Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Мониторинговые программы в животноводстве 11
1.2. Использование интерьерных показателей в селекции животных 15
1.3. Нарушения кариотипа у сельскохозяйственных животных...22
1.4. Влияние радиационного и химического загрязнения окружающей среды на цитогенетический, биохимический и иммунологический статус млекопитающих 38
2. Материал и методы исследований 51
3. Результаты исследований
3.1. Биологический мониторинг пород крупного рогатого скота
3.1.1. Комплексная оценка интерьерных и продуктивных особенностей быков-производителей 63
3.1.2. Оценка интерьерных параметров интродуцированных локальных пород крупного рогатого скота 90
3.2. Влияние техногенных факторов на интерьерные показатели животных
3.2.1. Отдаленные биологические последствия ядерных испытаний 114
3.2.2. Характеристика интерьерных параметров коров черно-пестрой породы^ находящихся в зоне химического загрязнения 137
3.3. Биологический мониторинг пород свиней Западной Сибири
3.3.1. Меж- и внутрипородные различия у свиней по уровню цитогенетической нестабильности 152
3.3.2. Связь интерьерных параметров свиней с их продуктивными качествами 167
3.3.3. Онтогенетические изменения цитогенетической нестабильности и некоторых показателей крови у свиней... 173
3.3.4. Соматическая хромосомная нестабильность у свиней в норме и при патологии 188
3.4. Межвидовая изменчивость цитогенетических и биохимических параметров крови 204
4. Обсуждение 217
Выводы 240
Предложения 246
Библиографический список
- Использование интерьерных показателей в селекции животных
- Влияние радиационного и химического загрязнения окружающей среды на цитогенетический, биохимический и иммунологический статус млекопитающих
- Комплексная оценка интерьерных и продуктивных особенностей быков-производителей
- Характеристика интерьерных параметров коров черно-пестрой породы^ находящихся в зоне химического загрязнения
Введение к работе
Актуальность темы. В селекционные программы по совершенствованию пород сельскохозяйственных животных традиционно включается оценка наиболее важных хозяйственно полезных признаков, при этом недостаточное внимание уделяется изучению ин-терьерных параметров, использование которых позволило бы успешнее осуществлять отбор и подбор и в целом контролировать селекционный процесс (Завертяев Б.П., 1986; Эрнст Л.К., 1994, 2004; Кабанов В.Д., 2001; Прохоренко П.Н., Сердюк Г.Н., 2002 и др.). В рамках реализации «Программы генетической экспертизы племенного материала в Российской Федерации» необходима всесторонняя оценка и мониторинг племенных животных по комплексу признаков с целью повышения эффективности селекционной работы (Дунин И.М., 1994, 2000 и др.).
Актуальным остается выявление и использование особей с относительно стабильным кариотипом при проведении целенаправленной работы по совершенствованию существующих и созданию новых пород животных (Жигачев А.И., 1984; Яковлев А.Ф., 1985; Бакай А.В. и др., 1989 и др.).
Особого внимания заслуживает проблема сохранения биоразнообразия, поддерживаемого видовыми, популяционными и индивидуальными особенностями организмов (Дубинин Н.П., 1966; Шмальгаузен И.И., 1968; Алтухов Ю.П., 1989, 1996 и др.). В этой связи важным является определение среднепопуляционных значений биохимических, гематологических, химических, иммунологических, цитогенетических показателей с учетом видовой и породной принадлежности животных, продуктивности, возраста, пола и других факторов.
5 В настоящее время одной из важнейших задач биологического
мониторинга является изучение в комплексе интерьерных параметров животных в популяциях, разводимых в условиях техногенной нагрузки. Исследования влияния хронического облучения и химических соединений, а также их сочетанного воздействия на биологические объекты дают неоднозначные результаты, что затрудняет объективную оценку негативных последствий техногенного загрязнения окружающей среды. Поэтому данная проблема остается актуальной, а всестороннее изучение - приоритетным направлением в экологии (Федеральный закон «Об охране окружающей среды», 2002).
Исходя из этого, необходимо формировать базы данных комплексного изучения интерьера животных, что позволит всесторонне оценивать экологическую пластичность селекционируемых популяций в условиях антропогенного воздействия и планировать проведение долгосрочного биомониторинга.
Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить комплекс интерьерных показателей сельскохозяйственных животных разных видов, в том числе в условиях химического и радиационного загрязнения.
В этой связи были поставлены следующие задачи:
определить среднепопуляционные параметры биохимического, гематологического, иммунологического, цитогенетического, химического статуса крупного рогатого скота и свиней;
выявить межвидовые, внутри- и межпородные различия по интерьерным показателям животных, разводимых в разных экологических условиях;
оценить связь показателей соматической хромосомной изменчивости с биохимическими, гематологическими, иммунологическими и продуктивными показателями у животных разных видов;
определить эффект воздействия отдаленных последствий радиационного и химического загрязнения окружающей среды на интерьер животных;
разработать метод комплексной оценки цитогенетической стабильности, учитывающий разное сочетание соматических мутаций;
установить спектр и частоту соматических хромосомных нарушений у свиней при различных формах врожденной патологии.
Научная новизна. Впервые в комплексе проведена оценка интерьера крупного рогатого скота и свиней, разводимых в разных экологических зонах Сибири и Республики Казахстан. Определены доверительные границы для параметров, характеризующих биохимический, гематологический и цитогенетический статус разных пород.
В сравнительном аспекте изучены спектр и частота соматических мутаций у разных видов животных. Показано, что у крупного рогатого скота значительно чаще встречались числовые мутации. Свиньи характеризовались относительной стабильностью кариоти-па.
Проведен мониторинг селекционируемых популяций крупного рогатого скота, разводимых на территориях, ранее подвергавшихся радиационному и химическому загрязнению. У животных разного направления продуктивности в различных климатогеографических условиях установлен одинаковый вектор воздействия и биологический эффект радиационного загрязнения в результате деятельности Семипалатинского ядерного полигона и Чебулинского подземного
7 ядерного взрыва, что выражалось в повышении числа аномальных
митозов и пробелов хромосом. Выявлена связь иммунореактивно-
сти с ростом числовых мутаций. Химическое загрязнение вызывало
расширение спектра полиплоидности клеток и повышение частоты
их образования, а также изменение белкового обмена.
Установлены внутривидовые различия по биохимическим, ци-тогенетическим, гематологическим, химическим показателям, отражающие генетически обусловленные особенности животных.
В черно-пестрой породе обнаружен химеризм и мозаицизм половых хромосом, фенотипическое проявление которых заключалось в снижении концентрации сперматозоидов у быков-производителей. У свиней скороспелой мясной породы обнаружена транспонированная хромосома (rob 16; 17), интродуцированная от ландрас-кабаньих гибридов.
У крупного рогатого скота и свиней установлены половые различия по частоте соматических хромосомных нарушений. Выявлена возрастная динамика биохимических параметров и цитогене-тической нестабильности у свиней скороспелой мясной породы.
Показано, что аномальные животные могут служить моделью для изучения влияния негативных факторов окружающей среды. При разных формах врожденной патологии установлена высокая частота и изменчивость соматической хромосомной нестабильности относительно фоновых значений.
В разных породах крупного рогатого скота и свиней выявлена связь между частотой возникновения соматических мутаций и биохимическими, гематологическими, иммунологическими, химическими показателями.
Практическая значимость. Сформирована база данных ин-терьерных параметров разных пород и видов. Предложены инте-
8 тральные показатели, характеризующие цитогенетический гомеостаз животных.
Получены новые данные, позволяющие расширить представление о биологических последствиях радиации и химического загрязнения на цитогенетический, биохимический и химический статус сельскохозяйственных животных. Установленные частоты соматических мутаций у пород свиней и крупного рогатого скота использованы в оценке интерьера животных и изучении биологического эффекта негативного влияния факторов окружающей среды.
Результаты имеют важное теоретическое и практическое значение в развитие научного направления эколого-ветеринарной генетики, а также в разведении сельскохозяйственных животных.
Материалы диссертации используются в учебном процессе сельскохозяйственных вузов Сибири в курсах: «Генетика и биометрия», «Разведение сельскохозяйственных животных», «Экология». Результаты исследований включены во всероссийский учебник «Ветеринарная генетика» (М.: Колос, 1996), учебные пособия: «Селекционно-ветеринарная генетика» (Новосибирск, 2000), «Цитогенетика» (Новосибирск, 2004).
Апробация. Материалы диссертации представлены на научно-практической конференции «Проблемы реализации продовольственной программы Сибирского региона в новых условиях хозяйствования» (Новосибирск, 1989); межвузовской конференции ученых и специалистов Казахского государственного университета (Алма-Ата, 1990); 2-й международной конференции «Успехи современной криобиологии» (Харьков, 1992); «Проблемы науки и производства в условиях аграрной реформы» (Новосибирск, 1993); «Анализ современных аграрных проблем» (Новосибирск, 1995); 9-12-м Северо-Американском коллоквиуме по цитогенетике (США, 1995; 1997;
9 1999; 2001); «Животноводство на Европейском Севере: фундаментальные проблемы и перспективы развития» (Петрозаводск, 1996); 25-й международной конференции по генетике животных (Франция, 1996); 14-м, 16-м, 17-м конгрессах международного ветеринарного общества свиноводов (Италия, 1996; Австралия, 2000; США, 2002); «Конкурентоспособное производство продукции животноводства в Республике Беларусь» (Жодино, 1998); «Сибирский стандарт жизни: экология питания» (Новосибирск, 1998); международной конференции по генетике устойчивости к болезням (Австралия, 1998); 18-м международном конгрессе по генетике (Китай, 1998); международных конференциях «Молекулярно-генетические маркеры животных» (Киев, 1999); «Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке» (Новосибирск, 1999); «Проблемы сельскохозяйственной экологии» (Новосибирск, 1999); «Селекционно-генетические методы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных» (Москва, 2000); 2-м съезде ВОГиС (Санкт-Петербург, 2000); 1-й и 2-й международных конференциях «Ветеринарная генетика, селекция и экология» (Новосибирск, 2001; 2003); 7-м Всемирном конгрессе по прикладной генетике и животноводству (Франция, 2002); международных конференциях Европейской ассоциации по производству продуктов животноводства (Чехия, 1995; Норвегия, 1996; Австрия, 1997; Польша, 1998; Швейцария, 1999; Венгрия, 2001; Египет, 2002); 10-й международной конференции «Перспективы развития свиноводства» (Гродно, 2003).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 3 монографиях: «Ветеринарная генетика и селекция сельскохозяйственных животных» (1994), «Проблемы адаптации сельскохозяйственных животных в Сибири» (1995), «Проблемы селекции сельскохо-
10 зяйственных животных» (1997); в журналах: «Доклады Российской
сельскохозяйственной академии», «Сельскохозяйственная биология», «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», «De Physique» (France), «Ветеринарная медицина Беларуси»; сборниках научных трудов НГАУ, СибНИПТИЖ СО РАСХН и других. По теме диссертации опубликовано 86 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 291 странице, содержит 101 таблицу, 24 рисунка. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов исследований, обсуждения, выводов и предложений, содержит приложения. Библиографический список включает 394 источника, в том числе 144 иностранных.
Основные положения, выносимые на защиту:
Малые дозы радиации и химическое загрязнение разнонаправленно воздействуют на биохимический и цитогенетический статус животных разного направления продуктивности.
Видовая принадлежность, генофонд породы, период онтогенеза, а также пол и условия среды оказывают существенное влияние на формирование интерьерных особенностей животных.
В разных породах крупного рогатого скота и свиней существуют различные корреляционные отношения между биохимическими, гематологическими, иммунологическими, химическими показателями и частотой соматических мутаций.
Врожденные аномалии развития у свиней ассоциированы с высоким уровнем соматических геномных и хромосомных мутаций.
Использование интерьерных показателей в селекции животных
Широкое применение в селекционной работе получили методы оценки биохимического статуса животных, на основе которых строятся прогнозы об уровне продуктивности. Наиболее распространен анализ активности ферментов крови и использование их в качестве маркерных признаков при разведении животных (Смирнов O.K., 1970, 1971, 1974; Березкина Л.М. и др., 1982; Елецкая Ж.Я., 1987; Тютюнников А.В., 1993; Дементьева Т.А., 1986, 1996, 1997, 1998; Гудилин И.И. и др., 2000; Кудрин А.Г., 2001 и др.).
Использование ферментов переаминирования для раннего прогнозирования продуктивности животных связано с их биологическим значением. Ферменты аспартат- и аланинаминотрансфера-зы оказывают влияние на синтез белка в организме. Высокая активность аминотрансфераз у быстрорастущих животных свидетельствует об активизации обмена веществ, что позволяет использовать эти ферменты в качестве маркеров скороспелости и мясно-сти свиней (Дементьева Т.А., 1998; Дорохов Н.М. и др., 2001). Наряду активированием ферментов переаминирования у более скороспелых животных наблюдался рост активности кислой и щелочной фосфатаз (Дементьева Т.А., 1998). Последующий отбор животных с учетом уровня биохимических параметров положительно отразился на изменении их продуктивности.
Аналогичная связь была установлена в работе В.И. Степанова с соавторами (1999). Животные мясного типа свиней имели высокую активность сывороточных ферментов, а также хорошие показатели белково-липидного обмена. Предложено использовать активность креатинкиназы и лактатгидрогеназы в качестве маркеров мясных качеств свиней.
В исследованиях O.K. Смирнова (1974) установлена прямая связь активности аминотрансфераз с многоплодием свиноматки (г=0,68-0,72), привесом подсвинков (г=0,39-0,58).
Оценка ферментативного статуса крови молодняка выявила превосходство голштинской породы над черно-пестрой по активности щелочной фосфатазы и аминотрансфераз (Кудрин А.Г., Ново-кшанова А.Л.; 2001). По мнению авторов, важнейшие сывороточные ферменты являются выраженным породным признаком у молочного скота, обуславливающий уровень дальнейшей продуктивности.
В других исследованиях А.Г. Кудрина (2003) установлена положительная связь между активностью ферментов (трансферазы, фосфатазы, гидролазы) и молочной продуктивностью коров за первую лактацию. При этом автор указывает на то, что объективное суждение о степени корреляции между этими признаками зависит от ряда факторов. Тем не менее, оценка и отбор молодняка крупного рогатого скота по нескольким биохимическим параметрам в ранний постнатальный период эффективнее отбора по происхождению (Кудрин А.Г., 2001).
На основании положительной корреляции между удоем и общим белком сыворотки крови М.Т. Таранов (1976) предлагает ис пользовать показатели белкового обмена для раннего прогнозирования уровня молочной продуктивности.
С целью повышения генетической оценки продуктивности молочных коров японские ученые (Osamu S. et al., 2003) предлагают определять концентрацию метаболитов глюкозы на основании установленных генетических корреляций между ними и молочной продуктивностью (г= -0,22 и -0,97).
Результаты мониторинга свиней скороспелой породы (Дементьев А.В., 2003) с использованием цитохимических тестов свидетельствовали о повышении активности клеточных ферментов у высокопродуктивных животных. Автор связывает это с лучшими продуктивными качествами и скороспелостью этой породы. Ранее в экспериментах Т.А. Дементьевой (1998) также было обнаружено повышение активности клеточных ферментов с интенсивностью роста свиней универсального типа кемеровской породы.
В ряде зарубежных и отечественных работ на разных породах отдельных видов сельскохозяйственных животных обнаружена связь повышенного уровня хромосомных нарушений в соматических клетках со снижением, а в ряде случаев с повышением репродуктивных функций и жизнеспособности организма. Результаты этих работ и возможность их практического использования вызвали повышенный интерес к цитогенетическим исследованиям, вследствие чего были введены обязательные обследования скота, а также организация лабораторий во многих странах. Представилась возможность использовать цитогенетические показатели в качестве критериев оценки хозяйственно полезных признаков.
Влияние радиационного и химического загрязнения окружающей среды на цитогенетический, биохимический и иммунологический статус млекопитающих
Возрастающие темпы антропогенного загрязнения (Гончарик Н.В., 2001) вызывают обоснованные опасения, поскольку представляют угрозу для ныне живущих и последующих поколений. Уже накоплен значительный материал по влиянию радиации на биологические системы, в том числе на хромосомную нестабильность соматических клеток животных (Россоха В.И., Ефименко Л.И., 1992; Kiselyova T.Y. et al., 1993; Федоров B.C. и др., 1995; Kulikova S.G. et al., 1995; Nesavitin A.G. et al., 1995; Brunner R.M. et al., 1996).
Под действием ионизирующей радиации в клетках животных возникает широкий спектр цитогенетических нарушений. К мутациям может приводить прямое воздействие мутагена на структуру гена, а также опосредованное его действие через нарушение процессов рекомбинации, репликации и транскрипции (Бочков Н.П., Чеботарев А.Н., 1989). Многочисленные данные экспериментальной генетики свидетельствуют о наличии общих механизмов возникновения спонтанных и индуцированных мутаций, а также о том, что одним из общих механизмов служит повреждение ДНК и (или) нарушение процесса репарации этих повреждений (Буторина O.K., и др., 1992). По мнению В.Г. Безлепкина и др. (2000), нерепариро-ванные или ошибочно восстановленные поломки формируют геномную нестабильность. Так например, при облучении спермы хряков а-лучами в дозе 800 Р и последующем осеменении свиноматок получены потомки с реципрокными транслокациями хромосом (Гольдман И.Л., 1987; Джапаридзе С.Г. и др., 1988).
В исследованиях П.М. Кленовицкого (1997) показано увеличение частоты аберрантных клеток у свиней пород крупная белая и ландрас, подвергшихся воздействию у-излучения, в несколько раз (от 2 до 17), чем у необлученных животных.
Подобные результаты были получены после лазерного облучения лимфоцитов свиней. Выявлено повышение гетероплоидных клеток до 44% против 6% в контроле, а уровень аберраций хромосом составил 1,5-7,5% (Jankovic-Zagorcic A., Soldatovic В., 1989).
Радиационное облучение родителей повышает чувствительность потомков к негативным факторам, а хроническое их воздействие усугубляет эффект. Наблюдаемое снижение жизнеспособности потомства в постнатальный период онтогенеза связывают с мутациями, вызывающие нестабильность наследственных структур, которая может передаваться следующему поколению (Нефедов И.Ю. и др., 2000). Это подтверждено и в ряде других работ, выявивших повышенной фон хромосомной нестабильности в отдаленные периоды (Пивник А.В. идр., 1996; Слозина Н.М. и др., 1997). Данный феномен можно объяснить с помощью такого явления как аллелопатия - способность одних организмов угнетать жизнедеятельность других посредством выделяемых химических веществ. Мутантные клетки также могут угнетать рост, развитие и деление нормальных клеток.
По мнению А.П. Акифьева и др. (2001) в ДНК клетки, представляющей собой полностью не обновляющуюся молекулу, хранится память о радиационном действии.
В то же время механизм наследования спонтанной и индуцированной геномной нестабильности остается до конца не изученным. При анализе хромосомной нестабильности у потомков обыкновенной полёвки из зоны влияния Восточноуральского радиоактивного следа (ВУРС), исследователи (Гилёва Э.А. и др., 2000) столкнулись со следующим фактом. Повышенная частота хромосомных аберраций сохранялась у потомков первого поколения, а в F2 и F3 наблюдалось снижение до контрольного уровня. Авторы объясняют полученные результаты эпигенетическими изменениями, унаследованными животными Fi, а в последующих поколениях произошла реверсия экспрессии генов.
Каковы же механизмы защиты генетического материала на уровне клеточных популяций в ответ на воздействие различных негативных факторов? Стабильность генома поддерживается целой системой, которая включает три основных уровня: - предотвращение повреждений, в основном, за счет связывания свободных радикалов; - репарация поврежденной ДНК посредством удлинения отдельных фаз клеточного цикла; - элиминация аберрантных клеток в результате включения иммунного ответа, апоптоза или некроза.
Комплексная оценка интерьерных и продуктивных особенностей быков-производителей
Уникальность генофонда локальных пород всегда привлекала внимание селекционеров, поскольку его использование позволяет повысить адаптивные качества заводских пород и расширить генетическое разнообразие.
В Новосибирской области на территории ОАО «Елбаши» организовано генофондное хозяйство, в котором содержат поголовье серого украинского и якутского скота, а также их помесей. Уникальной возможностью представилось исследование интерьерных особенностей представителей разных пород, а также их помесей, разводимых в условиях одного хозяйства.
Серый украинский скот в настоящее время относится к локальным породам и имеет древние корни происхождения. Генофонд этой породы в свое время активно использовался для создания европейских пород серого скота.
Начало формирования аборигенного якутского скота на основе популяции сибирских животных относится к 13 в. (Эрнст Л.К. и др., 1994). Зоной его разведения была территория Якутии, к суровым климатическим условиям которой якутская порода хорошо адаптировалась.
Проведена оценка хромосомного статуса соматических клеток локальных пород, для чего были взяты пробы крови от коров серой украинской (СУ) породы, якутской породы (Я) и якутских х се-роукраинских помесей (ЯСУП). Установлен спектр соматических мутаций, который представлен числовыми и структурными нарушениями кариотипа. Уровень числовых нарушений и, в частности, полиплоидии представлен в табл. 13.
Серые украинские и якутские коровы характеризовались практически равной частотой полиплоидии лимфоцитов крови, тогда как их помеси имели более высокий уровень данной мутации (р 0,01-0,001). Размах значений был больше в группах породных животных, но при этом минимальная частота полиплоидных клеток у помесей превышала среднюю величину по якутской породе.
С помощью однофакторного дисперсионного анализа установлено, что доля изменчивости полиплоидии, обусловленная породной принадлежностью животных, составляет 31,6%.
Проведена оценка точности и надежности относительных величин полиплоидии у разных групп животных (рис. 7) с применением вспомогательной переменной Фишера. У первых двух групп доверительные интервалы были одинаковы. У помесных животных нижний интервал был выше верхних доверительных границ в чистопородных группах.
Спектр полиплоидных клеток у исследованных животных был следующий: Зп, 4п, 6п, 8п. Наблюдается тенденция превосходства серых украинских коров над другими животными по частоте возникновения триплоидов. У помесей чаще формировались клетки с тетраплоидным набором хромосом в сравнении с остальными группами, однако различия были статистически незначимы. Обнаружен один случай октоплоидии в серой украинской породе.
Частота клеток с избытком хромосом была представлена только метафазами с набором 2п=61 (табл. 14). Возможно, это связано с не достаточно большим объемом выборочных совокупностей. Прослеживается тенденция роста гиперплоидии у помесных животных. Фенотипическая изменчивость гиперплоидии была незначительной и варьировала от 0 до 3,0%.
Более высокими значениями характеризовался уровень гипоп-лоидных клеток (табл. 15). У якутских коров наблюдается тенденция роста частоты гипоплоидии. Размах значений по гипоплоидии был шире также в этой группе. Повышение частоты гипоплоидных клеток у якутских коров произошло за счет образования метафаз с нехваткой двух хромосом, частота которых была выше таковой у помесных животных (р 0,05). В 7-9% случаев клетки с набором хромосом 59 формировались по причине потери Х-хромосомы.
Соотношение гипоплоидов к гиперплоидам в группах было различным и составило у серых украинских коров 14:1, у якутских животных 15:1 и у помесей 9:1. Следовательно, у помесных животных прослеживается тенденция роста частоты нарушений в распре делении хромосом между дочерними клетками. Вероятно, такого
рода аномалии митоза обусловлены гетерогенностью генетических систем у помесей, контролирующих процессы расхождения хромосом. Может быть, у разных пород они обладают специфическими механизма контроля.
Поскольку образование гипоплоидных клеток сопряжено с параллельным формированием гиперплоидных метафаз, то можно рассчитать процент гипоплоидов, причиной появления которых явилось неравное распределение хромосом в дочерние клетки. У серых украинских животных этот показатель был на уровне 15,8%, у якутских он составил 17, а у помесных достигал 24% от общего числа клеток с набором хромосом равным 59.
В среднем уровень формирования анеуплоидных клеток в группах был в пределах 5,27-6,21%. Все исследованные животные имели клетки с этим типом мутаций, а частота их варьировала от 3,0 до 12,0%.
Характеристика интерьерных параметров коров черно-пестрой породы^ находящихся в зоне химического загрязнения
Как уже отмечалось выше, территория Кузбасса подвергается самым высоким в Западной Сибири техногенным нагрузкам. Так, заболевания бронхолегочной системы в Кемеровской области в 10 раз превышает показатели по Российской Федерации. Значительная концентрация предприятий угледобывающей промышленности, металлургии позволяет отнести Кузбасс к региону повышенного техногенного загрязнения. Вследствие этого происходит возрастание уровня содержания п оллютантов в почве, воде, растениях, кормах. Большинство химических веществ, поступающих в окружающую среду, обладают мутагенным и канцерогенным эффектами. Спектр действия данных веществ на организм весьма разнообразен. Пол-лютанты, мигрируя по цепи вода-почва-растения-корма, поступают в жизненно важные органы, где накапливаются и проявляют мута генный эффект (Ершов Ю.А., Плетнева Т.В., 1989). Наиболее сильными мутагенами, которые могут вызывать генетические нарушения в организме, являются соединения тяжелых металлов (ТМ). В частности, при повышенном накоплении свинца в организме жи л вотных изменяется ферментативная и гормональная активность клетки (Криницкая Н.А., Боярченко Е.К., 1983).
В связи с этим необходимо проводить постоянный комплексный мониторинг окружающей среды и предупреждать последствия влияния ТМ в т.ч. и на наследственность животных (Kochneva M.L. et al., 2003). Одним из тестов оценки влияния загрязнения среды на живые организмы является частота соматических хромосомных нарушений. В задачу нашего исследования входила оценка частоты соматических мутаций у коров черно-пестрой породы в зонах с разным уровнем химического загрязнения с учетом других интерь-ерных показателей.
Изучено содержание тяжелых металлов (ртуть, медь, цинк, свинец и кадмий) в образцах воды и кормов из разных зон Кемеровской области. На основании данных Кемеровского областного комитета охраны окружающей среды и природных ресурсов зоны были разделены на загрязненную № 5 и относительно чистую № 6. Анализ проб кормов (сено и сенаж) и воды проводили в Государственном центре агрохимслужбы г. Кемерово. Концентрацию ТМ в исследуемых образцах определяли методом инверсионной вольтамперомет-рии.
Результаты анализа проб воды в разных экологических зонах представлены в таблице 52. Установлено превышение предельно допустимых концентраций по кадмию в зоне № 5. Концентрация других ТМ в исследованных образцах была ниже ПДК. Отмечена тенденция роста концентрации Zn и РЬ в воде из зоны № 5 по от ношению к зоне № 6, для которой в свою очередь было характерно повышенное содержание меди в образцах.
Анализ образцов кормов показал, что содержание тяжелых металлов находится в пределах допустимых норм (табл. 53). В образцах сена из зоны № 5 выявлено повышение концентрации меди в 3,3 раза и ртути в 1,4 раза по сравнению с образцами из зоны № 6.
Следует отметить, что не обнаружено кадмия в сене и сенаже из зоны № 6. Содержание всех тяжелых металлов в сенаже другой зоны было значительно выше. Так, превышение концентрации меди и ртути составляло более чем в 10 раз относительно значений в зоне №6.
Таким образом, полученные результаты подтвердили разделение экологических зон на химически загрязненную (№ 5) и относительно чистую (№ 6). После этого нами была проведена оценка цитогенетического статуса 72 коров черно-пестрой породы, разводимых в исследованных зонах. Анализ спектрального распределения соматических мутаций выявил высокий процент анеуплоидных клеток в группах животных по сравнению с частотой формирования других типов нарушений (табл.54, 55).
Лимфоциты коров в зоне химического загрязнения имели повышенный уровень полиплоидизации по сравнению с контрольной группой (р 0,001). Основную долю полиплоидных клеток, как в той, так и другой зоне составили тетраплоидные клетки (4п), но в зоне экологического неблагополучия спектр полиплоидов был намного разнообразнее. Интересно отметить, что в зоне № 5 частота тетраплоидных клеток положительно связана с частотой образования гекса- и октоплоидов (rs=0,46-0,57), тогда как в относительно чистой зоне только с частотой гексаплоидов (rs= 0,41±0,09; р 0,01). Наряду с этим, частота тетраплоидии у коров в загрязненной зоне отрицательно коррелировала с возникновением гипоплоидных клеток с нехваткой двух хромосом (rs=-0,39±0,09; р 0,02). Таким образом, в этой зоне у животных возникновение тетраплоидных клеток разнонаправлено сопряжено с формированием клеток, несущих другие типы числовых нарушений.
