Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 6
1.1. Биологические основы воспроизводства быков 8
1.1.1. Возникновение половых клеток в филогенезе 8
1.1.2. Развитие половых клеток в онтогенезе млекопитающих -гаметогенез 9
1.1.3. Сперматогенез и его составляющие 10
1.1.4. Нейрогуморальная регуляция воспроизводительной функции 17
1.2. Влияние паратипических факторов на воспроизводительные способности быков 21
1.2.1. Влияние условий кормления племенных быков 22
1.2.2. Влияние условий содержания племенных быков 29
1.3. Воспроизводительные качества быков в зависимости от их происхождения 31
1.4. Технологические особенности получения спермопродукции в разных странах 34
2. Материал и методы исследований 36
3. Результаты исследований 39
3.1. Влияние возраста на экстерьерные показатели и живую массу племенных быков 39
3.1.1. Возрастная динамика промеров 39
3.1.2. Влияние возраста на живую массу быков . 47
3.2. Влияние возраста на показатели спермопродукции 49
3.3. Показатели экстерьера и воспроизводительной способности племенных быков голштинской и англерской пород 53
3.3.1. Показатели экстерьера и конституции быков голштинской и англерской пород , 53
3.3.2. Воспроизводительные способности быков голштинской и англерской пород 56
3.4. Связь показателей воспроизводительных способностей с показателями экстерьера, живой массы и возрастом племенных быков .57
3.5. Воспроизводительные качества быков в зависимости от технологии получения спермопродукции 63
3.6. Связь биохимических показателей крови с показателями воспроизводительной способности быков 68
4. Экономическая эффективность результатов исследований 72
5. Обсуждение 74
6. Выводы 94
7. Рекомендации по использованию научных выводов 96
8. Литература
- Развитие половых клеток в онтогенезе млекопитающих -гаметогенез
- Нейрогуморальная регуляция воспроизводительной функции
- Влияние возраста на живую массу быков
- Связь показателей воспроизводительных способностей с показателями экстерьера, живой массы и возрастом племенных быков
Введение к работе
Актуальность темы. В развитии сельскохозяйственного производства, в частности животноводства, движущими силами являются крупномасштабная селекция, размножение высокопродуктивных генотипов животных, усовершенствование технологии воспроизводства, содержания и кормления животных. В настоящее время разрабатываются различные государственные программы по комплексному совершенствованию продуктивных и технологических качеств сельскохозяйственных животных.
Наиболее перспективным путем массового повышения продуктивности скота является крупномасштабная селекция на основе оценки по качеству потомства выдающихся животных и массового использования получаемого от них генетического материала (спермы, эмбрионов, яйцеклеток). Искусственное осеменение сельскохозяйственных животных является важнейшим инструментом реализации селекционных программ.
Основным технологическим процессом работы племенных предприятий является заготовка спермопродукции от быков, оцениваемых по качеству потомства, и реализация спермы от производителей, получивших категорию улучшателя.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилось повышение эффективности использования высокоценных племенных быков в условиях племенных предприятий.
В связи с поставленной целью предусматривалось решение следующих задач:
1.Изучить влияние возраста на воспроизводительные качества быков.
2.Определить влияние живой массы и некоторых показателей экстерьера на воспроизводительные способности у быков.
3.Усовершенствовать технологию взятия спермопродукции у племенных быков.
4. Определить оптимальное количество результативных садок для быка в течение суток.
5. Изучить связь некоторых биохимических показателей крови с количественными характеристиками спермы быков. Научная новизна исследований.
Впервые в условиях ведущих племенных предприятий Российской Федерации осуществлена сравнительная оценка двух технологий получения спермопродукции у племенных быков: традиционной и модифицированной нами, что позволило повысить эффективность использования высокоценных быков. Проведена комплексная оценка влияния различных факторов на количество и качество спермопродукции у племенных быков (возраст, порода, экстерьер). Изучены связи воспроизводительных качеств быков с их экстерьерными и иытерьерными характеристиками.
Практическая значимость работы.
В результате проведенных исследований установлено положительное влияние модифицированной технологии получения спермопродукции у племенных быков на эффективность их использования в условиях племенных предприятий.
Результаты работы используются при чтении лекций и проведения лабораторно-практических занятий по дисциплинам «Скотоводство», «Разведение с основами частной зоотехнии», «Племенное дело в скотоводстве» в ФГОУ ВПО МГАВМ и Б им. К.И. Скрябина.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: 1.Возраст и экстерьерные особенности оказывают влияние на количественные и качественные показатели спермопродукции у племенных быков.
Модифицированная технология получения спермопродукции у племенных быков влияет на эффективность их использования.
Имеется связь между биохимическими показателями крови, экстерьерными особенностями быков и их воспроизводительными способностями.
Развитие половых клеток в онтогенезе млекопитающих -гаметогенез
Последние достижения биологической науки позволили пересмотреть и существенно дополнить наши представления о сперматогенезе и цикле сперматогенного эпителия, механизмах регуляции генеративной и гормональной функции мужских половых желез, о роли в этих процессах гематотестикулярного барьера.
Мужская половая клетка - сперматозоид, была открыта Л. Левенгуком в 1675г. Сперматозоиды образуются из клеток зародышевого эпителия семенника. В эмбриональный период онтогенеза, как описывалось выше, первичные половые клетки вселяются в закладку семенных извитых канальцев семенника, неоднократно делятся и превращаются в первичные сперматогонии - стволовые клетки с пониженным обменом веществ, входящие в состав стенки семенных канальцев. Клетки Лейдинга дифференцируются на 44 день эмбрионального развития, а к 90 дню начинают выделять тестостерон, который, по-видимому, вызывает перестройку гипоталамуса по мужскому типу (H.D. Hafs, 1979). Примерно в тоже время перестраиваются по мужскому типу и половые пути, а семенники плода на 110 день эмбрионального развития начинают выделять вещество, тормозящее развитие мюллерового (женского) протока (J. Н. Britt, 1981). Установлено совпадение во времени начала секреции тестостерона и половой дифференцировки (У. МеЙнуорииг, 1979). Дальнейшее развитие мужских половых клеток приостанавливается до пубертатного периода - до начала полового созревания особи, т. е. сперматогенез начинается не ранее наступления половой зрелости (В.Ф. Вракин, 1991), и с этого времени и до старости у самцов идет активный сперматогенез. У бычков сперматогенез начинается с 7-8 месячного возраста при нормальных условиях выращивания, а физиологическая зрелость наступает в зависимости от породы у бычков в 14-15 месяцев. В этом возрасте начинают использовать быков для воспроизводства (Е.А. Арзуманян, 1978; А.Н. Голиков, 1980), хотя согласно последним данным быков можно использовать для получения семени с возраста 12 месяцев (Н.М. Костомахин, 2003).
Сперматогенез - процесс образования, развития и созревания мужских половых клеток в извитых канальцах семенников, занимающий длительное время. В сперматогенезе принято различать четыре стадии: размножение, рост, созревание, формирование. Процесс сперматогенеза протекает волнообразно. Как показано в исследованиях И.А. Орловского (1968), при изучении им динамики суммарного количества живчиков в эякулятах, выявлена отчетливая ритмичность отдельных показателей от эякулята к эякуляту. Поэтому на протяжении одного канальца можно последовательно проследить все этапы сперматогенеза (В.Ф. Вракин, 1991; А.Г. Нежданов, 1993).
Извитые семенные канальца- выстланы сперматогенным эпителием, который содержит клетки двух типов - гаметы с их предшественниками на различных стадиях дифференцировки (сперматогонии, сперматоциты первого порядка, сперматоциты второго порядка, сперматиды, сперматозоиды) и поддерживающие клетки Сертоли. Клетки Сертоли располагаются на базальной мембране и делят сперматогенный эпителий на базалы-юе и адлюминальное пространство. В базальном пространстве находятся только сперматогонии. В адлюминальном пространстве располагаются сперматоциты первого и второго порядка, сперматиды и сперматозоиды. Поддерживающие клетки в период полового созревания образуют друг с другом специализированные межклеточные контакты, формирующие гематотестикулярный барьер. Благодаря такому барьеру в адлюминальном пространстве сперматогенного эпителия создается специфическая гормональная среда с высоким уровнем тестостерона. Избирательная проницаемость барьера изолирует созревающие половые клетки от токсических веществ и препятствует развитию аутоиммунного ответа против поверхностных антигенов, экспрессирующихся на мембране сперматозоидов в процессе их созревания. Кроме того, клетки Сертоли обеспечивают развивающиеся гаметы питательными веществами (трофическая функция), фагоцитируют остатки цитоплазмы формирующихся сперматозоидов и дегенерирующие половые клетки, секретируют жидкость для транспорта сперматозоидов в семенных канальцах (Э.Г. Улумбеков, 1997).
W.E. Berndtson, et al (1987) изучали отношение абсолютного количества клеток Сертоли к размеру семенника и интенсивности сперматогенеза у молодых бычков мясных пород. Коэффициент корреляции между массой семенника и абсолютным количеством клеток Сертоли был равен 0,56 (Р 0,01). Ежедневная спермопродукция была связана с абсолютным числом клеток Сертоли. Корреляция между этими показателями была равна 0,7 (Р 0,01). Таким образом, заключалось, что семенники, содержащие большее общее количество клеток Сертоли были тяжелее и продуцировали больше спермы, чем семенники с меньшим количеством клеток Сертоли.
Нейрогуморальная регуляция воспроизводительной функции
Кормление производителей занимает важное место в комплексе факторов, обеспечивающих нормальный процесс воспроизведения. Биологически полноценное кормление производителей обеспечивает их длительное племенное использование.
Для предотвращения нарушений обмена веществ требуется обязательное нормирование рациона необходимыми питательными и минеральными веществами, а также витаминами. Как недостаток, так и избыток необходимых веществ в рационе приводят к ухудшению здоровья животных, а в некоторых случаях и нарушению сперматогенеза.
В отличие от других видов сельскохозяйственных животных, половая зрелость у быков выражается больше в массе тела, чем в возрасте (W.G. Allden, 1970; J.S.Young, 1974; P.V.Rattray, 1977). Однако другие авторы указывают, что на массу тела и возраст половой зрелости влияет уровень кормления и интенсивность прироста в послеотъемный период (C.L.Ferrell, 1991; И.З. Сирацкий, 1996; Б.А. Агафонов, 1980).
Кормление оказывает решающее влияние на половое созревание молодых самцов, поэтому производителей необходимо с раннего возраста кормить по физиологическим нормам (Н.А. Herman, 1987; G.W. Salisbery, 1978). Так, ошибки, допущенные при кормлении в самом раннем возрасте, невозможно исправить в дальнейшем. Длительный недокорм животных в период роста приводит зачастую к необратимым изменениям организма. Влияние отрицательных факторов в течение продолжительного времени вызывает недоразвитие важнейших внутренних органов и систем. Глубокие изменения качественного порядка, происходящие в важнейших внутренних органах, необратимы. (Б.Ф. Красота и др., 2005).
Интенсивность выращивания бычков оказывает влияние на рост и развитие семенников, половых желез, желез внутренней секреции, количественные и качественные показатели спермонродукции. Умеренное выращивание не полностью обеспечивает наследственно - обусловленное возрастное увеличение спермопродукции (Н.А. Herman, 1987). Оптимальным среднесуточный прирост бычков, предназначенных для племенного использования, до 12-месячного возраста должен быть на уровне 1000 г (И.З. Сирацкий, 1996).
Так, В.В. Кашицин (1979) установил, что рацион с умеренным уровнем кормления, на котором выращивали бычков, не до конца определял должное возрастное увеличение спермопродукции, обусловленное наследственностью. Б.А. Агафонов, и др. (1980) установили тесную связь между объемом эякулята и среднесуточным приростом бычков в период выращивания. Таким образом, показано наличие прямой связи между темпами роста ремонтных бычков и количеством спермы, полученной от них при последующем использовании на племпредприятии.
И.З. Сирацкий (1996) привел данные об определенной взаимосвязи, выявленной корреляционным анализом между живой массой, объемом эякулята и общим количеством спермиев в эякуляте. На основе этих данных установлено, что наибольшее влияние на эти показатели оказывала живая масса бычков в 6- и 12- месячном возрасте. В меньшей степени живая масса бычков влияла на общее количество спермиев в эякуляте, чем на объем эякулята. Влияние же живой массы бычков в период выращивания на показатели спермопродукции в 2-3-летнем возрасте снижается.
В.Ф. Морозов (1984) установил достоверную корреляцию между живой массой и объемом эякулятов (г=0,80, Р 0,999). Его исследования показали, что количественные и качественные показатели в некоторой степени зависят от живой массы быка. М. Makarechian et al. (1987) обнаружили взаимосвязь живой массы быков с оплодотворяющей способностью спермиев.
Животные молочных и мясных пород, выращенные на рационах с низким уровнем кормления (J.P. James, 1950; N.L.Van-Demark, 1960; J.O Almquist., 1982) от рождения или от отъема до 7 лет, характеризовались низкой интенсивностью роста и поэтому достигали половой зрелости позже, чем их сверстники, выращенные при умеренном и высоком уровне кормления. Это доказано задержанным развитием семенников, семенных канальцев, ампул и придатков семенника и пониженным объемом эякулятов. Концентрация фруктозы, общего азота, аскорбиновой кислоты и кислоторастворимого фосфора в семени, как: и кальция, уменьшены у быков с низким уровнем кормления (С.Нігое, 1965).
С другой стороны, хотя более высокоэнергетические рационы ускорили половую зрелость и тестикулярное развитие, однако это не увеличивало окончательный размер семенников (J.О. Almquist, 1982).
Продолжительное перекармливание или интенсивное кормление молодых быков может привести к пониженной воспроизводительной функции (J.S.Young, 1974). У таких перекормленных животных возможно отложение дополнительных жиров вокруг мошонки вследствие высокоэнергетического кормления, что может ослабить её терморегуляцию. Таким образом, уменьшаются количество сперматозоидов придатка семенника (G.H.Coulter, G.G. Kozub, 1984) и, возможно, продукция сперматозоидов. При этом, вероятно, что в эякулятах будут встречаться сперматозоиды с морфологическими отклонениями.
Влияние возраста на живую массу быков
Оценка племенных быков только по качеству потомства без учета собственной продуктивности приводит к тому, что во многих случаях быки, получившие категорию улучшателя, имеют низкие показатели спермопродукции. Поэтому при отборе племенных быков необходимо проводить комплексную оценку, учитывая показатели спермопродукции (С.А. Брагинец, 1997).
Многими исследованиями установлено (Н.З. Басовский и др., 1975), что значение показателей спермопродукции зависят от состояния здоровья животных, условий кормления и содержания, времени года, частоты использования и методов получения спермы, а также от породы и возраста животного. При изучении возрастной динамики основных показателей воспроизводительных способностей можно установить характер их изменений и продолжительность племенного использования быков, что позволяет накопить от каждого производителя необходимый запас спермы для дальнейшего его использования.
В связи с этим, нами была изучена возрастная динамика показателей спермопродукции племенных быков голштинской породы во ФГУП «Московское» и англерской породы во ФГУП «Омское».
В результате исследований установлено, что возрастная динамика основных показателей спермопродукции у быков-производителей голштинской и англерской пород была неодинаковой (табл. 6, 7). При этом на протяжении всего продуктивного использования, как у производителей голштинской породы, так и у производителей англерской породы наблюдался рост среднего объема эякулята. У быков англерской породы объем эякулята увеличивается постепенно до 5-летнего возраста, у голштинской породы - до 4 лет. За этот период объем эякулята у быков-производителей англерской породы увеличился в 1,13 раза, голштинской - в 1,08 раз. Объем эякулята у быков-производителей 18-месячного возраста англерской породы составляет 74,5%, двухлетнего возраста 91,4 % и трехлетнего возраста 94 % от объема эякулята взрослых быков. У быков-производителей голштинской породы соответственно 89,6 %, 94,4%, и 99,3%. Это говорит о том, что быки-производители уже в 1,5-3 летнем возрасте имеют достаточно высокие показатели объема эякулята.
Объем эякулята у быков-производителей англерской породы с 1,5 годовалого до 5-летиего возраста увеличивается на 1,81 мл, или 34 %, голштинской — с 1,5 годовалого до 4 - летнего возраста на 0,6 мл, или 16,3 %, до 5-летнего - на 0,43, или 11,7% (Р 0,05-0,01). При этом у быков-производителей англерской породы с 1,5 годовалого до 2-летнего возраста объем эякулята увеличивается на 1,2 мл, или 22,6% (Р 0,05), а голштинской породы - только на 0,2 мл, или 5,4%. Таким образом, у быков-производителей англерской и голштинской пород наблюдается значительная разница возрастной изменчивости объема эякулята.
Изменение же концентрации сперматозоидов в эякуляте по годам использования было различным. Так, у голштинских быков-производителей концентрация сперматозоидов в 1 мл спермы изменялась незначительно за весь период наблюдения. У англерских быков-производителей на протяжении всего. периода использования наблюдалось постепенное уменьшение концентрации сперматозоидов по мере увеличения объема эякулята, начиная с первого года взятия спермы и заканчивая последним.
Общее количество спермиев в эякуляте быков-производителей голштинской породы увеличивается до 4-летнего возраста, англерской породы - до 3-летнего возраста. За этот период общее количество сперматозоидов в эякуляте быков-производителей голштинской породы увеличивается в 1,14 раз (Р 0,10), англерской - в 1,2 раза (Р 0,01).
Количество эякулятов с возрастом закономерно увеличивалось и для голштинских и для англерских быков-производителей. Но характер изменений наблюдался разный. У голштинских быков увеличение количества эякулятов наблюдалось до третьего года использования в 2,99 раз (Р 0,001), а затем до последнего года использования не изменялось. Для быков англерской породы этот показатель увеличивался с первого по третий год получения спермы в 2,39 раз (Р 0,001), затем на четвертом году количество эякулятов снизилось, и только на последнем году использования наблюдалось его увеличение.
Количество полученной спермопродукции также изменяется по годам использования. Особых отличий в возрастной динамике между породами не наблюдается. Для обеих пород отмечается достоверное увеличение спермопродукции с первого года использования по второй год: в 2,4 для быков голштинской породы, в 3,4 - для англерской (Р 0,001), что объясняется становлением воспроизводительной функции и усилением сперматогенной и секреторной функций половых желез. У быков англерской породы со второго по последний год использования наблюдается постепенное увеличение количества спермопродукции.
Связь показателей воспроизводительных способностей с показателями экстерьера, живой массы и возрастом племенных быков
Повышение воспроизводительных способностей племенных быков имеет огромное значение в настоящее время, особенно это связано с широким использованием быков-лидеров, когда спермой одного производителя осеменяют десятки тысяч животных в течение года. Известно, что в Российской Федерации от одного быка в среднем за год заготавливают до 20 тысяч доз семени при среднем объеме эякулята 4-5 мл (Ю.А. Иванов и др., 2004). В то время как в станах Западной Европы от быка в течение года получают до 50 тысяч доз спермы, и средний объем эякулята составляет 8-10 мл.
В связи с этим была поставлена цель изучить эффективность технологии взятия спермопродукции у быков-производителей по методике, применяемой в Российской Федерации в сравнении используемой в ряде стран Западной Европы и, в частности, в Великобритании.
Опыты по изучению предложенной технологии взятия спермы племенных быков были проведены во ФГУП «Московское» и ФГУП «Омское» по племенной работе. Для этого во ФГУП «Московское» и ФГУП «Омское» сформировали опытные и контрольные группы по методу пар-аналогов по 5 и 6 голов в каждой, соответственно по племпредприятиям. Во ФГУП «Московское» опыт продолжался 23 недели (5,5 мес.), а во ФГУП «Омское» 52 недели (12 мес).
Согласно нашим исследованиям взятие спермы от быков по предложенной технологии достоверно увеличивает показатели спермопродукции (табл. 18 и 19).
Так, быки-производители опытной группы ФГУП «Московское» по количеству эякулятов превосходили быков контрольной группы на 5,6 эякулятов на одного быка (Р 0,05). Также полученное количество спермопродукции опытной группы было больше на 76,3мл, или на 25,9% (Р 0,05), объем эякулята превышал на 0,78 мл, или 18,3%, контрольную группу. Концентрация и активность сперматозоидов остались почти без изменений. Поступившей спермопродукции было больше в опытной группе на 3126,6 дозы, или на 36,2% (Р 0,05), чем в контрольной.
Во ФГУП «Омское» наблюдалась аналогичная ситуация. Так, количество эякулятов было больше у быков опытной группы на 21,4 эякулята, или на 13% (Р 0,05), чем у контрольной. Полученное количество спермопродукции опытной группы было больше на 373,2 мл, или на 36,9% (Р 0,01), чем контрольной. Объем эякулята был больше на 1,2 мл, 19,4% (Р 0,05). Концентрация и активность сперматозоидов почти не изменились. Поступившей спермопродукции было больше в опытной группе на 3283 дозы, или 17%, чем в контрольной.
Можно отметить, что в обоих племпредприятиях наблюдается увеличение количества спермопродукции при использовании предложенной технологии, но характер увеличения разный: во ФГУП «Московское» увеличение происходит за счет увеличения количества эякулятов, а во ФГУП «Омское» за счет увеличения объема эякулята.
Следующим этапом исследований было изучение состояния обмена веществ в организме животных, которое можно определить по данным биохимических исследований крови. Через кровь клетки организма получают из внешней среды все необходимые для их жизнедеятельности вещества. В свою очередь, через кровь происходит удаление продуктов обмена, также кровь выполняет транспортную роль между органами и системами организма. В связи с чем, состав крови свидетельствует о физиологических процессах, происходящих в организме животных (СИ. Афонский, 1970).
Существенное значение в жизнедеятельности животного организма имеют белки крови, так как они обеспечивают важнейшие функции и находятся в непрерывном взаимодействии с тканевыми белками, участвуя в процессах питания, роста, выработке иммунитета, синтеза ферментов, гормонов и других жизненно важных веществ. Белки крови принимают активное участие в транспортировке липидов, минеральных веществ, метаболитов и других жизненно важных компонентов, благодаря способности образовывать биохимические комплексы (М.Т. Таранов, 1976; А.И. Кононский, 1992).
В.И. Левченко (1991) наблюдал снижение содержания общего белка в сыворотке крови при длительном недокорме животных и низком содержании протеина, а при белковом перекорме - повышение за счет увеличения количества глобулинов. L. Ceci et al. (1978) установили, что при избытке белка в рационе в сыворотке крови увеличивается уровень гамма-глобулинов и снижается количество альбуминов. При недостатке белка в корме уменьшается количество сывороточного белка, альбумина и трансферрина в крови (D.C. Church, W. G. Pond, 1983).
Биохимические анализы крови быков во ФГУП «Московское» и ФГУП «Омское» по племенной работе свидетельствует о том, что все изученные показатели сыворотки крови были в пределах физиологической нормы (табл. 20 и 21), что свидетельствует о нормальном состоянии здоровья быков.
