Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1 Теоретические основы и методы реализации гетерозиса в свиноводстве 17
1.2. Современные направления совершенствования селекционного процесса при чистопородном разведении свиней
1.3. Промышленное скрещивание и гибридизация - метод практической реализации явления гетерозиса
2. Информационные технологии и автоматизированные системы, используемые в племенном и промышленном свиноводстве 35
2.1. Базы данных и автоматизированные системы управления 35
2.2. Автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов сельского хозяйства 38
2. Материал и методы исследований 40
2.1. Материалы и схема исследований 40
2.2. Методы разработки информационных технологий по формированию баз данных в промышленном свиноводстве 43
2.3. Методы вычисления биометрических параметров для оценки показателей продуктивности свиней 45
3. Результаты исследований 47
3.1. Принципы построения информационно-аналитической системы по формированию баз данных с селекционно-генетических центрах и товарном свиноводстве 47
3.2. Анализ показателей продуктивности воспроизводительных качеств специализированных материнских и отцовских пород свиней, отобранных для системы гибридизации 55
3.3. Анализ откормочных и мясных качеств специализированных отцовских и материнских пород свиней, отобранных для системы гибридизации 59
3.4. Эффективность различных вариантов скрещивания отцовских и материнских линий свиней 63
3.4.1. Оценка воспроизводительных качеств свиноматок специали зированных линий в зависимости от различных вариантов скрещивания 63
3.4.2 Оценка откормочных и мясных качеств гибридного молодня ка в зависимости от весовых кондиций 68
Обсуждение результатов исследований 92
Выводы 101
Предложения производству 104
Список используемой литературы
- Современные направления совершенствования селекционного процесса при чистопородном разведении свиней
- Автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов сельского хозяйства
- Методы разработки информационных технологий по формированию баз данных в промышленном свиноводстве
- Анализ показателей продуктивности воспроизводительных качеств специализированных материнских и отцовских пород свиней, отобранных для системы гибридизации
Введение к работе
Актуальность темы. В мировой практике селекция проводится в направлении повышения мясных качеств свиней. Это обусловлено, с одной стороны возрастанием спроса на нежирную свинину, с другой - сокращением затрат энергии корма на мясную тушу по сравнению с жирной. Решение мясной проблемы и конкурентоспособность свиноводства, наряду с созданием устойчивой кормовой базы и улучшения технологии содержания свиней, находится в прямой зависимости от рационального использования отечественного и зарубежного генофонда свиней в системе промышленного скрещивания и гибридизации.
Параллельно с поисками теоретического обоснования явления гетерозиса изыскивались рациональные приемы его использования в практическом животноводстве. В качестве основных методов реализации гетерозиса в свиноводстве признаны различные формы промышленного скрещивания, породно-линейной и линейной гибридизации. Получение высокопродуктивных гибридов предполагает, прежде всего, повышение генетического потенциала исходных пород, типов, линий, консолидации их основных признаков продуктивности.
Использование скрещивания в хозяйствах всех форм собственности позволяет в полной мере использовать генетические возможности повышения продуктивности свиней. При благоприятных условиях, эффект от скрещивания в среднем составляет по приросту живой массы, примерно, 10-15% и по оплате корма - 8-10%. Кроме того, у помесей на 3-5% повышается выход мяса в туше при убое. Под гибридизацией понимается спаривание животных, принадлежащим к отселекционированным на сочетаемость линиям, типам и специализированным породам. В России широкое применение находит межпородная гибридизация с привлечением высокопродуктивных пород мировой селекции: ландрас, дюрок, пьетрен и др. Накопленная информация о результатах скрещивания пород и специализированных линий позволяет откоррек-
тировать систему гибридизации и целенаправленно управлять ею с учетом зональных особенностей.
Наиболее эффективным методом повышения мясной продуктивности товарного молодняка свиней является скрещивание маток универсальных пород с хряками специализированных мясных пород и линий. Ранняя скороспелость и значительная интенсивность роста свиней не всегда положительно коррелирует с высоким выходом мяса в туше. Так как чаще всего на заключительном этапе откорма прирост у животных обуславливается отложением жира в организме. В связи с этим, особый интерес представляет изучение изменения мясных и откормочных качеств гибридного молодняка свиней с откормом до различных весовых кондиций.
Цель и задачи исследований. Цель исследований состоит в изучении динамики изменения хозяйственно-полезных признаков различных вариантов гибридизации специализированных линий свиней при откорме до весовых кондиций 100-110-120 кг.
Для реализации цели были поставлены задачи:
Разработать блок программных средств (ПС) в информационной системе (PROM) с целью проведения биометрического анализа оценки показателей продуктивности животных.
Проанализировать репродуктивные, откормочные и мясные качества исходных специализированных линий свиней пород крупная белая, ландрас, дюрок и йоркшир, используемых в системе межлинейной гибридизации.
В информационно-аналитической системе PROM сформировать базу данных хряков и маток, отобранных для проведения научно-хозяйственного опыта.
Осуществить межлинейный подбор хряков и маток специализированных линий свиней с целью получения двух-,трех-,четырехлинейного гибридного молодняка по схеме: ^крупная белая х ^ландрас, ^крупная белая х Sдюрок, ^крупная белая х ^йоркшир, ^крупная белая х (^(йоркшир х дюрок),
6 гибридные матки (крупная белая х ландрас) х $дюрок и гибридные матки (крупная белая х ландрас) х $(йоркшир х дюрок).
Проанализировать воспроизводительные качества свиноматок специализированных линий в зависимости от вариантов скрещивания.
Проанализировать откормочные и мясные качества гибридного молодняка при откорме до различных весовых кондиций.
Научная новизна. Научная новизна работы состоит в том, что впервые в условиях промышленной технологии проведено комплексное изучение воспроизводительных, откормочных и мясных качеств гибридного молодняка различных сочетаний с откормом животных до весовых кондиций 100-110-120 кг. Изучена динамика изменения хозяйственно-полезных признаков в зависимости от откорма молодняка до различных весовых кондиций и выявлены наиболее эффективные сочетания специализированных линий свиней пород крупной белой, ландрас, дюрок и йоркшир для получения высокопродуктивных товарных гибридов.
Практическая значимость состоит в том, что полученные материалы исследований позволяют предложить производству наиболее эффективные двух,- трех,- четырехлинейные сочетания специализированных линий свиней пород крупная белая, ландрас, дюрок и йоркшир для получения высокопродуктивных товарных гибридов с последующим откормом до оптимальных весовых кондиций 100-110-120 кг.
Основные положения, выносимые на защиту:
Блок программных средств по автоматизации зоотехнического учета в промышленном свиноводстве.
Характеристика воспроизводительных, откормочных и мясных качеств специализированных линий свиней, отобранных для системы гибридизации.
Оценка репродуктивных качеств свиноматок специализированных линий свиней в зависимости от вариантов скрещивания.
4. Оценка откормочных и мясных качеств двух,- трех,- четырехлинейного гибридного молодняка в динамике весовых кондиций.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на:
Ученых советах ВНИИплем (2005-2006 гг.);
Всероссийском совещании по координации селекционно-племенной работы в породах сельскохозяйственных животных (Москва, 2005- 2006 гг.);
Научно-практической конференции 2006 г «Стратегия развития племенной базы свиноводства России в рамках реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» по ускоренному развитию животноводства».
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных статей.
Объем работы. Диссертация изложена на 123 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований, обсуждения результатов исследований, выводов, предложений производству. Список используемой литературы содержит 200 источников, в том числе 39 на иностранных языках. Работа иллюстрирована 33 таблицами, 9 рисунками.
Современные направления совершенствования селекционного процесса при чистопородном разведении свиней
Селекция - наука, разрабатывающая теорию и методы создания и совершенствования существующих пород животных, и сортов растений, наука об управлении формообразовательными процессами, которые протекают в популяциях домашних животных и культурных растений (З.С.Никоро, ГАСтакан, З.Н.Харитонова, ЛАВасильева, Э.Х.Гинзбург, Н.Ф.Решетникова, 1968).
В настоящее время с определенной долей убежденности можно утверждать, что времена, когда селекция считалась искусством, а неудачи оправдывались неблагоприятным стечением обстоятельств, ушли в прошлое. Это не означает, что ныне от селекционера не требуется наблюдательности, чувства гармонии и должной интуиции. Учитывая сложность живых систем и трудности количественной оценки многих особенностей живого организма, элементы творчества всегда будут играть важную роль в работе селекционера. Селекция конца XX века существенно отличается от селекции прошлого большей научной обоснованностью и предсказуемостью ожидаемых результатов, благодаря ряду объективных причин. Во-первых, изменилась ее научная база. Бурное развитие претерпели общая и популяционная генетика, биологическая статистика, генетика количественных признаков и теория отбора. Место традиции, личного опыта и эмпирических правил, часто недостаточно обоснованных, заняла полноценная теория селекции. Возможно, она еще далека от совершенства, но уже позволяет в определенной степени оптимизировать селекционный процесс и избегать многих ошибочных решений.
Во-вторых, практическая селекция перестает быть делом одиночек. Селекционные программы обычно осуществляются большим коллективом. Прямо или косвенно на разных этапах в них могут вовлекаться тысячи работников разного профиля: от специалистов, ученых в области теории отбора, до рядовых практических работников на местах.
Указанные две позиции в определенной степени характеризуют совре менную направленность селекционных процессов. Более того, селекционный мир уходит от непредсказуемости и хаотичных действий и во многом определяется "рамками" систем, которые позволяют решать те или иные селекционные задачи. В связи с этим, представляется полезным коснуться основных вопросов современного состояния селекции в свиноводстве, рассмотреть в самой краткой форме главные направления и принципиальные итоги ее развития.
Одна из важнейших задач животноводства - проблема породы и ее совершенствование занимает особое место. Эффективность любого вида скрещивания в значительной степени определяется наследственным потенциалом (степенью совершенства) исходных скрещиваемых пород, созданных предшествующей племенной работой с ними. Приоритет в разработке самого понятия породы и методов ее совершенствования, несомненно, принадлежит советской зоотехнии. Особенно четко эта проблема выражена в работах Д.А.Кисловского (1965), который впервые в истории зоотехнии, сформулировал понятие о породе, как о целостной динамической системе, поддержание и развитие которой, регулируется трудом человека в конкретных при-родно-экономических условиях. Им выдвинуто представление о структуре породы, создаваемой за счет выделения заводских линий и типов.
Д.А.Кисловский (1965) также доказал, что высокопродуктивным заводским породам свойствен повышенный уровень изменчивости, а в генетическом отношении порода представляет собой сложную систему гетерозиготных генотипов, внутреннее равновесие которой регулируется целеустремленным отбором и подбором. Гетерозиготность является условием прогрессивного развития и перестройки наследственных особенностей породы.
У отечественных пород высокий генетический потенциал, который при хороших условиях кормления и содержания молодняка способен обеспечить среднесуточный прирост 750-870 г при затратах корма 3,1-3,9 к.ед. на 1 кг прироста. Животные всех отечественных пород отличаются также высоким качеством свинины при убое (ВМихеенков, 1999, В.Мичурин, 2000, ВШарнин, 2002). Особую ценность представляет крупная белая порода, поскольку обладает генетической системой, обеспечивающей гибридам с ее участием высокий уровень гетерозиса.
Для обеспечения дальнейшего прогресса в развитии сельскохозяйственного производства требуется выведение новых высокопродуктивных пород, в наибольшей степени обеспечивающих повышение эффективности производства и получение продукции высокого качества (В.А.Епишин, Н.В.Гупалов, 1992). В этой связи к животным предъявляются высокие требования, предусматривающие получение наиболее "экономичных животных", объединяющих в своем генотипе крепость конституции и высокую продуктивность, хорошие откормочные и мясные качества, резистентность и невосприимчивость к стрессам, обладание хорошими приспособительными свойствами к условиям их обитания и хозяйственного использования. Иными словами, надо создать животных, обладающих высокой продуктивностью и хорошо приспособленных к интенсивному использованию в условиях индустриальной технологии (BJonson, 1970, W.Williams, 1959, А.А.Бабеев, Г.Е.Казачек, В.И.Ефимов, 1992). Современная интенсивная селекция на улучшение мясности уже привела к выведению таких супермясных пород, как пьетрен, дюрок, бельгийский и датский ландрас, скороспелая мясная порода (СМ-1) с содержанием мышечной ткани в туше более 60%(В.Д.Кабанов, 1993,1992; В.Д.Кабанов, А.С.Терентьева, 1985).
Одним из важнейших факторов селекционного процесса в свиноводстве является сохранение генофонда и использование современных селекционно-генетических приемов, при помощи которых выявляются наиболее ценные животные с высоким генетическим потенциалом продуктивности, при этом решающая роль отводится совершенствованию продуктивных качеств существующих и созданию новых пород, типов и линий, обеспечивающих проявление эффекта гетерозиса в системах породно-линейной и межлинейной гибридизации.
Автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов сельского хозяйства
С.П.Гржибовский (1994) определяет автоматизированное рабочее место специалиста как «комплекс программно-технических средств ПЭВМ», прикладные программы которого ориентированы на решение тех или иных профессиональных задач. При этом АРМ обеспечивает возможность выполнения свои функции в условиях максимальной имитации его привычной деятельности. Объединение АРМ специалистов в локальную вычислительную сеть предоставит возможность обмена информацией между сотрудниками, выдачи справочной и другой информации из локальной базы данных, выхода в общесистемную базу данных, создаваемую на больших ЭВМ.
В.Н.Серый и др. (1993) определяют основную цель внедрения АРМ в свиноводстве как сокращение затрат ручного труда при составлении сводных отчетов и сроков получения итоговых данных, повышение их достоверности, регулярный анализ состояния стада.
А.И.Каширский (1995) в своей работе излагает основные положения создания банка информации в форме АРМ селекционера. Использование АРМ принципиально изменяет организацию функциональной деятельности селекционера и повышает ее эффективность. При этом автор отмечает, что "...успешное функционирование и развитие АРМ обеспечивается структурой БД и наличием СУБД, выполняющей основные функции ведения БД. ... Высокие технико-экономические показатели работы АРМ, возможности его устойчивого функционирования и развития, в значительной степени зависят от того, насколько легко, удобно и даже приятно реализовано общение - диалог ПЭВМ с пользователем...."
Ю.С.Почанин (1993), обосновывая актуальность проблемы создания АРМ специалистов сельского хозяйства, пишет, что при создании АРМ ставится задача обеспечить работу специалиста на ПЭВМ без программиста, максимально имитировать его профессиональную деятельность, расширив возможности и повысив производительность и качество его труда.
Развитие научно-производственных систем на основе информационных технологий, разработка автоматизированных систем управления селекционным процессом в свиноводстве для крупных селекционно-гибридных центров способствует дальнейшему ускорению селекционно-генетического процесса (M.Cluff, 1990; W.Libiecowicz, 1995,1996).
В современных условиях необходима четкая координация и организация системы управления селекционно-племенной работой в свиноводстве, которая включала бы в себя четыре уровня управления - племхоз, район, регион, федерация (И.М.Дунин, В.А.Епишин, В.В.Гарай и др., 1998; И.М.Дунин, В.В.Гарай, С.В.Шарапова и др., 2006). Информатизация относится к сфере материального производства и в настоящее время занимает лишь незначительную долю в структуре общественного производства (И.М.Дунин, В.В.Гарай, Т.Ю.Рыльцева, И.В.Николаева, Н.В.Сазонова, 2006; В.В.Гарай, В.А.Епишин, Н.В.Сазонова, 1999; Л.А.Ившина, Н.А.Мальцев, А.И.Ажмяков В.В.Гарай и др., 2002).
Учитывая все вышеизложенное, впервые сотрудниками лаборатории информационного обеспечения в селекции свиней ВНИИплем разработана «Федеральная информационно-аналитическая система управления селекционно-племенной работой в свиноводстве на базе ПЭВМ», которая состоит из двух подсистем зоотехнического учета и обработки информации (В.В.Гарай, М.Г.Курячий, Е.А.Тритенко, 2003; В.В.Гарай, С.В.Шарапова, Т.Н.Бурлакова, 2005). Данная программа необходима не только для товарных хозяйств и гибридных центров, но и для племзаводов при совершенствовании пород и линий (В.В.Гарай, Е.А.Тритенко, М.Г.Курячий, 2003; В.В.Гарай, С.В.Шарапова и др., 2006).
Выполнение этих задач возможно при полной информатизации племенной службы всех уровней (В.В.Гарай, 2001; Л.А.Ившина Н.А.Мальцев, А.И.Ажмяков, В.В.Гарай, 2002).
Методы разработки информационных технологий по формированию баз данных в промышленном свиноводстве
Модель данных, отражающая зоотехнический документооборот в свиноводстве, нами строилась на основании следующих принципов построения реляционных баз данных: - каждый «файл» содержит только один тип записи; - каждый тип записи имеет фиксированное число типов полей; - каждый экземпляр записи имеет уникальный идентификатор; - внутри «файла» экземпляры записи либо имеют неизвестный пользователю порядок, либо они упорядочены согласно значениям, содержащимся внутри этих экземпляров.
В реляционной модели допускали только нормализованные отношения, то есть только те, которые удовлетворяли следующие условия: - каждое значение в отношении является неделимым (атомарным); - любое ненормализованное отношение приводит к эквивалентной нормализованной форме.
Разработка программного обеспечения по формированию баз данных в промышленном свиноводстве проводилась в шесть этапов: анализ требований, предъявляемых к системе; определение спецификаций; проектирование; кодирование; тестирование; эксплуатация и сопровождение.
На каждом этапе предполагалось выполнение определенных действий, которые в совокупности способствовали достижению основной цели: создание информационно-вычислительной системы, которая отвечает всем требованиям качественного программного комплекса - правильности, точности, совместимости, надежности, универсальности, защищенности, полезности, эффективности, проверяемости и адаптируемости. Расшифровывая требования программного комплекса, следует указать, что программа является: - правильной, если она функционирует в соответствии с техническим заданием; - точной, если выдаваемые ею числовые данные имеют допустимые отклонения от аналогичных результатов, полученных с помощью идеальных математических зависимостей; - совместимой, если она работает должным образом не только автономно, но и как составная часть всего программного комплекса, осуществляющего обработку информации; - надежной, если она при всех условиях обеспечивает полную повторяемость результатов; - универсальной, если она правильно работает при любых допустимых вариантах исходных данных, обеспечивая целостность системы; - защищенной, если она сохраняет работоспособность при возникновении сбоев; - полезной, если задача, которую она решает, представляет практическую ценность; - эффективной, если объем требуемых для ее работы ресурсов ЭВМ не превышает допустимого предела; - проверяемой, если ее качества могут быть продемонстрированы на практике; - адаптируемой, если она допускает быструю модификацию с целью приспособления к изменяющимся условиям функционирования.
При вычислении биометрических параметров, характеризующих изменчивость и наследственность продуктивных признаков животных, были использованы методы, описанные Н.А. Плохинским (1969), Д.С. Фолкнером (1985), Е.К. Меркурьевой (1964). В нижеприведенных формулах использовали следующие символы и обозначения:
X - отдельное наблюдение в популяции или выборке Xх" сумма всех наблюдений популяции или выборки;
X - средняя выборки; CV - коэффициент вариации; h2 - коэффициент наследуемости; агн - генотипическая варианса; а\ - фенотипическая варианса; td - критерий достоверности.
Анализ показателей продуктивности воспроизводительных качеств специализированных материнских и отцовских пород свиней, отобранных для системы гибридизации
Создание высокопродуктивных гибридов и кроссов предполагает, прежде всего, повышение генетического потенциала исходных пород, типов, линий и консолидации их основных признаков продуктивности. На основании информации, накопленной в базе данных селекционно-гибридного центра ОАО «Восточный», на первом этапе были изучены абсолютные показатели продуктивности маток исходных специализированных линий свиней Шалуна крупной белой породы, Италмаса породы ландрас, Джайента и Восточного пород дюрок и йоркшир по первому, двум и более опоросам (табл. 1 и 2).
Свиноматки линии Шалуна крупной белой породы, как по первому, так и по двум и более опоросам, имели самое высокое многоплодие (10,2 и 11,2 голов соответственно), которое достоверно превышало многоплодие маток других линий. Несколько ниже оказались показатели этого признака у маток линии Италмаса и Джейента пород ландрас и дюрок (9,6 гол при Р 0,01 и 9,1 гол при Р 0,001 по первому, 10,6 и 9,6 гол. при Р 0,001 по двум и более опоросам соответственно). Самые низкие показатели многоплодия, как по пер 56 вому, так и по второму опоросам имели матки линии Восточного породы йоркшир (8,9 и 9,3 голов при Р 0,001). На начальных стадиях развития поросят главную роль играют материнские качества свиноматок, к которым в первую очередь относят их молочность. Этот показатель объединяет уровень выживаемости поросят, здоровье и скорость их роста. Достоверно высокой молочностью по первому, по двум и более опоросам отличались матки линии Шалуна (56,3 и 62,3 кг соответственно), наименьшей - матки линии Джайента (45,8 и 48,6 кг соответственно приР 0,001).
Наибольшая масса гнезда в 2 месяца по первому опоросу также наблюдалась у маток линии Шалуна (179,5 кг), у маток линии Италмаса этот показатель был ниже на 16,2 кг (Р 0,001). У маток линий Восточного и Джайента пород йоркшир и дюрок масса гнезда была наименьшей (146,2 и 144,5 кг соответственно при Р 0,001). По двум и более опоросам наблюдается та же тенденция, матки линии Шалуна имели самую высокую массу гнезда в 2 мес. - 201,5 кг, что достоверно превосходило маток других линий. В линиях Италмаса и Восточного показатель этого признака находился практически на одном уровне - 177,4 и 172,8 кг соответственно, самую низкую массу гнезда при отъеме имели свиноматки линии Джайента породы дюрок (154,1 кг при Р 0,001).
Показатель количества поросят в 2 месяца по первому, и по двум и более опоросам варьировал от 8,4 до 10,3 голов. Максимальное значение отмечается по линии Шалуна (9,9 и 10,3 голов соответственно), низкие показатели по линиям Восточного (8,4 и 9,0 голов соответственно) и Джайента (8,7 и 8,9 голов соответственно). Таким образом, свиноматки линии Шалуна крупной белой породы по воспроизводительным качествам существенно превосходили маток других линий, что во многом характеризует их высокие материнские качества.
Для более полной характеристики популяции были определены коэффициенты изменчивости репродуктивных качеств исходных родительских форм (табл. 3,4).
Как известно, в однородном биологическом материале коэффициенты вариации бывают чаще всего порядка 5-10%. Данные таблицы свидетельствуют о том, что в каждой линии этот коэффициент имеет большой размах. Набольшие значения отмечены у животных линии Восточного породы йоркшир - от 15,16 до 34,09%. Коэффициенты изменчивости всех линий по первому опоросу находились в пределах от 14,82 до 34,09%, по двум и более от 13,34 до 32,76%. Достаточно высокие коэффициенты изменчивости воспроизводительных качеств у маток всех линий свидетельствуют о значительных резервах для дальнейшего повышения продуктивности как первоопоро-сок, так маток с двумя и более опоросами.
