Введение к работе
1.1 Актуальность темы. Одной из основных задач современной генетики и селекции тутового шелкопряда является создание высокопродуктивных пород и гибридов. Традиционные методы оценки эффективности различных гибридных комбинаций предполагают проведение длительных по времени и трудозатратных в исполнении экспериментальных выкормок. В связи с этим разработка надежных и быстрых в исполнении тестов с использованием современных достижений в области биохимии, молекулярной генетики для раннего прогнозирования продуктивности гибридов и отбор наиболее эффективных для дальнейшего селекционного процесса является актуальной (Коничев А.С., Севастьянова Г.А., 2003; Севастьянова Г.А., 2006; Кутузова Н.М. и соавт., 2007).
В ряде исследований доказана возможность использования активности различных ферментов – амилаз, фосфатаз, аминотрансаминаз, эстераз в тканях и органах куколок, личинок тутового шелкопряда для прогнозирования эффективных вариантов и отбора наиболее гетерозисных комбинаций (Филиппович Ю.Б. и соавт., 1974; 1987; Коничев А.С., Филиппович Ю.Б., 1979; Егорова Т.А., 1983; Коничев А.С., 1991; Клунова С.М., 2005). В то же время известно, что развитие зародыша определяется интенсивностью процесса расщепления запасных белков грены (яйца), что обеспечивается специфическими протеолитическими ферментами (Liu X.D. et al., 1996). Однако исследований по установлению связи между их активностью и хозяйственно полезными показателями у гибридов тутового шелкопряда для раннего прогнозирования продуктивности выполнено недостаточно.
Не менее важной проблемой в шелководстве является повышение устойчивости пород и гибридов к неблагоприятным условиям среды и заболеваниям. Метаболизм тутового шелкопряда, являющегося пойкилотермным организмом, в значительной степени зависит от факторов внешней среды, особенно температуры, которая во многом определяет скорость протекания биохимических процессов (Александров В.Я., 1975). Поэтому воздействие близких к пороговым значениям температур может вызывать изменение внутриклеточных механизмов и биолого-технологических показателей (Головко В.А. и соавт., 1995; Суханов, С.В., 1999). В этом аспекте определенный интерес представляет уровень ферментативной активности, поскольку он может служить критерием оценки физиологического состояния организма (Раушенбах И.Ю.и соавт., 1995; Суханова М.и соавт., 1996). Однако возможность использования активности рибонуклеаз и дезоксирибонуклеаз для прогнозирования устойчивости тутового шелкопряда к тепловым воздействиям и вирусным инфекциям до сих пор изучена недостаточно.
В связи с этим поиск биохимических тестов прогнозирования продуктивности и резистентности у тутового шелкопряда является актуальным и практически востребованным.
1.2 Цель и задачи исследований. Целью работы являлась разработка методов прогнозирования продуктивности гибридов, адаптационных качеств и идентификации пород тутового шелкопряда по ферментативной активности и спектрам растворимых белков.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-
Изучить сопряженность активности протеолитических ферментов грены с хозяйственно ценными признаками у тутового шелкопряда и разработать биохимический метод тестирования продуктивности гибридного поколения на эмбриональной стадии развития.
-
Изучить влияние стрессов различной природы на продуктивные показатели тутового шелкопряда, белковый профиль, активность рибонуклеаз гемолимфы для прогнозирования адаптационных возможностей тутового шелкопряда.
-
Изучить степень гетерогенности растворимых белков грены и на ее основе разработать метод идентификации морфологически схожих пород тутового шелкопряда.
1.3 Научная новизна исследований. На основе комплексного исследования протеолитических ферментов грены тутового шелкопряда выявлена сопряженность их активности с рядом хозяйственно ценных признаков и впервые разработан биохимический метод отбора перспективных хозяйственно полезныминых гибридов на ранней стадии развития.
Впервые изучено влияние пороговых температурных факторов и инфекционного стресса на количественно-качественное изменение электрофоретической подвижности растворимых белковых фракций гемолимфы и активность рибонуклеаз. Показано, что их активность может служить показателем прогнозирования адаптационных качеств у тутового шелкопряда.
Впервые изучена возможность использования растворимых белков грены для идентификации морфологически трудноразличимых пород тутового шелкопряда.
1.4 Практическая значимость и реализация результатов исследований.
Для практического использования разработаны:
- биохимический метод прогнозирования продуктивности гибридов тутового шелкопряда на ранней стадии эмбриогенеза;
- метод тестирования адаптационных способностей пород тутового шелкопряда на основе сопоставления спектров растворимых белков и активности рибонуклеаз гемолимфы;
- метод идентификации трудноразличимых пород тутового шелкопряда по наборам растворимых белков грены.
Использование методов прогнозирования продуктивности гибридов и отбора наиболее перспективного селекционного материала позволило сократить затраты одного выкормочного сезона на 470,0 тыс. в год.
Ежегодный экономический эффект от использования метода тестирования адаптационных способностей тутового шелкопряда составил 442,5 тыс. руб. за один экспериментальный сезон.
1.5 Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на ежегодных заседаниях Ученого Совета ГНУ Республиканской научно-исследовательской станция шелководства Россельхозакадемии (РНИСШ, г. Железноводск), выездных сессиях Отделения зоотехнии Россельхозакадемии в 2000 – 2006 гг., международной научно-практической конференции (Оренбург, 2008), опубликованы в открытой научной печати.
1.6 Связь темы с планом научных исследований. Диссертационная работа выполнена в рамках Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ (1996-2000 гг.; 2001-2005гг.; 2006-2010 гг.) и плана НИОКР ГНУ РНИСШ по заданиям: 01.02.01 «Разработать на основе биохимических тестов метод ранней довыкормочной диагностики гетерозисной силы исходного селекционного материала на ранних стадиях эмбриогенеза тутового шелкопряда для выявления гибридных сочетаний с высокой комбинационной ценностью»; 01.01.01 «Усовершенствовать метод оценки адаптационных возможностей пород тутового шелкопряда на основе сопоставления белковых спектров и активности ферментов»; 01.01.02 «Разработать универсальные биохимические тесты для породной идентификации тутового шелкопряда».
1.7 Основные положения, выносимые на защиту:
1. Различия в активности протеолитических ферментов у исходных пород тутового шелкопряда и их гибридов могут служить биохимическим тестом прогнозирования гетерозисных комбинаций.
2. Воздействие пороговых температурных факторов и инфекционного стресса значительно снижает показатели продуктивности, изменяет электрофоретическую подвижность растворимых белковых фракций и активность рибонуклеаз гемолимфы гусениц у тутового шелкопряда.
3. Активность рибонуклеаз может служить дополнительным критерием оценки адаптационных способностей тутового шелкопряда на стадии гусеницы.
4. Метод изоэлектрофокусирования растворимых белков грены позволяет получить уникальные спектры для идентификации морфологически трудноразличимых пород тутового шелкопряда.
1.7 Публикация результатов исследований. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 статьи в научных изданиях из перечня ВАК.
1.8 Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 123 страницах компьютерного текста, содержит 18 таблиц и 11 рисунков, включает введение, обзор литературы, методическую часть, результаты исследований, выводы и предложения производству, список литературы, насчитывающий 206 источников, в т. ч. 61 зарубежных.
