Введение к работе
ъЪЪЪ j ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Проблемы, связанные с размножением животных были и остаются одними из наиболее сложных, актуальных и значимых проблем теоретической биологии. Постоянный интерес к ним не исчерпывается чисто теоретическим направлением исследований, поскольку все достижения в данной области непосредственно связаны с кардинальными вопросами развития животноводства и постоянно находят прямой и эффективный выход в практику.
Выдающийся ученый биолог, профессор Илья Иванович Иванов [1907, 1910] по праву признан основоположником и разработчиком метода искусственного осеменения сельскохозяйственных животных, позволившего использовать наиболее ценных в племенном отношении самцов и получать от них в сотни раз больше потомства, чем при естественном спаривании.
Величайшее открытие XX века В.К.Миловановым, КИ.Соколовской и ИЛЗ.Смирновьш [1947] свойства спермиев млекопитающих в течение неограниченно длительного времени сохранять свою жизнеспособность и генетическую информацию в условиях криогенных температур дало возможность получения нужных человеку генетических комбинаций родительских пар независимо от времени существования и от места нахождения в мировом пространстве мужских и женских особей. В наше время практически все страны мира широко используют это открытие в сельском хозяйстве, биологии и медицине. Благодаря этому открытию создано и развито новое научное направление - сельскохозяйственная криобиология, что принципиально изменило характер научных исследований в области репродуктологии животных и темпы крупномасштабной селекции в животноводстве.
Повышение эффективности репродукционного процесса является решающим фактором повышения продуктивности молочного скотоводства без дополнительных капиталовложений и производственных затрат. В связи с этим во всём мире разрабатываются и внедряются в практику высокоэффективные биотехнологические приёмы, обеспечивающие повышение спермопродукции высокоценных самцов и оплодотворяемости самок.
Разносторонние исследования по асептическому получению, оценке, разбавлению и расфасовке спермы по закрытой системе, разработке аппаратуры и оборудования для её замораживания, хранения и транспортировки проведены в Институте животноводства УААН коллективом учёных под руководством профессора, академика УААН Ф.И.Осташко [1960-1978]. Однако требовали дальнейшего глубокого изучения вопросы асептического взятия, оценки, разбавления, расфасовки спермы по закрытой системе, криоконсервации, хранения и введения спермы в половые пути самок, что было важно не только для дальнейшего развития теории метода искусственного осеменения, но и внедрения в широкую практику новых способов, устройств, аппаратуры и инструментария.
Цель и задачи исследований. Цель наших исследований состояла в изучении выдвинутых практикой направлений повышения спермопродуктивности и оплодотворяемости КРС, разработке новых и усовершенствовании существующих способов, технологических приёмов,' обор^йАвания, аппаратуры и инстру-
IX U
ментария для получения, криоконсервации и использования спермы быков-производителей, а также широком внедрении новых разработок в практику искусственного осеменения животных.
Для достижения намеченной цели на разрешение были поставлены вытекающие из неё задачи:
-
изучить стереотип реакций и проявление условных рефлексов быков при получении от них спермы с использованием различных устройств и оборудования, установить коррелятивную зависимость интенсивности движения спер-миев с результатами дальнейшего замораживания, определить влияние на спермин биофизических факторов, возникающих в технологическом процессе получения, оценки, криоконсервации и использования спермы быков; влияние на биологические показатели спермы новых полимерных материалов; факторов, возникающих при дегерметизации спермодоз; влияние условий адаптации половых клеток на их биологические показатели после замораживания;
-
изучить физиологическую реакцию самок на манипуляции искусственного осеменения, изменение основных параметров полового тракта и его моторики, определить пути микробного загрязнения полового тракта самок и его предотвращения.
-
на основании научных исследований разработать:
новые способы, технологические решения и устройства для получения, криоконсервации и использования спермы в облицованных гранулах и модернизированный вариант технологической линии;
технологию искусственного осеменения самок крупного рогатого скота в местах их содержания и устройства для её осуществления.
Научная новизна.
Изучен динамический стереотип реакций и проявление половых рефлексов при получении спермы от быков с использованием различных способов и устройств. Установлены факторы, снижающие спермопродуктивность производителей.
Впервые изучено влияние на спермин экстремальных биофизических факторов, возникающих при получении, оценке, криоконсервации спермы, а также при дегерметизации и использовании спермодоз, выявлен механизм их воздействия на спермин и на основании комплексных исследований разработаны способы предотвращения негативного влияния этих факторов.
Установлена коррелятивная зависимость интенсивности движения спер-миев и их качественных показателей после криоконсервации.
Разработаны новые способы и технологические решения в технологии криоконсервации спермы быков-производителей в облицованных гранулах, устройства и оборудование для технологической линии.
- Разработан режим замораживания спермы в новой упаковке (ТУУ
14057860.001-98).
- В результате физиологических исследований впервые предложены асеп
тический способ и устройство для микроскопии спермы и эмбрионов в эластич
ных герметичных капсулах (а.с. СССР № 1543598).
- Предложена новая методика и изучена физиологическая реакция коров и тёлок на манипуляции искусственного осеменения, изменение моторики полового тракта, а также предложен ряд новых и усовершенствованных устройств и полимерных одноразовых инструментов для искусственного осеменения самок.
Теоретическая и практическая значимость.
Теоретически обоснованы и разработаны биолого-технологические методы повышения спермопродуктивности и оплодртворяемости КРС, способы и устройства для асептического получения, оценки, разбавления, дозирования и расфасовки спермы по закрытой системе, ее герметизации, идентификации и крио-консервации в облицованных гранулах, а также прогнозирования криостойкости спермы.
Теоретически обоснованы, разработаны и предложены новые методические подходы, способы и устройства для контроля санитарно-гигиенического уровня искусственного осеменения, исследования моторики полового тракта, контроля качества деконсервированной спермы в герметичных спермодозах и ее асептического введения в половые пути самок. Эти разработки являются не только вкладом в теорию репродукции животных, но имеют и большую практическую значимость
За годы внедрения и использования наших разработок на племпредприяти-ях России и Украины ежегодно заготавливалось более 40 млн. спермодоз в облицованных гранулах. При этом повысился выход качественной спермопродук-ции и её санитарный уровень, повысилась культура производства, безопасность труда персонала занятого на работах с жидким азотом. Десятки миллионов доз спермы заложены в криобанки на период оценки быков по качеству потомства. При этом спермопродукция в облицованных гранулах гарантированно защищена от микробного загрязнения и снижения ее" биологического качества.
За счёт высокого санитарного и биологического качества спермопродукции, заготовленной в облицованных гранулах, повысилась оплодотворяемость маточного поголовья, снизился вдвое расход спермы на одно плодотворное осеменение, снизилась заболеваемость самок генитальными болезнями. Ежегодное осеменение коров и тёлок по этой технологии превышало 2,5 млн. голов.
Результаты научных исследований, новых конструкторско-технологических решений, разработанных диссертантом способов, устройств, аппаратуры и инструментария были включены во всесоюзные инструкции, ГОСТы, методические рекомендации, наставления, рекламные проспекты, плакаты и информационные листки для племенных предприятий и пунктов искусственного осеменения, которые изданы массовыми тиражами.
Большую практическую значимость имеет способ, устройство и техника асептического введения спермы, эмбрионов и других биопрепаратов в половые пути самок. Высокая эффективность этого способа при незначительных материальных затратах обеспечили, в кратчайшие сроки, внедрение его во многих зарубежных странах с высокоразвитым животноводством. Разработанные соискателем способ асептического введения в половые пути самок спермы, эмбрионов и других биопрепаратов и универсальный термостатированный комплект инструментов и материалов позволили создать технологию искусственного осемене-
ния животных в местах содержания, обеспечивающую выполнение всех физиологических, санитарно-гигиенических и технологических требований, повышение оплодотворяемости самок на 25-30% и эффективности маршрутно-кольцевого метода осеменения чем практически снимает необходимость строительства типовых пунктов искусственного осеменения как на крупных фермах, так и для фермерского и частного сектора. Эта технология одобрена на заседании секции производства и переработки продуктов животноводства научно-технического совета Министерства аграрной политики Украины (протокол № 4 от 22 декабря 2000 года).
Основные положения, выносимые на защиту:
Влияние биолого-технологических факторов на спермопродуктивность быков; теоретическое обоснование, разработка новых и усовершенствование существующих способов и устройств для получения, оценки, разбавления, дозирования и расфасовки спермы по закрытой системе, ее криоконсервации в облицованных гранулах; модернизированный вариант комплекта оборудования, инструментария и устройств технологической линии.
Новая методика, способ и устройство для контроля санитарно-гигиенического уровня искусственного осеменения; новый методический подход исследования моторики полового тракта самок и ее взаимосвязи с оплодотворяе-мостью; методики, способы и устройства для контроля качества деконсервиро-ваняой спермы в герметичной упаковке и ее асептического введения в половые пути самок; универсальный термостатированный портативный комплект для работы оператора по воспроизводству (КОИТ-2); технология искусственного осеменения самок КРС в местах их непосредственного содержания.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и представлены на:
ученых Советах и научно-практических конференциях Института животноводства УААН, Харьков, 1976 -1992 гг. и Харьковского биотехяологкческсго центра УААН (1998-2003 гг.);
научно-практической конференции «Пути интенсификации производства молока и говядины на Украине», Харьков, 1985;
республиканской научной конференции «Состояние и перспективы развития биотехнологии в животноводстве», Харьков, 1988;
научно-производственной конференции «Новые методы селекции и биотехнологии в животноводстве. Разведение, популяционная генетика и биотехнология», Киев, 1991;
ВДНХ СССР (Отмечены серебряной медалью.-1991) ежегодных Международных выставках «Агро 1996-2003»; ежегодных государственных конкурсах операторов по воспроизведению животных:
Советско-американском семинаре по физиологии воспроизведения сельскохозяйственных животных, Харьков, 1977;
Советско-французском семинаре по вопросам овотрансплантации, Харьков, 1979;
9-м (Мадрид, 1980) и 10-м (Иллинойс, США, 1984) Международных конгрессах по воспроизведению и искусственному осеменению животных.
Основные разработки диссертационной работы являются частью комплексной работы «Разработка и внедрение в производство новейших биотехнологий воспроизведения, размножения и улучшения сельскохозяйственных животных», которая выдвинута на соискание Государственной премии Украины 2004 года в области науки и техники.
Публикация результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 6 методических рекомендаций, 5 пособий, 7 информационных листков, 76 статей, из них 5 в материалах международных конференций, симпозиумов и конгрессов, 3 рекламных проспекта, 3 инструкции, 2 ГОСТа, 5 технических условий, 4 наставления, 12 плакатов.
По теме диссертации имеется 9 патентов и 5 авторских свидетельств СССР, России и Украины.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений.
Диссертационная работа изложена на 346 страницах, содержит 54 таблицы и 35 рисунков. Список литературы насчитывает 658 источников, из которых 210 иностранных, приложения - в отдельном томе.
