Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 6
1.1.. Краткий обзор истории исследования групп крови и полиморфных белков 6
1.2 Основные направления использования генетического полиморфизма в практике селекционной работы» 12
1.2.1. Генетический полиморфизм как основа для контроля происхождения. 12
1.2.2. Использование генетического полиморфизма для анализа генофонда и генетических процессов .происходящих в по* пуляциях .15
1.2.3 Применение полиморфных систем для повышения продук
тивности сельскохозяйственных животных 21
1.2.3.1. Теоретические предпосылки использования полиморфизма для повышения продуктивных качеств сельскохозяйственных животных .21
1.2.3.2. Краткая история исследования по применению генетического полиморфизма для повышения продуктив « ности свиней 28
1.3. Заключение 37
2. Цель и задачи исследований .37
3. Материал и методика. 39
3.1. Зоотехническая характеристика свиней украинской степ ной белой и украинской степной рябой пород 39
3.2. Определение антигенов эритроцитов и некоторых полиморфных белков сыворотки крови у свиней 41
3.3« Генетико - популяционный и статистический анализ . полученных экспериментальных данных 43
3.4. Принцшы расчета условного уровня гетерозиготности. 46
4. Результаты собственных исследований 51
4.1. Генетические особенности свиней украинской степной белой и украинской степной рябій пород по антигенам эритроцитов и полиморфным белкам сывротки крови . 51
4.2.1 Действие отбора на свиней исследуемых пород в зависимости т особенностей их генотипов по группам крови и полиморфным белкам 63
4.3. Продуктивность свиней украинской степной белой и украинской степной рябой пород в зависимости от особенностей их генотипов по группам крови и полиморфным белкам. 69
4.3.1. Репродуктивные качества свиноматок исследуемых пород в зависимости от сочетаемости их с хряками по иммуногенетическим показателям . 69
4.3.2» Рост поросят различного уровня гетерозиготности по генетическим системам групп крови и полиморфных белков, 89
5. Обсуждение полученных результатов 96
Выводы 103
Предложения для практики 105
Список литературы
- Краткий обзор истории исследования групп крови и полиморфных белков
- Теоретические предпосылки использования полиморфизма для повышения продуктивных качеств сельскохозяйственных животных
- Зоотехническая характеристика свиней украинской степ ной белой и украинской степной рябой пород
- Генетические особенности свиней украинской степной белой и украинской степной рябій пород по антигенам эритроцитов и полиморфным белкам сывротки крови
Введение к работе
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 * 1985 годы и на период до 1990 года" боль» мое внимание уделяется дальнейшему увеличению производства про* дуктов животноводства» В "Продовольственной программе СССР на период до 1990 года" также сказано» что выполнение ее ".. и в хозяйственном и в политическом плане является центральной задачей текущего десятилетия".
Развитие науки» в частности исследовании в области генетики и нммуногенетнки» может оказать существенную помощь в решении поставленных задач. Тем не менее» следует отметить» что несмотря на немалые достижения в этой области, использование их в живот* новодстве пока ограничено. Одной из причин этого является то» что еще недостаточно разработаны методы конкретного применения генетических маркеров при разведении и селекции отдельных хозяйственных групп животных ( пород» стад» линий ) имеющих своеобразный, исторически сложившийся генофонд и часто находящихся в неодинаковых условиях содеряания.
Поэтому важной задачей иниуногенетикн является выяснение селекционное ценности отдельных генотипов и их сочетаний у животных разных пород и разработка с учетом этих данных научно обо* снованных методов отбора и подбора.
Выведенная М.Ф.Ивановым путем скрещивания местных» малопродуктивных, но хорошо приспособленных свиноматок с хряками английской крупной белой породы» украинская степная белая и созданная впоследствии на ее основе Л.К.Гребнем украинская степная рябая породы свиней имеют большое значение для животноводства в условиях юга Украины.
Линейное разведение за счет собственного воспроизводства в условиях племенных заводов, из которых племзавод "Аскания * Нова" является головным» требует высокого уровня селекционной работы» Использование иммуногенетических показателей для контроля за процессами» происходящими в стадах, для отбора и подбора -индивидуального и группового - может способствовать повышению эффективности ведения свиноводства. Между тем. украинские степ* вне белые и украинские степные рябые свиньи в этом отношении является малоизученными»'
Поэтому в наших исследованиях мы попытались с применением некоторых новых методических подходов изучить продуктивные ка -чества свиней вышеуказанных пород в зависимости от особенностей их генотипов по группам крови и полиморфным белкам»
Краткий обзор истории исследования групп крови и полиморфных белков
Официальное датой рождения иимуногенетнки считают 1948 год, когда Ирвин предложил термин "иимуногенетика" (Эидригевич Е.В», 1972)» однако истоки ЭТОЙ науки следует искать гораздо раньше -Так, еще в 1878 году было обнаружено явление агглютинации и гемолиза эритроцитов, заключающееся в том, что при смешивании сыворотки крови и эритроцитов животных разных видов эритроциты в ряде случаев "склеивались" или разрушались» однако причины это» го явления были неясны Bordet J. (1898) показал, что такую способность по отношению к эритроцитам кроликов приобретает сы воротка крови морских свинок после впрыскивания им кроличьих эритроцитов Это послужило началом открытия иммунных гемолизинов и гемагглютннинов, сыгравших впоследствии огромную роль в развитии иммуногенетикн. Dungern Е. (1899) и bandsteiner К. (1899) подтвердили это явление, получив иммунные гемолизины и гемагглютинины путем внутрибрюшинных инъекций морским свинкам крови кур и голубей и кроликам - эритроцитов морской свинки» со баки или лошади (по Косякову П.Н.,1974). Полученные факты убеди тельно говорили о существенном различии крови животных разных видов В 1900 году были обнаружены индивидуальные особенности крови коз и овец ( Ehrlich P., Morgenroth J., 1900) » а bandsteiner Е (1900) показал наличие неоднородности крови людей, которая по серологическим показателям была разделена на три группы Несколько позже было доказано существование у людей чет вертой группы крови
Важны» фактом явилось установление наследственной природы груш крови человека и доказательство иенделевской схемы их на» следования ( Dungern Е. von a Hirzfeld L., 1910 ), существенно дополненной и развитой исследованиями Бервштейна (Bernstein Е«, 1924) .
Исследование групп крови свиней положил начало Fishbein и. (1913). Он обнаружил, что сыворотка крови одних свиней может вы знвать агглютинацию эритроцитов других Szyaanowski 1., Wasnlezowna В . # (192 наїли в нормальной сыворотке забитых свиней антитела определенного типа, названного "анти»А" и сделали вывод о возможности деления крови свиней на три группы, подобно системе АВО человека.
Позднее Kaempffer А. (1932) показал, что сыворотка крови свиней содержит не одно, а два типа нормальных или "естествен ных" антител Важным этапом развития исследований в этом направлении было использование так называемого непрямого теста Еумбса, предложен» ного в 1945 году С появлением более совершенных серологических методов к 1950 году в сыворотке крови свиней было выделено уже четыре нормальных антитела (Kuhns w.J. , 1950 ) Szent - IwanfcL T.,Szatoo S.(I954) подтвердили эти данные и предложили при классификации свиней по группам крови учитывать не естественные антитела в сыворотке, а антигенную характеристику эритроцитов В 1955 году Andresen Е. начал глубокие исследования групп крови свиней с использованием метода изоинмунизации и непрямого теста Кумбеа, в результате чего к 1959 году было открыто 16 ан« тигенных факторов 9 генетических систем групп крови и показано, что наследование их согласуется с законами Менделя (Andresen Е., 1955 ; 1957a ; 1957b ; Andresen E., Irwin M., 1959a ; 1959b ).
Эти работы убедительно подтвердили наличие у свиней боль шого числа генетических систем групп крови, многие из которых оказались полиаллельными. Кодоиинантныи характер наследования» неизменность антигенов эритроцитов в течение всея жизни живот» ного вызвали пристальным интерес исследователе! многих стран мира к изучение этой проблемы В дальнейшем благодаря работам Andresen Е., Baker L.(I964), Andresen Е. (1965 ; 1966а t 1966b ; 1966c), Hala K., Ho ny J. (1963 ; 1964), HoЗву J. et al. (1967), Bracks R. (1966) , Saison E. (1967), Dinklage H. et al. (1969), Ворон Ф.ІЦ с со авторами (1969) и других исследователей , у свиней было открыто большое число факторов групп крови, относящихся как к уже из вестным, так и к шести новым генетическим системам На между народных сравнительных испытаниях в 1966 году было установлено наличие 45 монофакторных групп крови 15 генетических систем, а на международных сравнительных испытаниях I960 года, проходив ших в Финляндии, было представлено уже более 80 отличащихся по спектру действия реагентов, позволяющих определять у свиней эритроцитарные антигены, относящиеся к 16 генетическим системам.
Доказательство полиморфного состояния антигенов эритроцитов было только первым шагом в исследовании полиморфизма как общебиологического явления. Использование метода электрофореза в крахмальном геле, предложенного Smithies О. Н.(1955), позволило обнаружить полиморфное состояние многих белков сыворотки крови, молока, половых желез и т.п.
Теоретические предпосылки использования полиморфизма для повышения продуктивных качеств сельскохозяйственных животных
По определению Ford Е. (1945), полиморфизм это одновре неиное существование в популяции двух или нескольких вариаций признака, причем пропорции этих вариаций таковы, что частота са мой редкой из них не может обуславливаться только интенсивностью мутационного процесса в данном локусе. Наличие полимор физна определяется множественным аллелизиом» когда за проявление того или иного дискретного признака отвечает серия множеств венных аллелей»
Явление полиморфизма, как уже говорилось, широко распространено в природе (Кушнер Х.Ф., Зубарева Л.А., 1974 ; Харрис Г», 1973) По мнению Кирпичникова B.C. (1982),ВЫСОКИЙ уровень генетического полиморфизма характерен для большинства эукарнот от одноклеточных и до человека включительно Основным источником появления новых аллелей является непре » рывно идущий мутационный процесс (Дубинин Н.П., Глембоцкий ЯД», 1967 ; Баранов 0»К., 1981 ). Однако 1и Ч. (1978), Рокицкий П.Ф. (1978) и другие указывают, что одного только возникновения еди ничноа нутации совершенно недостаточно для массового ее распространения в популяции» Дубинин Н.П,, Глембоцкий Я#Л» (1967) по казали, что даже при наличии полиморфизма всякая ограниченная популяция при отсутствии мутация, вследствие действия генетико » автоматических процессов, через посредство свободного размножения должна прийти на протяжении определенного числа поколений к полной гомоз иго тности по ТОМУ или иноку а дл ел». Следовательно, должны существовать специальные механизмы, способствующие под держанию полиморфизма.
Решение вопроса о природе таких механизмов во многом зави сит от того, являются ли множественные аллели "нейтральными" с точки зрения эволюции, или же, все таки, они в какой-то степени подвергаются действию отбора. Сторонниками "нейтральности" являются некоторые крупные японские и американские ученые : Grow J., Kimura И», Obfa Т. и др. (Жебровский Л.С.,Митютько В.Е., 1979), Они объясняют полиморфизм накоплением в популяции ней-тральных или почти нейтральных мутаций в результате взаимодействия мутационного процесса и случайных колебаний численности популяций, приводящих к "дрейфу" генов (Вагонис З.И.» 1978). Однако,к настоящему времени на популяциях разных животных получен ряд экспериментальных данных, показывающих, что проявление множественного аллелизма в подавляющем большинстве случаев не может оставаться "нейтральным" с точки зрения эволюции»
Так, Harris Н», HopkLason В» (1972) показали, что изо » и аллеломорфные белки обычно отличаются друг от друга по тепло-устойчивости, активности и по степени сродства с субстратом.
Gibson J.В, (1972) сообщает, что природные популяции D. melanogaster часто полиморфны по генетической системе алко гольдегидрогеназы (аллелиF HS ), причем особи, имеющие разные генотипы по этому локусу, отличается и по активности фермента. Штаммы хлебной плесени Heurospora crassа» гетерозиготные по гену, регулирующему синтез пара«анинобензойной кислоты, растут лучше, чем штаммы, гомозиготные по одному или другому из этих аллелей» Как показали биохимические исследования, плюс гомози» готы синтезируют очень большое, а минус«гомозиготы слишком малое количество пара-аминобензойной кислоты, причем как избыток, так и недостаток ее подавляют рост ( Солбриг 0., Солбриг Д., 1982 ) По данным Hickey D.A. (1977), популяции дрозофилы, имеющие исходно идентичные частоты аллелей локуса амилазы, при попадании в условия разного пщевого рациона силь» но дивергируют, что, повидииому, говорит о различной селективи ной ценности аллелей аиилазного локуса в разных условиях Myers J., Crebs С. показали, что в периоды циклических изме » нений популяционной плотности полевок, отражавшихся на поведе » ний и физиологических особенностях животных, отбор благоприят-ствовал разным генотипам трансферринового локуса (Еайданов Л»3«, Новиков С.Н., 1975).
Аналогичные данные о различиях в функциональных свойствах или устойчивости белков, контролируемых разными аллелями, по » лучены и на высших животных Так, по данным Мандрусовой Б» (1970) ; Ворон Ф.П., Вещипан Л П. (1978), формы трансферрина у свиней, контролируемые разными аллелями, имеют неодинаковую железосвязывающую активность, что подтвердилось и при исследованиях (Лошонци С, Рудам П , Петеш Г , 1979), проведенных на крупном рогатом скоте» По данным Никончик Л.И., Шрина В«Т. (1976), полученным на свиньях и Чонтош Г. Лошонци С (1979), полученным на крупном рогатом скоте, уровень трансферрина в крови зависит от генотипа животных по атому локусу Уровень ranтоглобина в крови человека, активность щелочной фосфатази кур, коров, связаны с наследственными вариантами этих берко в (Никожчик Л,И,, Горин В Т ., 1976) Отсюда следует что детальное изучение биохимического полиморфизма обычно приводит к обнаружению его селективной природы. Это позволяет допустить наличие нескольких основных механизмов поддержания полиморфизма в популяциях Полиморфизм может поддерживаться за счет изменения адапта ЦИОННОЙ ценности аллелей (Тимофеев - Ресовский Н В., Сви режев Ю,М., 1966). В этом случав, в зависимости от стадий жизненного цикла» времени года, условий окружающей среды отбор дей ствует то в пользу ОДНОЙ, то другой аллели Например, по данным Johnson G. (1975), гетерозиготи имеют преимущество в меняющих ся условиях клеточного метаболизма за счет повышенного разнооб разия генетической информации
Зоотехническая характеристика свиней украинской степ ной белой и украинской степной рябой пород
Украинская степная белая является первой отечественной породой свиней, выведенной в СССР М.Ф. Ивановым. ОСНОВОЙ ДЛЯ ее создания послужило потомство, полученное от скрещивания местных, малопродуктивных, но хорошо приспособленных к условиям юга Украины свиноматок с хряками английской крупной белой породы (Иванов И«Ф«, 1964).
Применение близкородственного разведения, наряду с интен сивным отбором, на протяжении нескольких поколений нривело к по» лучению животных» совместивших в себе наиболее ценные качества свиней исходных пород» которые впоследствии и послужили родона-чальниками первых ЛИНИЙ украинской степной белой породы.
В 1938 году под руководством Л.К. Гребня была начата работа по выведению на базе украинской степной белой новой, высокопродуктивной породы» которая являлась бы более приспособленной к су хому» жаркому климату юга Украины» лучше, чем украинская степная белая порода, использовала корма на пастбище» а так же имела бы высокую скороспелость (Гребень Л.К., Гребень Е.К., 1959 ; 1961). В качестве исходного материала были использованы матки украинской степной белой, а хряки беркширской и мангаЛИПКОЙ пород. Украинская степная рябая порода была утверждена министерством сельского хозяйства СССР в 1961 году.
В настоящее время свиньи украинской степной белой породы разводятся в Запорожской, Херсонской, Николаевской» Одесской, Днепропетровской, а свиньи украинской степной рябой породы в Херсонской и Николаевской областях УССР (по данным отдела евино » водства). Племенной завод "Аскания « Нова" является ведущим по селекционной работе с обеими вышеуказанными породами. Племенные стада обеих пород в этом племзаводе отличаются высокой продуктивностью.
Хряки производители украинской степной белой породы имеют среднюю живую массу 363 кг, и длину туловища 185 смР, хряки про » изводители украинской степной рябой породы соответственно 349 кг, и 185 см. За пятилетний период с 1976 по I960 г,г, у основных свиноматок украинской степной белой породы многоплодие составляло 11,6 поросенка на опорос, молочность 54 кг , масса гнезда в 2 месяца 175 кг , сохранность к отъему 10,5 поросят на гнездо, У основных свиноматок украинской степной рябой породы за этот же период многоплодие составляло в среднем 11,1 поросен ка на опорос, молочность 51 кг , масса гнезда в 2 месяца 193 кг , количество поросят к отъему 9,5 (по данным отдела свиноводства института "Аскания - Нова").
Результаты оценки ремонтного молодняка у свиней украинской степной белой породы по собственной продуктивности показали, что 100 кг. живой массы они достигают в возрасте 190 210 дней при оплате корма 3,8 - 3,9 кормовых единиц, У хрячков украинской степной рябой породы возраст достижения живой массы 100 кг составляет в среднем 202 дня, среднесуточный прирост 581 г.» у сви« нок- соответственно 213 дней и 564 г.
Современное состояние украинской степной белой и рябой пород и направление дальнейшей селекционной работы с ними отображено в работах : Соловьев И.В. с сотр. (1976) ; Крылова Л.Ф. (1981) ; Михайлова МЛ. (1981) ; Крылова Л.Ф., Соловьев И.В., Леонтьева В.А. (1962) и др.
При выполнении программ исследований в племенном заводе "Аскания » Нова" нммуногенетическими и другими методами нами бы ло изучено следующее поголовье свиней (Табл. 3.1)
Из околоушной вены каждого животного отбирали кровь в две пробирки по S 5 ем3 в каждую, причем в ОДНОЙ ИЗ пробирок находился заранее налитый антикоагуляционный раствор. Эритроциты трижды отмывали физиологическим раствором с использованием центрифугирования при 3 000 об/мин. в течение нескольких минут. Из отмытых эритроцитов на физиологическом растворе изготавливали 2,5 - ную суспензию, которую использовали для определения групп крови по общепринятой методике (Andresen, Е., 1963) с применением непрямой пробы Кумбса и гемолитического теста (Тихонов В.Н., 1967), Степень реакций агглютинации и гемолиза оценивали по 4 х балльно системе. Читку реакции проводили дваж ды.
Наличие и тип "естественных" изоагглютининов определяли путем постановки реакции агглютинации с эритроцитами животных панельной группы донорского стада УкрНИШ "Аскания « Нова",
Определение трансферрина и ranтоглобина в сыворотке крови свиней проводили при помощи горизонтального электрофореза в крах » иальном геле по методике Kristjansson F.K. (1968) в модификации Плахотникова А.Г. (1974). Амилазу определяли методом Эбертуса (Ebertas R#f 1967 ). Изображения фрагментов фореограмм пред ставлены на рисунке ЗЛ-І
Генетические особенности свиней украинской степной белой и украинской степной рябій пород по антигенам эритроцитов и полиморфным белкам сывротки крови
Проведенный иммуногенетический анализ позволил дать сравнительную генетическую характеристику свиней украинской степной белой и украинской степной рябой пород по частотам ветре » чаемости аллелей и генотипов полиморфных систем групп крови и белков Результаты иммуногенетического анализа свиней исследуемых пород ( основное, проверяемое и ремонтное поголовье ) приведены в таблицах 4.1 и 4 2
Как следует из данных таблицы 4.1 , у свиней украинской степной белой породы наблюдается относительно высокая частота одних аллелей групп крови ( А , Ва ,ЪЪ , Е4,ЕЪ , Н" ) и полиморфных белков ( Нр , Ат2,ТВ)за счет пониженной час» тоты других ( Аср, Въ ,Da , ї? #Fa , нъ и Нр2 , Нр3 , A 1 ,lns , Т с соответственно ) По генетической системе G групп крови аллель Ga у сви 0 ъ ней ЭТОЙ породы почти в два раза более редк , чем аллель G ( 0,3455 против 0,6545 ).
Свиньи украинской степной рябой породы, по сравнению с украинскими степными белыми, характеризуются сходными закономерностями в отношении частот встречаемости многих аллелей групп крови и полиморфных белков. У них, так же как и у украинских степных белых, повышена частота аллелей А В ,БЪ , Ed , ВТ , Нр1 , Am2 , Tf в и понижена Аср » Въ ,Da t Е НЪ , Нр2, Нр3 , Am1 , Am3 , Tf G . ( Табл. 4.1 ).
Однако, несмотря на ряд общих закномерностей, между ис -следуемыми породами имеются и существенные различия, В первую очередь это касается генетической системы F групп крови
Так, если у свиней украинской степной белой породы частота аллеля Еа очень мала ( 0,0602 ), то свиньи украинской степной рябой породы характеризуются высокой частотой этого аллеля ( 0,5822 , р 4 0,001 ) .
Обе исследуемые породы имеют высокодостоверные генетические различия в отношении частот встречаемости аллелей генетической системы G групп крови ( р 0,001). Для украинских степных белых свиней, как уже говорилось, характерна высокая частота аллеля G , а для украинских степных рябых - Ga
По данным Ворона ФЛЬ, Плахотникова А»Г. ( 1979 ) , у сви-ней обеих исследуемых пород было обнаружено только три сложных аллеля генетической системы Е групп крови : ЕЪйб, Eeds , Eedf , что совпадает с данными Тихнова В.Н«, Бурлак З.К. и др« (1969), относительно свиней украинской степной рябой породы, однако п данным Тихонова B.IU, Бурлак 3«К. с соавт. (1971), у свиней украинской степной белой породы было обнаружено 4 аллеля Е систе-мы : Е eds , Е ав ; ж « , " В наших исследованиях у свиней обеих пород было найдено 5 аллелей ЭТОЙ системы : Eeds, Е bdg, в edf, В bdf, в aes , однако аллели Е и Е aes встречались с очень низкой часто той ( 0,0062 и 0,0010 для украинских степных белых и 0,0233 и 0,0032 для украинских степных рябых соответственно ).
По трансферриновому локусу украинские степные рябые свиньи, по сравнению с украинскими степными белыми, отличаются более высокой частотой аллеля т (0,7833 и 0,6746 , р . 0,001) , за счет более низкой Tf4 ( 0,2156 и 0,3140 , р 0,001 ) .
Несмотря на наличие сходных тенденции в распределении аллелей по их частотам, между исследуемыми породами имеются и другие достоверные различия.
Так, у свиней украинской степной белой породы, по сравнению с украинскими степными рябыми свиньями, повышена частота аллелей Da (р 0,001), Ее (р 0,001), Е edf ( р 0,01 ) , Е f ( р«0,05 ) и понижена D ъ ( р 0,001 ), Еа С р « 0,05 ), Е ъ ( Р« 0,001 ) , Е MS ( р 0,001 ) , Е Ъб ;( р 0,05 ), Еб(р«0,05), Ld (р 0,05) , Нр2 ( р 0,05 ), Am3 ( р 0,01 ).
Наблюдаемая частота аллелей в стадах взаимосвязана с частотой встречаемости соответствующих генотипов ( Табл. 4.2 ) . Так, у украинских степных белых свиней сравнительно часто встречаются ГеноТИПЫ Ва/Ва , ВЪ/ВЪ, Е eds/E Ъй& , Е edf/E edS , Е edg edg j Е ed /E bus ; P/$b$ Qa/Gb , &Vb , ИГ A/Tf B , If B/if B И реже Ва/ВЪ , Da/Db , E edf/E bdf , E bd&/E Ъд , E аЄб/Е edS pa a ра/рЪ Ga/Ga $ ga b # Г/іГ L-/L- Tf A/5Df A , If B/If 9Y«Bf A/Tf C , Hp 1/Hp 3 , Hp 2/Hp"2", Hp 3/Hp 3 , Am 1/Am 1, Am1/Am5, Am2/Am5 Обращает на себя внимание также практически полное отсутствие животных с генотипами
В Ъ/В Ъ , D a/D а , Е ае6 / Е Ь6 , Е bd / Е bdf , Am 3/ Am 5 ;. " Наличие общих закономерностей в отношении распределения частот многих аллелей у украинских степных рябых свиней, по сравнению с украинскими степными белыми, вызывает и сходное распределение генотипов по генетическим системам В , D , Н , Е , L групп крови. У них также практически полностью отсут ствуют животные с генотипами въ/въ,Ба/са, ЕЪЙ:С/ЕЪ И ПОМИМО
