Использование генофонда белков молока в селекции крупного рогатого скота Хаертдинов, Равиль Анварович

Введение к работе

Актуальность т в м ы. Сод^р^анке белков я молоке - один из важних селекшіширує;.кх прнгникоз молочного скота. Во всех с раээитум молочнта; скотоводством странах придают большое значения селекции мелочного скота на позкт^нис белковомолоч-кости.

Селекция молочного скота ка пэгтаен'^е белковости молока осуществляется на основе фекстилических дакккх по содержании массовой доли общего белка в молоке. Однако, как известно, з молоке имеется около 20 различных 6олі;сем>: фракций, содержание которое' во многом определяет технологические СБоЯства v. пиз;озко качества молока. Поэтому в настояцоо время предполагается отбор коров не только по содержании массссой доли белка в молоке, но :і по белковому составу, и ставится задача селекция полочного скота на повышение содеряанш. з молоке белка, имепцего более пксохул био--. логическую и технологическую цепкость (Медведев И.К.,1936; Bsrg

a. at al. , 1987; М.л.-.іа:і:і-5с>г«дзс:і л. et al. _f JOQ'/j Brai-

taastein к. a. et al., .1939). разить эту задачу с помощью '.'ради-ционньтх методов селекции (отбор короз по белковости молока, использование быков, улучшателей данного признака) очень трудно. Необходимо разработать новке методк селекци , основанные на последних достижениях а области генетики белков коровьего молока. Наиболее прогрессивным э этом направлении было открытие генетического полиморфизма ряда молочных белков ( Asciiaf їenburc a., Drewry J. , 1955, 1057; liioapsor. :,;.?. et ai. , 1962; Aschaffenbui'a R. , X9G3; Noolin J.U. _f 1964; Grosclau-da ?. ot al., І9У8). Основные белки молока - Sj-. Я -, '*=-казенны и ^3 -лактоглобулин оказались полиморфными почти у всех пород .крупного рогатого скота (Колесник Н.Н., Сокол Б.И., 1972; Жебровский Л.С, Млтютько В.Е., 1979; Аіакуроп A.M., 1980).

Поскольку полиморфным белкам приходится около 70 массовой доли белка в молоке, перспективными были исследования по изучению влияния их генетических типов на её содержание, на технологические свойства и пищевые качества молока ( saerbon j,,y, _{еї а1} ', 1967; Sadler A.ti, at al. _t 1968; 31-Necouay А.І.І. , 1972; Michalak: ft'. , 1973; Лебедев 11.ІЇ. и др., 1976; Крив енно n ІО.М., 1979; Митаков А.С, 1979; Жебровский Л.С, Митптько В.Е., 1979). Исследования в этом направлении имели важное значе-

- г -

пне в связи с переработкой молока на белковсмолочные продукты. Как известит, их качс. -гво во многом зависят от содержания и колі чествеииого соотношения белковых фракций в молоке. Поэтому в пос 'ледиее время в литература широко обсуждается проблема изменения

Структури МОЛОЧНОГО белка ( і-Гоіпапп-ійГіПзоа Л. о t 61....., 1967] ВгзІїйааівЛП K.G. ot al. , IQ39; Cibaoa J.P. et el. , 1990). fyix успешного решения данной проблеми и такой актуальной вадач.1, как селекция молочного скота на повышение содержания мае совой доли белка более высокой биологической и технологической ценности очень вачны знания о генофонде молочных пород по белковым фракциям молока.

Оценка молочных пород проведена в основном по содеркани» комплексных белков - общего белка, казеина, альбумина, глобулина Одебровский Л.С., 1973), и очень мало известно о содержании массовой доли отдельных белковых фракций в молоке разных пород, подавляющее большинство отечественных пород не охарактеризовано пс генофонду их белков молока с учетом сцепления казеиновых локусої и подварипнто» м -казеина А. Такая оценка пород имеет важное значение для разработки новых способов повышения содержания белков в мслоке коров. .Методы повышения массовой доли отдельных бел ковых фракций молока, за исключением ^-казенна, пока еще не разработаны, для их повышения и улучшения структуры молочного белка требуется новые нетрадиционные методы селекции.

В настоящее время не выяснены генетические механизмы регуляции синтеза молочных белков. Весьма перспективными в этом отноше нии могут быть исследования по изучению влияния имеющихся в локу сах ««.т--, _& -, &е.-Си , Jb-Ц мутационных замен на количество синтезируемого белка. Количественная сценка генетических вариантов белков с соответствующими аминокислотными заменами поможет прояснить вопрос о степени экспрессии аллелей вышеуказанных локусов.

. Из данных научной литературы следует, что содержание массовой доли белков в молоке коров монет находиться в определенной зависимости от их генотипа по локусам й^т-, Ji -, x-Gn , j3 - Lg . Однако данный вопрос оказался недостаточно изученный для разработки практических рекомендаций по использованию этой зависимости в селекции на белковомолочность.

Успех решения вышеуказанных*проблем во многом определяется шшічиеи акспресс-методов по анализу молочных белков. Существую-ци« ныне иетоцы трудоемки, требуют иного времени и позволяют он-

ределить содержание немногих белковых фракций в молоке. Поэтому необходимо разработать достаточно точнкй и быстрей метод для проведения массового качественного и количественного анализа различных молочних белков.

Цель и з а д а ті и исследований. Целью настоящей работы язлялось изучение генофонда молочных пород скота по бачкам молока и на основе этих исследований разработка способов селекции на повышение содержания массовой дели белкоэ а молоке. Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

разработать более эффективный метод качественного и количественного анализа белковых фракций з молоке коров;

разработать программу для проведения количественного анализа белков молока на персональных ЭВМ;

провести комплексную оценку молочнкх пород скота по генофонду их белков молока;

определить степень генетического сходства и различии молочных пород по частотам генов белков молока;

провести количественный анализ генетических вариантов и типов белков колока;

- изучить сопряженность аллелей и генотипов по локусам с*₃г-,
jS> -, эс-Сп , j$ -Ug с содержанием массовой доли белкоя в

молоке;

выявить комплексные генотипи по локусам <*5т-, JS -, ж-&^п , Jb - Ьф , связанные с повышением содержания молочных белков;

изучить влияние генотипа отца и линейной принадлежности коров на содержание массовой доли различных белковых фракций в молоке;

определить внутрипородныз различия по содержанию молочных белков в зависимости от происхождения коров;

определить корреляционную связь меяду абсолютным содержанием молочных белков;

провести отбор и подбор коров и быков-производителей по их генотипу, в локусах oC«,j~, л-, эе-Сп , j3 ~6f с цельп повышения содеркания массовой доли белков в молоке потомства.

Научная новизна. Работа вносит новые знания в генофонд молочных пород по белкам молока, использование которых будет способствовать повышения эффективности селекционной работы

«о белковомолочности и улучшению структуры молочного белка. Проведена количественная оценка генетических вариантов и іипов белка молока, и впервые показано, что существующие количественные различил между ними обусловлены мутационными заменами в локусах <* 5 г-» j3 -, x-C/i , Л - Ьі> . Обнаружено существенное влияние генотипов по отим локусам на содержание массовой доли молочних белков и установлены генотипы, сопряженные с повышением их содеркания. На основе исследований разработан генетический способ повышения содержания белков в молоке коров.

Впервые в Татарстане проведена комплексная оценка разводимых тм молочных пород скота и их помесей по генофонду белков молока, {ъэработан метод для проведения качественного и количественного анализа белков в молоке коров. Предложен пакет программ для обработки результатов анализа белковомолочностн на персональных ЭВМ.

Получены новые данные о наследуемости и корреляции содержания массовой доли белковых фракций в молоке коров молочных пород.

Теоретическая и практическая значимость. В работе приводятся новые данные о генофонде бестужевской, холмогорской, айраирской пород и помесного скота по белкам молока. Показано, что использование полученных данных позволяет более эффективно вести селекционную работу на повышение содеркания массовой доли белка в молоке и улучшение его структуры. Получены дополнительные научные данные о генетическом сходстве и различии основних молочных пород. Они существенно уточняют, недостаточные исторические сведения и способствуют рациональной организации межпородных скрещиваний.

В понимание генетических механизмов регуляции содержания массовой доли белков в молоке внесены новые представления, которые заключаются в том, что ее изменчивость до 55$ определяется генотипом в локусах ^'.sj-, jS -, х-С/г и j3- ty .

Разработаны методические рекомендации по проведению качественного и количественного анализа белков молока методом электрофореза в полиакриламидном геле. Рекомендации предназначены для научно-исследовательских институтов и лабораторий, занимающихся научением белков молока. Использование метода позволяет проводить анализы на современном уровне, ускоряет решение многих вопросов селекции на белковомолочность.

Нредиовен способ отбора и подбора коров и Сынов-производителей Ь учетом их генотипа по локуг.ам ^l*si-. ,-'i ~, .^л?-L'/г , ,fi -

- о -

Ly для повышения содержании массовой доли белков в молоке mm."' стоа. Способ но сравнении с существующими обладает рядом преимуществ, и использование его в селекции молочного скота повитает у потомков перного не поколения содержание массовой доли общего белка в среднем на 0,211; общего казеина - 0,186; <Л₅ |~кпапннп - 0,041; Л -казеина - 0,096; л;-казеина - 0,031 и j& -л*кто-глобулина на 0,049 г/100 мл.

Применение на персональных ЭВМ разработанного нами пакета програм» для обработки результатов исследований обеспечивает pw-сокую точность результатов, значительно ускоряет аналитический процесс и позволяет исследовать большое число образцов.

На защиту выносятся следующие основные вопросы:

1. Материалы по разработке метода качественного и количественного анализа различных белковых фракций в молоке коров.

2. Результаты изучения генофонда молочных пород скота по белкам молока. .

3. Результаты количественной оценки различных генетических вариантов и типов белков молока. . .

4. Результаты изучения внутрипородной изменчивости и корреляции количественного содеркания молочных белков.

5. Результаты оценки молочных пород скота, разводимых в 1п-тарстане, по содержанию массовой доли белков молока.

6. Штериалн по разработке способа селекции молочного скота на повышение содержания массовой доли белков в молоке.

Реализация результатов исследован и й. Результаты исследований внедрены в селекционный процесс с молочными стадами бестужевской, холмогорской и яйрширскол пород в хозяйствах, где проводились исследования: учебном хозяйстве Казанского ветеринарного института, звероводческом хозяйстве "Восточный", племенном заводе "КИМ", колхозах "Ярыш" и "Маяк". Для них разработаны долгосрочные (на 10 лет) селекционные программы по улучшению племенных качеств и повышению продуктивности животных (Казань, 1985, 1907, 1990, 1992). В программах предусматривается оценка и отбор коров и быков-производитплей по белковомолочности и их генотипу в локусах белков молока. Отдельные положения работы включены в "Перспективный план селекционно-племенной работы в молочном скотоводстве в хозяйствах Татарской АССР до 2000 года" (Казань, 19*39).

Для научно-исследовательских институтов и лабораторий, зени-

- С -

ышкцихся изучением белков моле і а, разработаны "Методические рекомендации по проведения качественного и количественно.) анализа белков молока методом электрофореза в полиакриламидном геле" (Москва, 1969).

Разработки "Метод повышения содержания белков в молоке молочного скота", "Метод детализированного качественного и количественного анализа белков молока" вошли в "Каталог избранных научных -разработок "ноу-хау" высших сельскохозяйственных учебных заведений" ( .Uoatcow .*, 19Э1). Каталог распространен на ХІУ годичном со-.бранки Американо-советского торгово-экономического совета в г. Нью-йорке среди представителей американского бизнеса.

Пакет программ по обработке результатов исследовании на ПЭВМ внедрен в учебный процесс и научно-исследовательскую работу. Программы аспирантами и студентами используются при выполнении диссертационных, дипломных, курсовых и индивидуальных работ. Пакет программ'аключен в "Методические указания по выполнению дипломных работ студентами зооинкенерного факультета" (Казань, IS9Q) и "Задания к практическим занятиям по генетике'сельскохозяйственных кивотных" (Казань, 1990).

Результаты исследований использованы для составления заданий к практическим занятиям по генетике сельскохозяйственных кивотных и вошли в "Методические разработки к курлу генетики для студентов оооишенерного и ветеринарного факультетов, часть Ш" (Казань, 1984), в "Практикум по генетике" (Москва, 1935.-С.25В, 259).

Апробация. Материалы работы докладывались и обсуждались на научных семинарах лаборатории ишуногенетикм и сравнительной генетики животных Института общей генетики (ИОГен) им. ' Н.И.Вавилова (Москва, 1974, 1975, 1976, 1988); научно-теоретической конференции молодых ученых ЩГен им.Н.И.Вавилова (Москва, 1975) *, региональном симпозиуме по "Использованию иммуногенетичес-ких методов в племенном животноводстве" (Вайсогала, 1976); ХУІ Международной конференции по группам крови и биохимическому полиморфизму животных (Ленинград, 1978); научной конференции "Повышение эффективности методов генетики и селекции в животноводстве" (Байсогала, 1978); ежегодных республиканских научно-производственных конференциях (Казань, 1981 - 1992); Ш, У съездах ВОГиС (Кишинев, 1982; Москва, 1987); Всесоюзном симпозиуме "Биохимия сельскохозяйственных животных и Продовольственная программа" (Ташкент, 1986); У11 Всесоюзном симпозиуме "Молекулярные ыеханиз-

мы генетических процессов" (Москва, 1990); учебно-методической и научно-методической конференциях по "Компьютеризации учебного процесса и научно-исследовательской работы в сельскохозяйственных вузах" (Кострома, 1991, 1992).

Способу подбора родителей по генотипу и селекции на повышение содержания массовой доли белка в молоке защищены авторским свидетельством на изобретение- (№ І467ШВ, 1988) и положительным решением'на выдачу патента (Г 4926636/15(032130), 1992).

Работа выполнялась по госбюджетной теме, Щ госрегистрапии 0І85003036І и 0I9I0052U66. В 1991 году проект научно-исследовательской работы по данной теме прошел по конкурсу и включен в межвузовскую научно-техническую программу "Создание селекционно-генетических программ совершенствования стад молочного скота", раздел I.

Публикация результатов исследования. Основное содержание диссертации опубликовано п 32-х -печатных работах.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов, методики и методов, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, практических предложений, списка литературы л приложений. Работа изложена на 334-х стр. машинописного текста, иллюстрирована 57-ю таблицами и I5-D рисунками. Список литературы включает 190 источников отечественных и зарубежных авто-эов.