Введение к работе
Актуальность темы. В улучшении питания населения продуктами животноводства ведущее место принадлежит скотоводству.
Главной задачей в области молочного скотоводства является повышение продуктивности животных и улучшение качества продукции. Интенсификация отрасли предусматривает рост валового производства молока не за счет увеличения численности стада, а за счет повышения его генетического потенциала. Этого можно достигнуть при условии создания прочной кормовой базы, улучшения племенного дела, внедрения новейших методов обработки полученных данных с целью повышения их достоверности. Полученные при этом животные должны сочетать высокий потенциал продуктивности и хорошее качество продукции с приспособленностью к эксплуатации на промышленных комплексах.
В настоящее время проблемы работы в отрасли молочного скотоводства требуют внедрения в производство эффективных методов быстрого выведения высокопродуктивных стад. Наиболее простым методом повышения генетического потенциала может стать использование генофонда быков-лидеров импортных пород и их потомков (Прудов, 1986; Бич, Сакса, 1987; Солдатов, Белостоцкий, 1991; Логинов, 1996).
Мировой опыт показал, что наиболее высоким генетическим потенциалом продуктивности, специализированным молочным типом и лучшей приспособленностью к эксплуатации в условиях промышленной технологии производства молока обладает голштинская порода американской и канадской селекции.
В настоящее время известно, что селекция, направленная на повышение продуктивности, приводит к усилению интенсивности обменных процессов. Организм все более приближается к пределу физиологических возможностей, что обусловливает большую подверженность мутагенезу (Качура, 1982; Бакай, Перчихин, 1985; Жигачев, 1987; Кленовицкий и др., 1999).
В аспекте задач селекционно-племенной работы в животноводстве к профилактическим мерам надо относить разработку и применение контроля генетической полноценности племенных животных (Носач, Авакова, 1985) с целью выявления и выбраковки носителей генетического брака - особей, обладающих вредными мутациями и повышенной мутабильностью.
Наиболее реальным и дешевым путем регистрации последствий мутационных воздействий является исследование хромосомных и геномных изменений, то есть цитогенетическое исследование кариотипической изменчивости. Цитогенетика, вначале ставившая себе целью установление структуры нормального кариотипа, постепенно переносит свой основной интерес к изучению различных кариотипических аномалий, а также частоты их встречаемости. Именно цитогенетические методы, как отмечают многие исследователи, являются ведущими при изучении мутагенности различных факторов и практически единственными при изучении мутабильности в животноводстве (Bongzo, Basrur, 1976; Gustavsson, 1980;Бакай, Перчихин, 1985, Яковлев, 1985, Жигачев и др., 1989; Куликова, Петухов, 1989).
Таким образом, использование цитогенетических методов в селекции позволяет говорить о практической возможности массового и всестороннего контроля генетической (кариотипической) стабильности, которая, будучи характеристикой генетической полноценности племенных животных, сама в то же время находится под генетическим контролем и наследуется как количественный признак.
В Российской Федерации изучением скрещивания черно-пестрых коров с голштинскими быками заняты многие исследователи. Следует отметить, что эти изыскания проводятся преимущественно в отдельных племенных стадах, без учета решения проблемы контроля генетической полноценности животных.
Основным подходом для решения вышеуказанных проблем следует считать генетический мониторинг (Яковлев, 1985; Жигачев, 1987), т.е. контроль изменения генетических характеристик отдельных особей и популяции в целом.
Исходя из того, что в организме животных зрелые клетки красной крови отделены от камбиальной ткани и доступны исследователю без вмешательства в кроветворные органы, представляется обоснованным их использование в качестве объекта исследования с целью оценки и прогнозирования физиологического состояния организма животного (Терсков, Гительзон, 1957; Рябов, Шостка, 1973; Sankari, Lindstrom, 1986; Новиков и др., 1999).
Таким образом, тематику наших исследований следует считать актуальной в теоретическом и практическом отношениях.
Исследования проводились по плану НИР Пермской государственной сельскохозяйственной академии имени академика Д.Н. Прянишникова.
Целью настоящей работы явилось определение перспективных путей использования цитогенетических тестов в селекции и обоснование методов оценки и контроля динамики генетического груза; изучение генетических параметров воспроизводительной способности коров и разработка системы генетического мониторинга голштинизированного скота в разных регионах России.
В связи с этим были поставлены задачи:
1. Изучить стабильность генома в популяциях голштинизированного скота разных регионов России.
2. Выявить связь кариотипической изменчивости с молочной продуктивностью у коров разных генотипов.
3. Определить корреляцию кариотипической изменчивости с воспроизводительной функцией крупного рогатого скота.
4. Провести ретроспективный анализ стабильности генома у коров различных генотипов в разных регионах России.
5. Установить некоторые генетические параметры воспроизводительной способности быков, выявить межлинейные различия и перспективы селекции в направлении улучшения рассматриваемых показателей.
6. Определить некоторые показатели спермопродукции быков голштинской породы.
7. Изучить кислотную и суммарную резистентность эритроцитов и распределение их по объему у коров с разным уровнем числовых и структурных нарушений хромосом.
8. Дать рекомендации по использованию генетического скрининга при селекции голштинизированного скота.
Научная новизна. На основе генетического скрининга голштинизированного скота в разных регионах России впервые охарактеризован кариотипический статус и функциональное состояние эритроцитов у коров разных генотипов, с различным уровнем молочной продуктивности и воспроизводительных качеств.
Разработан и зарегистрирован в качестве изобретения способ индивидуального отбора сельскохозяйственных животных по уровню неконституциональной кариотипической изменчивости, отражающей степень устойчивости генетического аппарата клеток к воздействию повреждающих факторов.
Впервые проведен анализ связи воспроизводительной способности крупного рогатого скота голштинской породы по целому ряду отдельных показателей. Выявлены корреляции показателей воспроизводительной способности с молочной продуктивностью, соматической хромосомной нестабильностью и состоянием эритроцитов.
Установлено, что у низкопродуктивных и высокопродуктивных коров основная часть животных сосредоточена в группах с высоким и средним генетическим риском, тогда как животные со средней продуктивностью более часто встречаются среди коров с низким и средним уровнем генетического риска.
Выявлена ассоциация высокой соматической нестабильности с повышенной частотой нарушения воспроизводительной функции животных.
Показано, что высокая соматическая хромосомная нестабильность ведет к нарушениям воспроизводительных функций организма.
У животных с высоким уровнем аберраций и анеуплоидии снижаются некоторые показатели естественной резистентности.
Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Результаты исследований имеют принципиальное значение:
– в совершенствовании основ анализа имеющихся племенных ресурсов отечественного голштинизированного скота и методов оценки племенных качеств животных;
– в определении параметров отбора животных по воспроизводительным качествам с учетом их кариологического и физиологического статуса;
– в обосновании необходимости и практической значимости контроля генетической полноценности животных.
Низкие коэффициенты наследуемости и повторяемости показателей воспроизводительной способности маточного поголовья голштинизированного скота свидетельствуют о неэффективности массовой селекции по этим признакам. Однако отбор быков-производителей с учетом показателей воспроизводства, как собственных, так и их дочерей, будет способствовать улучшению показателей воспроизводства в целом по стадам.
Материалы научных исследований реализованы при разработке и подготовке:
– учебно-методических разработок по кариотипическим исследованиям сельскохозяйственных и лабораторных животных;
– рекомендаций по племенной работе в животноводстве;
– при написании перспективного плана племенной работы со стадом черно-пестрого скота ряда хозяйств Пермского края и Московской области;
– при разработке программы селекционно-племенной работы с основными видами сельскохозяйственных животных и птицы Пермской области на период 2006-2010 гг.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе ряда аграрных и других образовательных учреждений высшего профессионального образования Российской Федерации.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях МГАВМиБ им. К.И. Скрябина (1990, 1991, 1992, 1996, 2002, 2004, 2005, 2007) и ПГСХА им. Д.Н. Прянишникова (1988, 1990, 1991, 1994, 1998, 2002, 2003, 2005, 2007, 2008, 2009), всероссийских совещаниях по совершенствованию молочного скота в Российской Федерации (г. Москва, 1988, 1992), на юбилейной научно-практической конференции, посвященной 80-летию МВА, Всероссийском совещании по координации селекционно-племенной работы в породах сельскохозяйственных животных (г. Москва, 2001), на заседаниях координационно-методического Совета по племенной работе с черно-пестрым скотом областей и республик Урала (1989, 1992, 1997, 2002, 2007, 2009).
Публикация результатов исследований. По результатам исследований опубликовано всего 52 работы, в том числе книг – 3; научных статей – 26, из них 1 авторское свидетельство и 8 статей в изданиях, рекомендованных ВАК (журналы «Доклады ВАСХНИЛ», «Сельскохозяйственная биология», «Международный сельскохозяйственный журнал», «Естественные науки», «Российский ветеринарный журнал»).
Основные положения, выносимые на защиту:
– животные с высоким уровнем соматических хромосомных аберраций чаще имеют нарушения воспроизводительных качеств;
– генофонд голштинских линий оказал влияние на увеличение молочной продуктивности при создании уральского и московского типов черно-пестрого скота;
– ассоциация кислотной резистентности эритроцитов с соматической хромосомной нестабильностью является одним из показателей естественной резистентности. Животные с высоким уровнем хромосомной нестабильности имеют больший процент пониженностойких эритроцитов;
– животные московского типа черно-пестрой породы отличаются от коров уральского типа по некоторым показателям кариотипической изменчивости, а именно по относительно большей частоте полиплоидии, аберраций и ассоциаций хромосом. В то же время среди коров уральского типа выше процент гипер- и гипоплоидии.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 222 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материала и методик исследований, результатов собственных исследований, выводов, предложений производству, списка используемой литературы. Работа иллюстрирована 50 таблицами и 11 рисунками.
В данной главе рассмотрены вопросы использования голштинской породы при совершенствовании черно-пестрого скота; морфофункционального состояния эритроцитов коров с разным уровнем кариотипической изменчивости; освещены проблемы спонтанной хромосомной мутабильности в связи продуктивными и воспроизводительными качествами крупного рогатого скота.
