Введение к работе
Актуальность темы. Увеличение производства мяса, повышение его качества при снижении себестоимости было и остается актуальной задачей агропромышленного комплекса в Российской Федерации В успешном решении этой проблемы особая роль принадлежит отрасли свиноводства Доля свинины в формировании мясного баланса страны составляет около 23% и должна быть существенно увеличена за счет собственных ресурсов По ведомственной продовольственной программе РФ планируется увеличить поголовье свиней и производство свинины за счет оптимизации структуры стада свиней во всех категориях хозяйств Поголовье свиней с 14,5 млн голов в 2005 г до 22 млн голов в 2010 году, производство свинины - с 1,64 млн тонн до 2,07 млн тонн в год, а к 2015 году до 3,2 млн тонн в убойном весе
В ряду первостепенных задач по выходу отрасли свиноводства на запланированный объем производства является разработка наиболее эффективных технологий с использованием систем межпородного скрещивания и гибридизации, выращивания и откорма молодняка, и, в целом, повышения максимального выхода и качества мяса
В этой связи весьма актуальной проблемой является создание новых методов генетического контроля животных, которые позволяют повысить эффективность племенного дела в свиноводстве Эти методы дают возможность открыть новое направление в селекции, позволяющее создать тест - системы на уровне генетического материала клетки
Одним из эффективных факторов ранней диагностики продуктивности свиней является использование генетических маркеров при определении предрасположенности свиней к стрессу Однако селекционная служба отрасли пока не располагает доступными молекулярно - генетическими методами (ДНК - диагностики) определения стрессчувствительности свиней в раннем возрасте и степени ее взаимосвязи с хозяйственно - полезными признаками Многие вопросы остаются в стадии разрешения
Известно, что селекция свиней на увеличение в тушах мышечной ткани, часто сопровождается такими негативными признаками как их повышенная чувствительность к стрессу и, как следствие, ухудшение качества мяса по влагоудерживающей способности С признаком качества мяса связан ген RYR] Повышенная стрессчувствительность негативно отражается на репродуктивных показателях свиноматок и откормочных качествах молодняка К этому выводу пришли многие отечественные и зарубежные ученые (Тарасов И И, 1982 г, Максимов Г В , 1985, Сидоров ВТ, 1987, Никитченко ИН, 1987, Плященко ВТ, 1987, Калашникова Л А, Дунин И М, Глазко В И ,1999, Зиновьева Н А, Гладырь Е А, 2002, Allen W, 3970, Topel D, 1975, Van Den Hende, 1979, Weeb A J et al,
1982.) Однако, полученные результаты других авторов, противоречат данному выводу
Репродуктивные показатели свиноматок и откормочные качества молодняка являются важными экономическими признаками в свиноводстве Поэтому возникает настоятельная необходимость разработки и практической апробации методов ранней генной диагностики свиней с использованием ДНК-маркеров - важнейшего биологического критерия в селекционных программах по увеличению количества высококачественной свинины С признаками воспроизводства связанны гены эстрогенового и пролак-тинового рецепторов с условными обозначениями ESR и PRLR В наших исследованиях, результаты которых показаны в диссертационной работе, в качестве генетических маркеров были взяты гены RYR1, ESR и PRLR
Поэтому создание эффективных молекулярно-генетических методов по признаку генетической устойчивости свиней к стрессу с использованием ДНК-диагностики, а так же повышение их продуктивности с использованием различных методов скрещивания, как в практическом, так и в теоретическом отношении, является актуальной научной проблемой
Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований является определение взаимосвязи генетических маркеров (RYR1, ESR и PRLR) с хозяйственно - полезными признаками свиней, а также эффективности использования генетической гетерогенности животных в селекционном процессе
Для достижения цели были поставлены следующие задачи
провести молекулярно - генетический анализ генома свиней
заводского типа «КБ-КН» крупной белой породы по локусам генов RYR1,
ESRhPRLR,
сравнить результаты оценки свиней на стрессустойчивость методами анализа ДНК на основе ПЦР - ПДРФ диагностики и традиционным «галотанового теста»,
комплексно изучить полиморфизм генов RYE.1, ESR и PRLR, определить частоту аллелей, генотипов данных генов и генетическую структуру отдельных стад свиней в популяции крупной белой породы,
оценить репродуктивные, откормочные и мясные качества свиней с различными генотипами (NN, Nn, nn) по гену RYR1,
определить репродуктивные качества свиней с различными генотипами по генам ESR и PRLR,
выявить оптимальный вариант подбора свиней для производства помесного молодняка с высокими показателями по откормочным и мясным качествам,
на основании обобщения и анализа результатов исследований разработать рекомендации по использованию важнейших биологических
приемов для создания системы разведения свиней на базе мониторинга генов RYRI, ESR и PRLR.
Научная новизна исследований. Впервые проведен комплексный молекулярно - генетический анализ генома разных генотипов животных по локусам генов RYRI, ESR и PRLR Определена генетическая структура свиней заводского типа «КБ-КН» крупной белой породы разных половозрастных групп по данным генам
Установлено преимущество метода ДНК - диагностики гена RYR1 над традиционным методом «галотанового теста» по определению предрасположенности свиней к стрессам Выявлен полиморфизм гена RYR1 - наличие генотипов NN, Nn, nn Определена эффективность использования метода ДНК - диагностики для освобождения племенного стада от животных - скрытых носителей мутантного аллеля гена RYRI в гетерозиготной форме генотипа Nn Установлено преимущество гомозиготных животных с доминантным генотипом NN по гену RYR1 по репродуктивным и откормочным качествам
Впервые получены данные о частоте встречаемости аллелей и генов RYRI, ESR и PRLR и их взаимосвязь с репродуктивными, откормочными и мясными качествами свиней Выявлены аллели генов ESR и PRLR положительно влияющие на плодовитость свиноматок
Проведена сравнительная оценка чистопородных и помесных свиней по откормочным показателям и качеству свинины с использованием пород крупная белая (КБ), крупная черная (КЧ), гемпшир (Г) и дюрок (Д) Выявлено наиболее эффективное сочетание пород при промышленном скрещивании с использованием специализированных мясных пород свиней
Практическая значимость и реализация результатов. Материалы исследований, полученные по изучению полиморфизма генов RYRI, ESR и PRLR, рекомендуется включить в систему разведения свиней при мониторинге отдельных генов с использованием ДНК-маркеров Применение ДНК - маркеров в качестве дополнительного критерия отбора ремонтного молодняка позволяет в производственных условиях улучшить показатели стада свиней по репродуктивным, откормочным и мясным качествам в пределах от 5% до 10%
Для племенных целей при повышении воспроизводительных качеств маточного стада рекомендовано выбраковывать из стада менее продуктивных стрессчувствительных хряков и свинок с нежелательными генотипами (Nn, nn) Животных с желательным генотипом (NN), обладающих повышенной продуктивностью, подвергать обязательному контролю на наличие мутации гена RYR1 методом ДНК - диагностики
При разработке селекционно - генетических приемов и способов совершенствования пород, чиний и типов свиней с использованием ДНК -маркеров рекомендовать производить оценку генотипа свиней по
селекционно - генетическим маркерам Разработанный способ определения генотипа свиней в раннем возрасте, позволяет вести селекцию на стрессустойчивость с использованием метода ПЦР-ПДРФ и рекомендован для широкого применения в отрасли свиноводства Разработанные методические рекомендации «Использование метода ДНК
- диагностики гена RYR1 при улучшении стад свиней по хозяйственно -
полезным признакам» позволят выявить и своевременно удалить из стада
свиней с нежелательными генотипами
Результаты скрещивания позволяют рекомендовать для свиноводческих предприятий трехпородные помеси (двухпородные свиноматки (КБхКЧ) с хряками мясной породы дюрок), сочетая получение молодняка с хорошими откормочными и мясными качествами для последующего откорма с целью увеличения производства свинины мясной и беконной категории
Материалы исследований используются в учебном процессе Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К А Тимирязева, Московской государственной академии ветеринарной медицины и биотехнологии (МГАВМиБ) им К И Скрябина и Российской академии менеджмента в животноводстве
Апробация результатов исследований. Основные результаты научных исследований и вытекающие из них рекомендации изложены и одобрены на заседаниях Ученого Совета ВНИИС в 1996 - 2003 гг, ежегодных научно - практических конференциях (Российский государственный аграрный университет им К А Тимирязева, Москва, 1996
- 2006 гг), на Международных научно - практических конференциях
(РАМЖ - 1997 - 2006 гг, ВНИИГРЖ - 2000 г, Всероссийского НИИ
свиноводства - 2000 г), на Международной научно - практической
конференции Белоруссии, Гродно - 2003, 2004, 2006 гг Материалы
исследований экспонировались на ВДНХ, ВВЦ (1996-2006гг)
Публикации результатов исследований. Материалы исследований представленные в диссертации изложены в 44 научных работах и в 3-х методических рекомендациях 14 опубликовано в рецензируемых журналах, 30 в сборниках научных трудов всероссийских и международных конференций
Основные положения, выносимые на защиту. По результатам выполненных исследований на защиту выносятся следующие положения
I Способы выявления разных генотипов свиней по генам RYR1, ESR, PRLR и влияние генотипов на хозяйственно - полезные признаки свиней
генетическая структура популяции свиней крупной белой породы по reHyRYRl,
преимущество метода ДНК - диагностики над традиционным
способом «галотанового теста» при отборе свиней по стрессустойчивости,
эффективность использования метода анализа ДНК на основе ПЦР-ПДРФ диагностики для исключения из популяции свиней животных -носителей мутантного аллеля гена стрессчувствительности RYR1,
показатели по репродуктивным, откормочным и мясным качествам свиней разных генотипов (NN, Nn, nn) гена RYR1,
показатели по репродуктивным качествам свиней разных генотипов (АА, АВ, ВВ) генов ESR и PRLR,
-экономическая эффективность использования генетических маркеров при совершенствовании свиней по хозяйственно - полезным признакам.
II Эффективность использования результатов скрещивания свиней пород крупная белая (КБ), крупная черная (КЧ), гемпшир (Г) и дюрок (Д)
репродуктивные, откормочные и мясные качества чистопородных и помесных свиней,
качественные показатели продуктов убоя свиней,
экономическая целесообразность использования пород КБ, КЧ, Г и Д в промышленном скрещивании
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 250 страницах компьютерного текста. В ней имеется введение, обзор литературы, материал и методы исследований, результаты собственных исследований и их обсуждение, выводы и практические предложения производству. В работе содержится 50 таблиц, 27 рисунков и 5 схем Список литературы включает 275 источников, в том числе 114 - на иностранных языках.
