучением генотипа животных.
Для изучения селекционных изменений в популяциях в настоящее время применяется оценка и анализ популяционно-генетических параметров. Использование методов популяционной генетики обеспечивает возможность оперативного и долгосрочного управления селекционными изменениями от низших звеньев популяции (стад) до породы в целом, решая при этом основную задачу - комплексное улучшение хозяйственно-полезных признаков животных.
Показатели изменчивости признаков по своей сути являются характеристиками распределения выборки и отклонения отдельных животных или выделенных классов от средних значений. По категориям и целевым установкам их можно разделить на 3 группы: - собственно показатели изменчивости (вариабельность, стандартное отклонение); - контролирующие характеристики (ошибки, показатель точности оценок); - уточняющие показатели (асимметрия, эксцесс, трансгрессия); - наследуемость признаков (коэффициент наследуемости).
Изменения всех этих характеристик обусловлены влиянием многообразных внешних факторов, а также генетическими особенностями индивидов.
На современном этапе развития биологической статистики существует возможность изучения-не только изменчивости фенотипического проявления хозяйственно-полезных признаков, но и выделения в общей доле фенотипической изменчивости её составляющих - генетической и паратипической.
При оценке показателей изменчивости контрольных выборок, важным элементом является показатель точности оценок (Cs), величина, которая отвечает за правомочность использования выборки в дальнейшем анализе. В вариационной статистике считается, что допустимая величина точности оценки средней не должна превышать 5 % (оптимум 4% и менее). Из представленных в таблице 5 данных видно, что по обоим подконтрольным стадам практически все показатели продуктивности и экстерьера отвечают требуемым параметрам точности. Исключение как по племзаводу «Ярославка», так и по племзаводу «Горшиха» составили борозда вымени и положение таза, точность оценки которых близка к критической. Поскольку общее количество введенных в оценку признаков более чем достаточно (38 показателей), из дальнейшего анализа эти признаки были исключены.
Для проведения исследований по генетическим характеристикам отобранных признаков необходимо выполнить максимально полную их оценку по трем группам показателей изменчивости, с подробным анализом и описанием. Для этого нами были рассчитаны стандартное отклонение (ст), показатели асимметрии (As), эксцесса (Ех) и трансгрессии (Тг).
Асимметрия - это отклонения вариант от нормальной кривой их рас-предєления. При асимметрии повышена частота вариант, лежащих справа или слева от среднего значения признака, В этом случае говорят о положительной (правосторонней) или отрицательной (левосторонней) асимметрии. При правильном методическом подходе к формированию выборки асимметрия рядов распределения указывает на специфичность варьирования признака, обусловленная какой-то биологической причиной. Такая особенность в распределении частот представляет научно-практический интерес и должна быть изучена с использованием математического анализа.
Отклонение от нормального распределения может приобретать не только асимметричную форму. Скопление частот в классах близких к средней (М), моде (Мо) и медиане (Me) образует распределение называемое положительным эксцессом.
Результаты оценки селекционно-генетических параметров экстерьера, конституции и развития молодняка ярославской породы. Усовершенствование методов оценки и отбора в рамках системы селекции
Система селекции должна учитывать оценку животных и контроль селекционной ситуации от оценки молодняка до формирования групп родителей следующих генераций (рис. 33). Из рисунка 33 видно, что принцип работы системы бинарный с объединением по трем контрольным точкам: отбор -корректура — формирование.
Достаточно высокая зависимость между коэффициентами наследуемости и влиянием генетических факторов по всем экстерьерным промерам (rw = 0,897 ) говорит о том, что по всем показателям, за исключением обхвата груди и ширины в маклоках, возможен эффективный отбор по отцовской основе, в частности, по прлусибсам.
Для определения контрольных признаков в моделях отбора изучена фе-нотипическая зависимость между показателями дочерей и матерей (табл. 19).
Из данных табл.-19 видно, что что наибольшая повторяемость «мать х дочь» отмечена по высоте в крестце и глубине туловища, минимальная - по обхвату пясти и ширине груди за лопатками.
Наибольший коэффициент наследуемости отмечен по ширине груди за лопатками и косой длине туловища. Наибольшее фенотипическое разнообразие было по обхвату груди и глубине туловища.
Таким образом, шя оптимизации вариантов оценки и отбора молодняка по экстерьеру предлагается использовать следующие промеры: высоту в крестце, обхват груди, как имеющие наибольшую повторяемость «мать х дочь»; ширину груди за лопатками и глубину туловища, как признаки наиболее генетически обусловленные.
Проведенная оценка позволила определиться с критериями отбора, ме 1 1г., тодами оценки генотипа молодняка при формировании групп ремонтных те-лок. В систему селекции предлагается ввести бинарный вариант оценки, в котором, с одной стороны учитывается оценка по собственным показателям и родословной, с другой - только собственная оценка по комплексу признаков.
Комплексную оценку молодняка предлагаем выполнять по уравнению нелинейной регрессии, имеющему вид: КОМ=Кр (Пр-СР)+ Сог (Пог-Сог)+ Кшг (Пшг-Сшг)+ КгЛПгт-Сгт), (5) где КОМ — селекционный индекс поробанда по собственной продуктивности; р, ог, шг, гт соответственно данные по росту (высоте в крестце), обхвату гру V ди, ширине груди за лопатками и глубине туловища; П - данные пробанда; \ С — данные сверстников; , К - весовой коэффициент .множественной нелинейной регрессии. Весовые коэффициенты определяются по формуле (Басовский Н.3.,1976): :: К=Р" G а, (6) где Р"1 - обратная матрица фенотипических значений варианс и коварианс; G - матрица генетических значений варианс и коварианс; а - вектор столбец экономических весов признака.
Данный вариант.реализуется в математических средствах EXCEL 2000-2003, MATLAB 6- 2000 и Др. Рассчитанные для стада племзавода «Горшиха», коэффициенты имеют вид: Кр=1,15; Ког=1,22; Кшг=1,91; Кгт=1,73.
По данным БЛХЗавертяера и др.(1984) эффективность отбора по индексу с увеличением количества признаков, входящих в селекционный индекс, снижается. Для увеличения эффективности отбора молодняка по собствен f ньш показателям и по родословной мы предлагаем использовать два показа теля - высоту в крестце илбхват груди. Эти признаки были выбраны по результатам оценок, в частности высота в крестце имеет наибольшую повто-ряемость «мать х дочь», а .обхват груди как признак, имеющий фенотипиче-ское разнообразие - то есть возможность отбора.
