Введение к работе
Актуальность проблемы. Разработка принципиально новых современных приёмов совершенствования методов искусственного отбора в селекционном процессе при создании новых пород сельскохозяйственных животных и птиц позволила бы повысить эффективность и рентабельность сельскохозяйственного производства (Машуров AM, 1980, Фисинин'ВИ, Злочевская KB, 1981; Созинов А.А, 1984,1985, Эйснер Ф.Ф и соавт, 1985; Глазко ВИ, 1988, 2001) По мнению ВИ Фисинина (2004) « .тенденции развития молекулярной генетики в последние годы дают основания предполагать, что в птицеводстве будущего использование генных маркеров и молекулярно-генетических методов в селекционной работе, будут играть все более возрастающую роль.». Однако в настоящее время в птицеводстве селекция в основном осуществляется на основе фенотипа, при этом генетически элитная птица определяется по количественным признакам продуктивности (Глазко В И., 1988), а также по физическим и поведенческим характеристикам (Сингх Б П, Сингх СП, 2003).
Вместе с тем, направленный отбор, при несомненной целесообразности его использования, по мнению Э.К Пенионжкевич и др., (1989), Ю П Алтухова (1995), ВИ Глазко (2001); ИП Жарковой (2006) из-за длительного применения, неизбежно усиливает депрессивные процессы, которые заключаются в снижении динамики изменчивости птицы, как в количественном, так и в качественном отношении. Поэтому, по мнению В И Глазко (1988), по-прежнему остаются актуальными исследования реальных селекционных процессов Промышленные популяции являются прекрасным объектом изучения закономерностей изменений фенотипического проявления количественных признаков продуктивности под давлением отбора, а также для изучения процессов генетической дифференциации, которая происходит в ходе селекционного процесса.
Важной популяционно-генетической характеристикой любой сельскохозяйственной популяции является описание динамики средних значений признаков продуктивности, характера корреляционных связей между ними, величины их наследуемости (h2) и структуры изменчивости (выраженной через С,ио)в ходе селекционного процесса (Васильева Л.А, Забанов С А., 1987, Минина ЕЛС, 1987) Ежегодный анализ по основным генетическим параметрам селекционируемых линий необходим для определения результативности селекционной работы (Саитбаталов Т Ф, 1997). Для успешного решения задач создания высокопродуктивной птицы необходимо изучение генофонда исходных пород, их генетической изменчивости и дифференциации Количественную оценку названных параметров можно получить с использованием биохимических и ДНК-маркёров (молекулярно-генетических), изучение которых способствует углубленному выяснению закономерностей динамики іенетической структуры
пород, типов и линий селекционируемых домашних и сельскохозяйственных животных и птиц в процессе их микроэволюции (Тихонов В И , 2005).
В настоящее время возможности исцользования биохимических и полиморфных маркеров ядерной и митохондриальной ДНК продемонстрированы на значительном количестве природных и сельскохозяйственных популяций (Oakenfull Е, 1982, Кирпичников В.С, 1987, Картавцев ЮД, 1979, Машуров AM, 1980, Алтухов Ю.П., Дуброва Ю.С, 1981; Моисеева И.Г и др., 1984, Глазко В.И., 1988, Hams R G , 1989, Bibb М J, et al,1991, Carlson JE, 1991, Булат С A, 1992, Романова Л В, Мишанькин Б.Н, 1994, Рябова ГД идр, 1995, Чуркина ИВ , 1995,2000, Семенова, 1996, Городная А В , 1997; Брьжов Вл А., 2001; Кочиева Е.З , 2002; Голованова Т С, 2003, Алтухов Ю П, 2003; Хрисанфова Г Г и др , 2004)
Биохимический полиморфизм, а также полиморфизм ядерного и митохондриального генома уток совершенно не исследован Не описана генетическая структура их пород и внутрипородных линий, тогда как изучение биохимического и ДНК-полиморфизма (ядерного и митохондриального геномов) внутрипородных линий уток и динамики их генетической структуры в процессе селекции увеличивает возможности исследования генетических процессов в промышленных сельскохозяйственных популяциях, приводящих к их генетической дифференциации
Кроме того, оценка степени генетических различий селекционного материала является необходимым элементом современной селекции на получение гетерозиса Наиболее целесообразно можно использовать гетерозис при создании четко различающихся линий или пород с последующим скрещиванием их с целью выявления тех из них, которые бы давали наивысший эффект гетерозиса Такой способ является действенным независимо от типа неаддитивного генного действия, обусловливающего гетерозис (Васильева Л А., Забанов С А, 1987)
Выше изложенное обосновывает своевременность и актуальность настоящего исследования
Работа выполнялась в рамках ГНТП АНРБ «Оптимизация
функционирования и использования потенциала биологических систем РБ» (подпрограмма «Эколого-биологические основы сохранения биоразнообразия и устойчивости экосистем РБ»), а также при частичной финансовой поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований (Агидель, № проекта 05 - 04 - 97940)
Цель работы В ходе селекционного процесса изучить генетическую структуру внутрипородных линий уток по количественным признакам продуктивности и по данным о полиморфизме ядерного и митохондриального геномов, а также провести анализ генного разнообразия линий уток и дать количественную оценку произошедшей в ходе селекции генетической дифференциации
Задачи исследования.
1 Провести анализ динамики количественных признаков продуктивности, произошедшей в ходе селекционного процесса при выведении линии Б1 и Б2
Благоварскої о кросса и линий БЦ1 и БЦ2 башкирской цветной породы (живой массы, яйценоскости, затрат корма на 10 штук яиц и 1 кг прироста, процента оплодотворяемости яиц и процента вывод утят)
2. В процессе селекции оценить фенотипическую изменчивость признаков продуктивности (о, Cv) и выявить долю генетического компонента (h2) в этой изменчивости
Оценить характер корреляционных отношений между названными признаками продуктивности на протяжении нескольких поколений селекции Благоварского кросса и Башкирской цветной породы уток и возможность использования стабилизирующего отбора в утководстве
Провести изучение биохимического полиморфизма изоферментов сыворотки крови - лейцинаминопептидазы (LAP), малатдегидрогеназы (МДН), глицерофосфатдегидрогеназы (GPHD), неспецифических эстераз (Est), а также эстеразы D эритроцитов (EstD)
5 Изучить полиморфизм ядерного генома внутрипородных линий уток с
использованием RAPD-маркеров и ПДРФ - анализа I и III интронов гена S-acyl
fatty acid synthase tmoesterase (AFAST).
6 Изучить полиморфизм митохондриального генома (в участке,
кодирующем вторую субъединицу НАДН-дегидрогеназы (ND2) у различных
пород (пекинских и мускусных) и внутрипородных линий уток
По данным «классических» биохимических и ДНК-маркеров ядерного и митохондриального геномов определить степень генетического сходства и филогенетические взаимоотношения изученных внутрипородных линий уток
Провести сравнительный анализ генного разнообразия линий уток по данным биохимического полиморфизма и ДНК-полиморфизма двух геномов -ядерного и митохондриального
Научная новизна. Впервые проведен анализ динамики количественных признаков продуктивности и анализ корреляционных отношений между ними на протяжении девяти поколений направленною отбора в линиях башкирской цветной породы и Благоварского кросса уток
Выявлена доля генетического компонента (h2) в общей фенотипической изменчивости признаков продуктивности, оценённой по среднему квадратическому отклонению и коэффициенту вариации на протяжении девяти поколений направленного отбора в линиях Башкирской цветной породы и Благоварского кросса уток
Дана оценка возможности использования стабилизирующего отбора в утководстве
Впервые у 10 внутрипородных линий уток изучен биохимический полиморфизм изоферментов сыворотки и эритроцитов крови
Впервые изучен полиморфизм мультиаллельных ДНК - маркеров ядерного генома - ПДРФ анализ I и III интрона гена тиоэстеразы синтазы S - ацил жирных кислот
Проведен анализ RAPD- полиморфизма генома внутрипородных линий уток с использованием нескольких универсальных праймеров,
Проведён ПДРФ - анализ митохондриального генома в участке, кодирующем вторую субъединицу НАДН-дегидрогеназы (ND2).
На основе анализа биохимического полиморфизма и полиморфизма ДНК ядерного и митохондриального геномов, определена степень генетической близости и филогенетические взаимоотношения исследованных линий уток. Проведен сравнительный анализ уровней генетической дифференциации исследованных линий уток по ядерному и митохондриальному геномам и выявлена близость уровней дифференциации этих двух типов генома
Впервые дана количественная оценка степени генного и митотипического разнообразия внутрипородных линий уток по данным биохимического полиморфизма и ДНК- полиморфизма ядерного и митохондриального геномов
Научно-практическая значимость. Анализ динамики основных селекционируемых признаков продуктивности уток, закономерностей их наследуемости, фенотипической и коррелятивной изменчивости в различных линиях и поколениях необходим для определения результативности селекционной работы и коррекции направления селекции в процессе формообразования
Молекулярно-генетическое изучение промышленных популяций птиц имеет важное теоретическое и практическое значение, поскольку результаты его могут служить основой для рассмотрения молекулярно-генетических механизмов дифференциации популяций в процессе селекционной работе по выведению новых пород и внутрипородных линий.
Определение частот генотипов и аллелей полиморфных ферментных и ДНК-локусов в линейных субпопуляциях уток является новой информацией для характеристики генофонда уток вообще и их зональной (ГУП «ППЗ Благоварский») популяции в частности Полученные результаты расширяют теоретические знания об особенности микроэволюционных процессов, происходящих в промышленных популяциях в условиях изолированного содержания и под давлением отбора Разработанные подходы позволяют рекомендовать их для оценки генетического разнообразия подобных популяций. Это является важным в практической селекционной работе, поскольку изолированное содержание, по данным ряда авторов, приводит к снижению генетического разнообразия и обеднению генофонда
По результатам исследований опубликованы практические рекомендации «Использование биохимических и молекулярно-генетических маркеров для оценки генетического разнообразия промышленных популяций уток» (одобрены НТС ГНУ МНТЦ «Племптица» Россельхозакадемии, протокол №5 от 10 05 2006) и «Популяционно-генетические приемы для совершенствования методов искусственного отбора в утководстве» (одобрены НТС МСХ РБ, протокол № 24 от 4 12 2006).
Положения, выносимые на защиту.
Закономерности изменчивости и наследуемости признаков продуктивности уток в процессе селекции
Характер корреляционных отношений между признаками продуктивности уток в ходе селекционного процесса
Одинаковая информативность изучения «классических» и ДНК- маркеров ядерного генома для оценки генетического сходства и генегического разнообразия внутрипородных линий уток
Сохранение уровня генетического разнообразия в ходе селекционного процесса.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы в
период с 1996 по 2001 гт обсуждались на ежегодных отчетных научно-
практических конференциях селекционно-генетического центра по
утководству, а также доложены на XXVI Intern Conference on Animal
Genetics (New Zealand, 1999), X Intern Congress on Genes, Gene Families, and
Isozymes (China, 1999), II Международной научной конференции
«Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии»
(Москва, 2000), Международной научно-практической конференции
«Ученые - возрождению сельского хозяйства в XXI веке (Брянск, 2000),
Международной научной конференции «Актуальные проблемы
производства и переработки продуктов животноводства и птицеводства
(Уфа, 2000), II съезде ВОГиС (Санкт-Петербург, 2000), Всероссийской
научной конференции «Проблемы и перспективы развития
агропромышленного комплекса регионов России» (Уфа, 2002),
Международной научной конференции «Пути повышения эффективности
АПК в условиях вступления России в ВТО» (Уфа, 2003), II конференции
Московского общества генетиков им Вавилова (Москва, 2003),
Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы
зоотехнической науки и практики как основа улучшения продуктивных
качеств и здоровья животных» (Ставрополь, 2003), Международной научно-
практической конференции, посвященной 75-летию факультета технологии
сельскохозяйственного производства Волгоградского ГАУ «Актуальные
вопросы зооинженерной науки в агропромышленном комплексе»
(Персиановский, 2004), Всероссийской научно-практической конференции
«Повышение эффективности и устойчивости развития АПК» (Уфа, 2005),
Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы
агропромышленного производства регионов России в условиях реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК», проведенной в рамках XVI Международной специализированной выставки «Агрокомплекс-2006» (Уфа, 2006)
Публикации По материалам диссертации опубликовано 38 работ
Структура и объём диссертации. Работа изложена на 284 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, анализа результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов и предложений производству
Диссертация содержит 50 таблица и 67 рисунков
Библиографический список включает 344 наименования использованной литературы, в том числе 233 отечественных и 111 иностранных авторов.
Автору принадлежит идея, разработка и постановка методик, организация исследований, анализ полученных результатов, научное обоснование выводов и теоретических положений
Считаю своим приятным долгом выразить искреннюю признательность за неоценимую помощь в проведении совместных исследований и обсуждении результатов работы научному руководителю, профессору РР Гадиеву (БГАУ, Уфа), директору Института биохимии и генетики УНЦ РАН (Уфа), академику АН РБ В А Вахитову, профессору ОЕ Мустафиной, профессору ЭК Хуснутдиновой (ИБГ УНЦ РАН), бывшему директору и специалистам ГУЛ «ППЗ Благоварский», дс-х и. Т Ф Саитбаталову, РА Хафизовой, ММ Гильванову, зав кафедрой разведения с -х эюивотных БГАУ, профессору С Г Исламовой
