Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 17
1.1 Продуктивные и воспроизводительные качества крупного рогатого скота 17
1.2 Группы крови и перспективы их использования в селекции сельскохозяйственных животных 23
1.2.1 История развития иммуногенетики и ее практическое значение в животноводство 23
1.2.2 Использование полиморфных систем групп крови при оценке достоверности происхождения сельскохозяйственных животных 28
1.2.3 Межпородные различия по группам крови крупного рогатого скота 33
1.2.4 Взаимосвязь групп крови с хозяйственно-полезными признаками крупного рогатого скота 40
1.3 Молекулярно-генетические маркеры в селекции сельскохозяйственных животных 48
1.3.1 Маркерная селекция по хозяйственно-полезным признакам у крупного рогатого скота 48
1.3.2 Полиморфизм гена соматотропина и его связь с хозяйственно полезными признаками коров 53
1.3.3 Полиморфизм гена пролактина в ассоциации с молочной продуктивностью коров 57
1.3.4 Полиморфизм гена тиреоглобулина и его связь с молочной продуктивностью коров 62
1.3.5 Полиморфизм генов каппа и бета-казеина и их связь с молочной продуктивностью коров 66
1.3.6 Полиморфизм генов альфа-лактальбумина и бета-лактоглобулина и их связь с молочной продуктивностью коров 74
1.4 Характеристика вредных мутаций крупного рогатого скота 84
2 Материалы и методы исследований 89
3 Результаты собственных исследований 100
3.1 Характеристика генофонда и генетическая структура крупного рогатого скота по антигенным эритроцитарным факторам крови 100
3.1.1 Иммуногенетическая характеристика разводимых пород крупного рогатого скота в Республике Башкортостан 100
3.2 Молочная продуктивность коров различных пород с учетом антигенов крови животных 111
3.2.1 Аллелофонд коров черно-пестрой породы по антигенным эритроцитарным факторам в связи с молочной продуктивностью 111
3.2.2 Аллелофонд коров бестужевской породы по антигенным эритроцитарным факторам в связи с молочной продуктивностью 117
3.2.3 Аллелофонд коров симментальской породы по антигенным эритроцитарным факторам в связи с молочной продуктивностью 124
3.2.4 Аллелофонд коров голштинской породы по антигенным эритроцитарным факторам в связи с молочной продуктивностью 130
3.2.5 Эффективность использования иммуногенетических маркеров при подборе родительских пар 137
3.3 Связь эритроцитарных антигенных факторов крови со спермопродуктивностью быков-производителей 140
3.3.1 Породные особенности спермопродуктивности быков-производителей 140
3.3.2 Ассоциация спермопродуктивности быков-производителей с антигенами групп крови 142
3.3.3 Эффективность использования иммуногенетических маркеров при оценке быков-производителей по спермопродуктивности 153
3.4 Характеристика генофонда и генетическая структура крупного рогатого скота по молекулярно-генетическим маркерам 155
3.4.1 Характеристика маркерных генов гормонов 155
3.4.1.1 Полиморфизм гена соматотропина и его взаимосвязь с молочной продуктивностью коров 155
3.4.1.2 Полиморфизм гена пролактина и его взаимосвязь с молочной продуктивностью коров 170
3.4.1.3 Полиморфизм гена тиреоглобулина и его взаимосвязь с молочной продуктивностью и технологическими свойствами молока 176
3.4.1.4 Взаимосвязь комплексных генотипов по генам пролактина и соматотропина с молочной продуктивностью коров черно-пестрой и бестужевской пород 197
3.4.1.5 Взаимосвязь комплексных генотипов по генам соматотропина и тиреоглобулина с молочной продуктивностью коров черно-пестрой породы 200
3.4.1.6 Эффективность использования молекулярно-генетических маркеров (генов гормонов) при производстве молока коров 205
3.4.2 Характеристика маркерных генов белков молока 207
3.4.2.1 Полиморфизм гена каппа-казеина и его взаимосвязь с технологическими свойствами молока коров 207
3.4.2.2 Полиморфизм гена бета-казеина и его взаимосвязь с технологическими свойствами молока коров 217
3.4.2.3 Полиморфизм гена каппа-казеина и носительство рецессивных мутаций у быков-производителей крупного рогатого скота 237
3.4.2.4 Взаимосвязь комплексных генотипов по генам каппа-казеина и бета-казеина с технологическими свойствами молока 240
3.4.2.5 Полиморфизм гена альфа-лактальбумина и его взаимосвязь с технологическими свойствами молока 246
3.4.2.6 Полиморфизм гена бета-лактоглобулина и его взаимосвязь с технологическими свойствами молока.. 267
3.4.2.7 Взаимосвязь комплексных генотипов по генам альфа-лактальбумина и бета-лактоглобулина с технологическими свойствами молока 288
3.4.2.8 Эффективность использования молекулярно-генетических маркеров (генов молочных белков) при производстве молока коров 297
Заключение 299
Предложения производству 326
Перспективы дальнейшей разработки темы 327
Список литературы 328
Приложения 385
- История развития иммуногенетики и ее практическое значение в животноводство
- Характеристика вредных мутаций крупного рогатого скота
- Полиморфизм гена пролактина и его взаимосвязь с молочной продуктивностью коров
- Взаимосвязь комплексных генотипов по генам альфа-лактальбумина и бета-лактоглобулина с технологическими свойствами молока
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в нашей стране, как и во всем мире, большое внимание уделяется вопросам развития молочного скотоводства. В утвержденном Правительством Российской Федерации прогнозе долгосрочного социально-экономического развития России указано, что производство молока в стране к 2030 году должно увеличиться до 38,0 – 42,8 млн.т.
Наряду с экстенсивным путем увеличения производства молока за счет наращивания численности скота все большее значение приобретает и интенсификация отрасли за счет улучшения генетического потенциала разводимых животных, что позволит не только научно обоснованно обеспечить прирост производства, но и перейти на отечественный племенной материал.
В связи с этим, для повышения молочной продуктивности и улучшения технологических свойств молока коров, наряду с другими мерами, немаловажное значение имеет разработка современных эффективных методов селекции, в том числе и маркерной, которая может выступать в качестве действенного дополнения к традиционной, благодаря возможности проводить оценку генетического потенциала животного в раннем возрасте и независимо от пола (Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А., 2008; Прохоренко П.Н., 2008; Хаертдинов Р.А. и др., 2009; Завертяев Б.П., 2010; Глазко В.И., 2012; Зиновьева Н. А. и др., 2014; Калашникова Л. А. и др., 2015; Долматова И.Ю. и др., 2015; Гончаренко Г.М. и др., 2016).
На сегодняшний день нет сомнений в эффективности использования им-муногенетических и молекулярно-генетических маркеров в животноводстве, благодаря широкому спектру их возможного использования (Georges М. et al., 1995; Collard B.L. et al., 2000; Гладырь Е.А. и др., 2000; Глазко В.И. и др., 2001; Терлецкий В.П. и др., 2001; Марзанов Н. С. и др., 2013).
Иммуногенетический анализ нашел широкое применение в селекции всех видов сельскохозяйственных животных, благодаря сравнительно легкому определению групп крови и их полиморфизму. Иммуногенетические маркеры могут либо сами оказывать непосредственное влияние на признак, либо находиться в одной группе сцепления с генами, контролирующими тот или иной селекционируемый признак (Тихонов В.Н., 1967; Сороковой П.Ф., 1970; Машуров А.М., 1980; Tong A.K., 1986; Rahman M.F., 1986; Деева В.С., Сухова Н.О., 2002; Долматова И.Ю., Исламова С.Г., 2004; Новиков А.А., Букаров Н.Г., 2005; Сердюк Г.Н., 2007; Жучаев К.В., 2008; Гончаренко Г.М., 2009; Калашникова Л. А. и др., 2015 и др.).
Однако, наиболее удобными и современными молекулярно-
генетическими маркерами, прямо или косвенно влияющими на формирование и становление молочной продуктивности крупного рогатого скота, являются ДНК-маркерные системы. К одной из групп генов-кандидатов относятся гены белков, входящих в состав молока, такие как каппа-казеина (CSN3), бета-казеина (CSN2), альфа-лактальбумина (ALA), бета-лактоглобулина (LGB), к другой – гены гормонов, продукты которых вовлечены в регуляторные или обменные процессы – соматотропина (GH), пролактина (PRL) и тиреоглобулина
(TG5) (Parmentier I. et al., 1999; Collard B.L. et al., 2000; Гладырь Е.А. и др., 2000; Смарагдов М.Г., 2005; Эрнст Л.К. и др., 2008; Завертяев Б.П., 2010; Калашникова Л. А. и др., 2015). Многочисленными исследованиями выявлена связь различных аллельных вариантов указанных маркерных генов с хозяйственно полезными признаками крупного рогатого скота (Ахметов Т.М., 2009; Хаертдинов Р.А. и др., 2009; Харзинова В.Р. и др., 2011; Зиновьева Н.А. и др., 2014; Перчун А.В., 2015; Калашникова Л.А. и др., 2015; Позовникова М.В. и др., 2016; Гончаренко Г.М. и др., 2016; Багаль И.В., 2017; Некрасов Д.К. и др., 2017; Шайдуллин Р.Р., 2017 и др.).
В связи с вышеизложенным, в условиях интенсивного развития молочного скотоводства, использование современных методов маркерной селекции для совершенствования крупного рогатого скота, как дополнение к традиционной селекции, является актуальным.
Степень разработанности темы. В нашей стране иммуногенетические исследования были начаты в 60-х годах прошлого века. Большой вклад в развитие иммуногенетики внесли отечественные ученые В.Н. Тихонов (1967), П.Ф. Сороковой (1970), А.М. Машуров (1980), Г.Н. Сердюк и др. (2001), В.С. Деева, Н.О. Сухова (2002) и др.
Изучению связей полиморфных систем групп крови сельскохозяйственных животных с их продуктивностью, для раннего прогнозирования удоя, жирномолочности, живой массы, мясных, откормочных, воспроизводительных качеств и других хозяйственно полезных признаков животных, посвящены работы Н.Ф. Анисимова (1972), Е.В. Эйдригевича, В.Д. Петренко (1975), В.П. Бур-ката (1985), A.K. Tong (1986), M.F. Rahman (1986), Е.М. Романовой и др. (1990), В.Н. Бондарчука (1992), Л.В. Банниковой и др. (1995), А.А. Новикова, М.Е. Усцелемова (1996), В.С. Деевой (2001), Е.Ф. Богомоловой (2004), И.Ю. Долматовой, С.Г. Исламовой (2004), И.В. Литвинова (2005), Г.Н. Сердюка и др. (2008), О.В. Сыманович (2009), Г.М. Гончаренко (2009), Э.И. Ильясовой и др. (2010), Т.В. Калязиной (2012), А.И. Шендакова (2017) и др.
В конце прошлого века произошла интеграция молекулярной генетики в практическую науку, что позволило проводить оценку генетического потенциала животных на уровне ДНК (Калашникова Л.А. и др., 1999; Гладырь Е.А. и др., 2000; Глазко В.И. и др., 2001; Эрнст Л.К., Зиновьева Н.А., 2008).
Исследования полиморфизма генов белков молока и гормонов, и определение степени их влияния на хозяйственно полезные признаки крупного рогатого скота разных направлений продуктивности, проводится на протяжении многих лет российскими и зарубежными исследователями (Georges М. et al., 1995; Collard B.L. et al., 2000; Гладырь Е. А. и др., 2000; Зиновьева Н. А. и др., 2002; Хабибрахманова Я.А., 2009; Калашникова Л.А. и др., 2009; Гареева И.Т., 2011; Харзинова В.Р. и др., 2011; Ракина Ю.А., 2012; Калязина Т.В., 2012; Волохов И.М. и др., 2012; Багаль И.Е. и др., 2014; Беган М.А. и др., 2014; Давлетова Л.Ф., 2016; Некрасов Д.К. и др., 2017; Позовникова М.В. и др., 2017 и др.).
Достигнуты определенные успехи в генотипировании быков-
производителей на предмет носительства скрытых генетических дефектов и желательных генотипов по генам белков молока (Терлецкий В.П. и др., 2001;
Яковлев А.Ф. и др., 2004; Patel R K., 2010; Эрнст Л.К. и др., 2011; Марзанов Н. С. и др., 2013; Гуськова С.В. и др., 2014; Дементьева Н.В. и др., 2015). Ведется активная работа по внедрению методов геномной оценки (Мымрин В.С. и др., 2012; Племяшов К.В., 2014; Сермягин А.А. и др., 2016; Смарагдов М.Г. и др., 2016).
Тем не менее, несмотря на достигнутые результаты в области маркерной селекции, в специальной литературе вопрос о связях эритроцитарных антигенов групп крови с хозяйственно полезными признаками животных остается недостаточно решенным, а относительно вопросов комплексного влияния генотипов различных генов на продуктивные показатели сельскохозяйственных животных в научных публикациях, имеются порой противоречивые сведения.
Однако сложилось общее мнение, что аллельные варианты групп крови, генов гормонов и молочных белков являются перспективными маркерами молочной продуктивности и технологических свойств молока коров, а поиск и использование новых маркеров в селекции молочного скота продолжает оставаться актуальной задачей современного животноводства.
Настоящее исследование выполнено в рамках гранта РФФИ (Поволжье, № проекта 08-04-97069) по теме «Молекулярно-генетические маркеры (MAS) в селекции крупного рогатого скота в Республике Башкортостан» и НИР ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ «Разработка и внедрение основ технологии поддержания и рационального использования генофонда сельскохозяйственных животных» (2009-2014 гг., № гос. регистрации 1201058946) и «Оценка генофонда и генетического разнообразия сельскохозяйственных животных в Республике Башкортостан» (2015 -2020 гг., № гос. регистрации 115101310075).
В работе обобщены данные, полученные автором лично, а также в совместных исследованиях с доктором биологических наук, профессором И.Ю. Долматовой, кандидатом с.-х. наук А.Г. Ильясовым, кандидатом с.-х. наук У.Р. Гумеровым, кандидатом биологических наук И.Т. Гареевой, кандидатом с.-х. наук Ю.А. Ракиной.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является повышение уровня молочной продуктивности и улучшение технологических свойств молока коров на основе использования современных методов маркерной селекции.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
установить генетическое сходство и различие разводимых в республике пород крупного рогатого скота на основании частот эритроцитарных антигенных факторов;
выявить связь эритроцитарных антигенных факторов крови с молочной продуктивностью коров молочных и молочно-мясных пород;
выявить связь эритроцитарных антигенных факторов крови со спермо-продуктивностью быков-производителей;
определить частоты генотипов и аллелей по генам гормонов (GH, PRL, TG5) у коров изучаемых пород;
выявить ассоциативные связи молочной продуктивности исследуемых коров с наличием в их генотипе аллелей изученных генов гормонов;
изучить комплексное влияние генотипов по генам гормонов на молоч-
ную продуктивность исследуемых коров;
- определить частоты генотипов и аллелей по генам белков молока (CSN3,
CSN2, ALA, LGB) у коров изучаемых пород;
выявить ассоциативные связи с технологическими свойствами молока исследуемых коров с наличием в их генотипе аллелей изученных генов молочных белков;
изучить комплексное влияние генотипов по генам молочных белков на технологические свойства молока исследуемых коров;
определить частоту генотипов и аллелей по гену CSN3 и уровень мутационного груза (BLAD, CVM, BS) у быков-производителей исследуемых пород;
- обосновать экономическую эффективность использования иммуно-
генетических и молекулярно-генетических маркеров в селекции крупного рога
того скота по молочной продуктивности.
Научная новизна. Впервые проведена оценка генофонда и описаны им-муногенетические особенности по антигенным эритроцитарным факторам черно-пестрой, бестужевской, симментальской и голштинской пород крупного рогатого скота разводимых в Республике Башкортостан. Выявлено генетическое сходство между ними и ассоциации некоторых антигенных факторов крови с молочной продуктивностью, связь эритроцитарных антигенных факторов крови со спермопродуктивностью быков-производителей.
Методом ПЦР-ПДРФ анализа ядерной ДНК определены частоты встречаемости аллельных вариантов и генотипов по генам гормонов (GH, PRL, TG5) и белков молока (CSN3, CSN2, ALA, LGB) и показано влияние как отдельных, так и комплексных генотипов на уровень продуктивности и технологические свойства молока коров изучаемых пород.
Протестированы быки-производители разных пород, используемые в Республике Башкортостан, на носительство рецессивных мутаций (BLAD, CVM, BS).
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты работы являются научной основой при разработке мероприятий, направленных на повышение молочной продуктивности и улучшения технологических свойств молока коров молочных и молочно-мясных пород.
Данные проведенных исследований расширяют теоретические и практические аспекты совершенствования селекционно-племенной работы с молочным скотом за счет применения современных методов оценки генетического потенциала животных.
Обнаруженные генетические особенности исследованных пород крупного рогатого скота по эритроцитарным антигенным факторам крови, могут использоваться при оценке достоверности происхождения; подборе родительских пар; мониторинге микроэволюционных процессов в популяциях, стадах, линиях и разработке плана сохранения их биоразнообразия.
Определена ассоциация отдельных аллелей групп крови с уровнем мо
лочной продуктивности коров и спермопродуктивностью быков-
производителей.
Полученные данные о полиморфизме и наличии взаимосвязи генотипов генов гормонов и белков молока с продуктивными качествами животных дают
возможность совершенствования молочных и молочно-мясных пород скота с использованием ДНК-маркеров в направлении повышения удоев и качественных показателей молока. Отбор животных по желательным аллелям приводит к улучшению генетического потенциала животных, и в итоге увеличению производства белковомолочной продукции.
Результаты исследований частоты встречаемости генотипов и аллелей CSN3, а также наличия рецессивных мутаций BLAD, CVM, BS у быков-производителей используются в ОАО «Башкирское» по племенной работе при составлении программ разведения молочных и молочно-мясных пород.
По результатам исследований разработаны и опубликованы три практические рекомендации (Уфа, 2018).
Результаты исследований включены в перспективный план селекционно-племенной работы в молочном скотоводстве Республики Башкортостан на период 2017-2025 гг.
Данные научных исследований используются при разработке планов селекционно-племенной работы по совершенствованию черно-пестрого, бестужевского, симментальского и голштинского скота в племенных хозяйствах Республики Башкортостан.
Внедрение результатов научных исследований в производство обеспечило увеличение уровня рентабельности производства молока на 4,0-6,0 %.
Материалы исследований используются в лекционных курсах и практических занятиях для студентов по дисциплинам «Разведение животных», «Генетика и биометрия», «Селекция сельскохозяйственных животных» направлений (специальности) подготовки «Зоотехния» и «Ветеринария».
Методология и методы исследования. Методология проведенных исследований основывается на научных положениях, изложенных в работах отечественных и зарубежных исследователей по изучаемой теме. Для достижения поставленной цели и решения задач использовались стандартные иммуногене-тические, молекулярно-генетические, биохимические, зоотехнические, биометрические и экономические методы исследований.
Полученный цифровой материал обработан с применением общепринятых алгоритмов при помощи приложения «Excel» (2007) и программы Statistica 10.0.
Положения, выносимые на защиту:
связь эритроцитарных антигенных факторов коров черно-пестрой, бестужевской, симментальской и голштинской пород крупного рогатого скота Республики Башкортостан с уровнем молочной продуктивности коров и воспроизводительными качествами быков-производителей;
влияние генотипов генов гормонов (GH, PRL, TG5) и генов белков молока (CSN3, CSN2, ALA, LGB) коров молочных и молочно-мясных пород на удой, качественные показатели и технологические свойства молока;
генотипирование быков-производителей изучаемых пород на носитель-ство вредных мутаций (BLAD, CVM, BS) и CSN3;
- экономическая эффективность использования иммуногенетических мар
керов при подборе родительских пар и при оценке быков-производителей по
спермопродуктивности;
- экономическая эффективность использования молекулярно-генетиче
ских маркеров (генов белков молока и гормонов) при производстве молока коров.
Степень достоверности и апробации результатов. Научные положения, выводы и предложения производству обоснованы и базируются на аналитических и экспериментальных данных, степень которых доказана путем статистической обработки с использованием компьютерных программ. Основные результаты исследований доложены и представлены в материалах 10 всероссийских и 12 международных научно-практических конференций: «Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути решения» (Уфа, 2008); «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (Уфа, 2010); «Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы» (Уфа, 2011); «Научное обеспечение устойчивого развития АПК» (Уфа, 2011); «Инновации, экобезопасность, техника и технологии в переработке сельскохозяйственной продукции» (Уфа, 2011); «Образование, наука, практика: инновационный аспект» (Пенза, 2011); «Инновационному развитию АПК – научное обеспечение» (Уфа, 2012); «Современные основы рационализации технологии воспроизводства сельскохозяйственных животных в условиях индустриальной системы производства в АПК» (Уфа, 2012); «Актуальные проблемы генетики и молекулярной биологии» в рамках фестиваля науки (Уфа, 2012); «Перспективы инновационного развития АПК» (Уфа, 2014); «Биотехнология -от науки к практике» (Уфа, 2014); «Актуальные направления инновационного развития животноводства и ветеринарной медицины» (Уфа, 2014); «Аграрная наука в инновационном развитии АПК» (Уфа, 2015); «Современные направления инновационного развития ветеринарной медицины, зоотехнии и биологии» (Уфа, 2015); «Наука молодых – инновационному развитию АПК» (Уфа, 2015); «Перспективы и достижения в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции» (Ставрополь, 2015); «Использование и эффективность современных селекционно-генетических методов в животноводстве» (Ростовская обл., п. Персиановский, 2015); «Современные достижения и проблемы биотехнологии сельскохозяйственных животных, БиотехЖ-2015» (Дубровицы, 2015); «Аграрная наука в инновационном развитии АПК» (Уфа, 2016); «Генетика – фундаментальная основа инноваций в медицине и селекции» (Ростов-на-Дону, Таганрог, 2017); «Аграрная наука в инновационном развитии АПК» (Уфа, 2017); «Современное состояние, традиции и инновационные технологии в развитии АПК» (Уфа, 2018).
Результаты исследований также доложены на заседаниях научно-технического совета МСХ РБ в секции «Современные технологии в животноводстве» (Уфа, 2018).
Научные исследования частично поддержаны грантом РФФИ (Поволжье, № проекта 08-04-97069) по теме «Молекулярно-генетические маркеры (MAS) в селекции крупного рогатого скота в Республике Башкортостан», а также отмечены благодарностью «За внедрение оценки генетического разнообразия круп-
ного рогатого скота по иммуногенетическим и ДНК-маркерам» в XVIII Российской агропромышленной выставке «Золотая осень-2016» (Москва, 2016).
Реализация результатов проведнных исследований. По результатам исследований разработаны практические рекомендации, одобренные Департаментом научно-технологической политики и образования МСХ РФ (протокол №1 от 05.07.2018 г.) «Биотехнологические методы повышения молочной продуктивности крупного рогатого скота с использованием ДНК-технологий» (Уфа, 2018) и НТС МСХ РБ (протокол №4 от 26.07.2018) «Улучшение качества и технологических свойств молока коров с использованием ДНК-технологий» (Уфа, 2018), «Генетическая экспертиза племенного материала крупного рогатого скота» (Уфа, 2018).
Результаты исследования используются в селекционно-племенной работе племенных хозяйств Республики Башкортостан: по черно-пестрой породе - в ООО АП им. Калинина Стерлитамакского района и ООО ПЗ Ленина Дюртюлин-ского района; по голштинской породе - в ООО ПХ «Артемида» Кармаскалинско-го района; по бестужевской породе в ООО ПЗ «Чишма» Дюртюлинского района и ООО АФ «Идель» Нуримановского района; по симментальской породе - в ООО СП «Трудовик» Мелеузовского района и СПК «Дружба» Аургазинского района, а также внедрены в деятельность ОАО «Башкирское» по племенной работе и ГУСП «Башплемсервис».
Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 50 научных работ, в том числе 15 – в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ и 3 практические рекомендации производству.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 396 страницах компьютерного набора, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, заключения, предложений производству, перспектив дальнейшей разработки темы, списка литературы и приложений. Содержит 94 таблицы, 57 рисунков, 3 приложения. Библиографический список включает 490 источников, в том числе 155 на иностранном языке.
История развития иммуногенетики и ее практическое значение в животноводство
Иммуногенетика изучает закономерности наследования групп крови и процессы изменений в популяциях под действием генетико-автоматических процессов. Группа крови - это сочетание эритроцитарных антигенных факторов, которые передаются от родителей к потомству. Совокупность групп крови, обусловленная антигенными факторами, контролируемыми аллелями одного локуса, называется генетической системой групп крови, а совокупность групп крови всех генетических систем называется типом крови (Hildemann W. Н., 1970; В. П. Эфроимсон, 1971; Ф. Айала, Дж. Кайгер, 1988; В.Ф. Красота и др., 2006; Г.Н. Сердюк и др., 2008).
В 1900 году К. Ландштейнером были открыты группы крови человека. Он впервые доказал, что явление агглютинации – это нормальное физиологическое свойство крови. Изучение групп крови у сельскохозяйственных животных, по аналогии с человеком, началось с поисков естественных антител. В связи с тем, что реакция на антитела у животных очень слаба и непостоянна, эти исследования не имели большого успеха (С. К. Охапкин, 1983). У крупного рогатого скота естественные антитела встречаются довольно редко и выявляются ограниченным количеством антигенных факторов. Поэтому у крупного рогатого скота, как и у других видов животных, успех был достигнут с применением иммунных антител. Впервые образование иммунных антител против эритроцитарных антигенов наблюдали P. Ehrlich, T. Morgenroth (1900), у коз. По сообщениям C.Todd и P. White (1910) о группах крови крупного рогатого скота, когда они занимались иммунизацией скота против чумы кровью переболевших животных установили, что эритроциты всех животных, используемых для иммунизации, отличались между собой по антигенным свойствам.
Исследование групп крови начиналось с постановки реакции агглютинации эритроцитов с неиммунными сыворотками изучаемых животных. Тогда исследователи выделяли три основные группы крови: О – когда наблюдалось отсутствие агглютиногена в эритроцитах и отсутствие агглютинина в сыворотке; А – наличие агглютиногена в эритроцитах; В – наличие его в сыворотке.
Изоиммуногенные сыворотки-реагенты стали использовать в начале сороковых годов. С этого времени начался совершенно новый этап развития иммуногенетики сельскохозяйственных животных. В университете Висконсина L.C. Fergson (1941) совместно с сотрудниками открыл девять эритроцитарных антигенов, а затем еще двадцать три. Далее эти исследования были продолжены следующими учеными A. Neimann - Sorensen (1956, 1958), J. Bouw et al. (1970, 1972, 1974), A. Eg-gen et al., 2004 и др.
По мере открытия антигенам присваивались символы латинского алфавита, в связи с этим последовательность открытия новых антигенов легко прослеживается по их номенклатуре. Основной задачей исследований в тот период было изучение закономерностей наследования и их классификация по системам. В 1947 году Owen R. D., Stormont C., Irwin M. R. выявили, что антигены B, G и К наследуются в определенных комбинациях. Позже, в 1951 году установлено, что двадцать один из тогда известных тридцати восьми антигенных факторов наследуются группами. Это позволило предположить, что эти сочетания антигенов контролируются одним локусом определенной хромосомы. Благодаря этому, в будущем все известные антигены были разделены по локусам (Stormont C., Owen K. D., Irvin M. R., 1951).
Открытие и исследование антигенов разных систем групп крови происходило в лабораториях иммуногенетики США, Швеции, Англии, Франции, Чехословакии, Германии, Дании, Голландии, Италии, Испании и др. (J. Rendel, 1958; E. Mitscherlich, A. Tolle, 1959) и др.
В нашей стране иммуногенетические исследования были начаты сравнительно недавно. С 1962 года созданы лаборатории по изучению групп крови в Москве (ВИЖ), Ленинграде (ВНИИРГЖ), Новосибирске (СО АН CCCР).
Большой вклад в развитие иммуногенетики внесли отечественные ученые В.Н. Тихонов (1967,1987), П.Ф. Сороковой (1970), А.М. Машуров (1980), В.С.Деева, Н.О.Сухова (2002), А.А. Новиков, Н.Г. Букаров (2005); Г.Н. Сердюк (2007), К.В. Жучаев (2008) и др.
Благодаря исследованию этих ученых были созданы и открыты иммуногенетические лаборатории, которые являлись региональными центрами по получению сывороток и изучению генетических особенностей сельскохозяйственных животных по группам крови.
К началу восьмидесятых годов было открыто уже у крупного рогатого скота более 150 эритроцитарных антигенных факторов крови, принадлежащих к 12 генетическим системам, у свиней - 17 систем, овец - 9 систем.
Группы крови стали активно использоваться в практическом животноводстве для установления происхождения молодняка, оценки генетического разнообразия различных селекционных групп – пород, типов, линий, семейств, отдельных животных.
В этом направлении исследований большой вклад внесли зарубежные и отечественные ученые: L.C. Fergson (1941); E.Andresen (1962); C. Stormont (1967); J. Bouw et al. (1970); B.Larsen (1972); R.Mater (1977); G.F. Haenlein et al. (1980); M.E. Goddarol, F.M. Axmed (1982); P.Gonzalez etal. (1987); Ю.Д. Романов А. Джумков, С.А. Петрушко (1980).
Велась активная работа по обнаружению новых антигенных факторов крови и их классификация по генетическим системам у разных сельскохозяйственных животных В.Н. Тихонов (1967); C. Stormont (1967); M.Nei (1972); B. Rasmusen, L. Chrisstian (1976); W. Haenlein et al. (1975); B.W. Kennedy et al. (1973); J. Rendel (1959); Н.О. Сухова, Г.Л. Дмитриева, Н.М, Набродова (1985).
Сравнительно недавно был открыт ещ один новый ген V альтернативный к гену F. (Н.Г. Букаров, Е.Ю. Лебедев, И.М. Морозов, 2005, Н.Г. Букаров, И.М. Морозов, 2007).
Знание генотипа по группам крови производителей и маток позволит вести спаривание с целью закрепления ценных племенных качеств в потомстве, а также накапливать в стаде те генотипы, которые положительно сочетаются с хозяйственно – полезными признаками. Изучение групп крови у сельскохозяйственных животных дает возможность совершенствовать методы их разведения, решать некоторые теоретические и практические вопросы, которые традиционными методами селекции не могли быть осуществлены (A.K. Tong, 1986; M.F. Rahman, 1986; В.Н. Бондарчук, 1992; Л.В. Банникова и др., 1995; В.С. Деева, 2001; Е.Ф.Богомолова, 2004; И.Ю. Долматова, С.Г. Исламова, 2004; Г.Н. Сердюк и др., 2015).
В последние годы многие исследования направлены на выявление маркеров самого различного характера, которые создают реальные возможности для повышения эффективности селекции. Генетические маркеры могут либо сами оказывать непосредственное влияние на признак, либо находится в одной группе сцепления с генами, контролирующими тот или иной селекционируемый признак (G. Koch, K. Zeeb, 1987; R. Degning, Y.A. Lederer, 1987; H. Bovenhuis et al., 1992; В.И. Дмитриева, 2000; Г.В. Родионов, В.Т. Христенко, 2002; Долматова, С.Г. Исламова, 2004; В.Г. Назаренко и др., 2006; Е.В.Баженова, 2009, Г.М. Гончаренко, 2009; Л. А. Калашникова и др., 2015).
Известно, что полиморфизм групп крови и белков сыворотки крови может успешно использоваться для контроля за микроэволюционными процессами, селекционными изменениями и степенью консолидации в популяциях сельскохозяйственных животных в процессе отбора и при воспроизводстве стада. У гибридного поголовья молочного зебувидного скота (красная степная, черно-пестрая и зебу) Республики Дагестан Т.М. Шуайбов, Г.Н. Сердюк, Ш.З. Бахарчиев (2008) выявляли частоту антигенных факторов Z , V и L, которые маркируют признак выносливости и могут эффективно использоваться при селекции. У зебу, например, антиген Z содержится у 60, а V и L — у 90 % животных. Некоторые авторы предполагают, что аллель V способствует адаптации животных к горным условиям (A. Rodriques, J. Mitat R., 1972; Ronda, 1983; D.R.Osterhoff, 1987; О.Ю. Головченко, 1988). Работа, проведенная рядом исследователей, привела к мысли о возможности привлечения иммуногенетического анализа в подборе родительских пар по группам крови для повышения продуктивных качеств сельскохозяйственных животных (Н.Ф. Анисимов, 1972; Е.В. Эйдригевич, В.Д. Петренко, 1975; В.П. Буркат, 1985; Е.М. Романова и др., 1990; А.А.Новиков, М.Е. Усцелемов, 1996). По мнению И.А. Храмцова (2005), использование показателей генетического сходства между матками и производителями позволит выбрать лучшее сочетание генотипов крови потенциальных родительских пар.
Изучение связи полиморфных систем с продуктивностью сельскохозяйственных животных может обеспечить раннее прогнозирование продуктивных качеств как удой, жирномолочность, живая масса, мясные, откормочные, репродуктивные качества и другие хозяйственно-полезные признаки. Во всех странах мира с развитым животноводством проводится обязательная проверка достоверности происхождения племенных животных всех видов с использованием антигенов групп крови. Это позволит не только устанавливать происхождение потомков, но и следить за направленностью селекционных процессов в популяции, маркировать линии, породы и т.д. Целесообразно использование групп крови в селекции животных на повышение устойчивости к заболеваниям.
Характеристика вредных мутаций крупного рогатого скота
За длительный период разведения у некоторых пород крупного рогатого скота накопился определенный груз генных мутаций. При этом снижаются воспроизводительная способность и плодовитость, жизнеспособность новорожденных и молодняка, резистентность, продолжительность хозяйственного использования животных, что отрицательно влияет на рентабельность производства. У крупного рогатого скота выявлено 43 генетических дефектов, для которых в настоящее время разработаны молекулярно-генетические методы диагностики (А.Ф. Яковлев, 2004; R K. Patel, 2010).
Для профилактики увеличения частоты генетического груза необходимо знать формы фенотипического проявления мутантных летальных и полулетальных генов, характер их наследования и встречаемость в популяциях (Н.С. Марзанов и др., 2014).
В 80-е годы у голштинов была обнаружена мутация, получившая название дефицита лейкоцитарной адгезии, или BLAD-синдром. BLAD –Bovine Leukocyte Adhesion Deficiency – дефицит лейкоцитарной адгезии – генетически детерминированное заболевание с характером наследования по рецессивному типу. При более глубоком исследовании, выяснилось, что в данном локусе две мутации, – одна «немая», цитозин в 775 положении замещается на тимин, в результате в 259 положении аминокислотной последовательности происходит замена лейцина на изолейцин. Другая мутация связана с заменой нуклеотидного основания аденина на гуанин в 383 позиции кДНК, приводящей к замещению аспарагиновой кислоты в положении 128 на глицин. Лейкоциты больных BLAD-синдромом содержат очень низкое количество CD18 белка на своей поверхности, менее 2% от 160 кD белка здорового животного (D. E. Shuster et al., 1992).
Клинические симптомы проявления BLAD-синдрома в гомозиготном состоянии выражаются в предрасположенности к респираторным инфекциям, диарее и низкой естественной резистентности организма к бактериальным инфекциям. Гомозиготные телята заболевают в первые месяцы жизни.
Для них характерен замедленный рост, взъерошенная и тусклая шерсть, шаткость зубов, язвы в ротовой полости, массовые кровоизлияния по всему желудочно-кишечному тракту, поносы (D. Boichard, Y. Amigue, 1995).
Ген BLAD, являясь "шлейфом" высокой молочности, распространился по всему миру благодаря широкому международному обмену генетическим материалом.
В большинстве стран Европы и Америки выдающиеся быки-производители голштинской породы проверяются на носительство BLAD , а результаты публикуются в каталогах племенных животных (Н. С. Марзанов и др., 2013).
Разработка и реализация национальных программ против распространения BLAD-синдрома голштинов привели к тому, что частота этого рецессивного гена в последнее время значительно снизилась.
Так, если в 1994 году среди 100 лучших быков США было 14 носителей BLAD, то в 1998 году остался только один – сын К.А. Белла – Э.Белл Эльтон. Но его 43 сына были тестированы генно-диагностическим методом, показавшим, что эти животные свободны от мутации.
По данным исследования на BLAD в ВИЖе быков ряда племпредприя-тий, а также данным ВНИИРГЖ, частота мутантного гена составляет около 5% (Н. С. Марзанов и др., 2003, 2008; А. Яковлев и др. 2004).
Однако без систематического мониторинга популяций черно-пестрого скота и других пород с прилитием крови голштинов частота встречаемости данной мутации может возрасти (А. И. Жигачев, 2004; A.Norouzy et al. 2005; Г.М. Гончаренко, 2009). Считается, данное заболевание наиболее изучено из всех известных наследственных патологий животных.
По расчетам D.E. Shuster et al. (1992) стадо можно сделать свободным от заболевания в течение одного года (D. E. Shuster et al., 1992; И. С.Турбина, 2006).
Распространение мутации BLAD по регионам России незначительно. Так в Республике Башкортостан среди обследованных быков-производителей и коров бестужевской, симментальской, и чрно – пстрой пород не выявлено животных с поврежднным аллелем, наличие которого приводило бы к дефициту адгезивности лейкоцитов (С.Г. Исламова и др., 2004).
У голштинского скота к настоящему моменту выявлено 17 гаплотипов, отрицательно влияющих на фертильность (G. Sahana et al., 2013). Гаплотип -это последовательность нуклеотидов, расположенная в одной хромосоме и передаваемая от родителей к детям без изменений. Если внутри гаплотипа происходит мутация (замена нуклеотидов, выпадение фрагмента или встраивание нового участка), то образуется новый гаплотип. По принятой номенклатуре наименование гаплотипа состоит из двух латинских букв и порядкового номера. Первая буква обозначает породу, вторая – от haplotype. У голштинов наиболее исследованы 6 гаплотипов – НН0, НН1, НН2, НН3, НН4, НН5 (P.M. VanRaden et al., 2011).
Гаплотип НН0 связан с наследственным дефектом, получившим название Брахиспина (Brachyspina - лат. «короткий позвоночник»). Частота встречаемости носителей в Северной Америке составляет 7,4 %. Все носители восходят к известному быку Sweet Heaven Tradition. Большая часть гомозиготных эмбрионов гибнет на ранних стадиях стельности, но редко (менее, чем 1 на 100 000 отелов) плод донашивается до конца срока. Телята рождаются мертвыми, у них укорочен позвоночник, трубчатые кости конечностей удлинены и истончены, имеются другие отклонения в развитии (С.В. Гуськова и др., 2014).
Гаплотипы НН5 и НН6 связаны с наследственным заболеванием CVM (Complex Vertebral Malformation–комплексный порок позвоночника) (G. Sahana et al., 2013).
CVM вызывается точечной мутацией в гене CLC35A3, в результате которой один из нуклеотидов в цепи ДНК заменяется на другой. Это изменение приводит к замене кодона. CVM проявляется абортами, рождением недоношенных телят с различными патологиями, такими как аномалии развития позвоночного столба, контрактуры конечностей, деформации костей скелета, врожденные патологии сердечно-сосудистой системы и др. Первые случаи фенотипического проявления обнаружены в 1999 г в Дании, в дальнейшем были выявлены по всему миру. Носителями данной мутации в 1999 г в Дании являлись 31 %, в Японии 32,5 % производителей. Процент носителей в настоящее время колеблется по разным странам от 20 до 30 %, являясь экономически значимым (B.Berglund et al., 2004).
Исследования поголовья скота Дании показали, что смертность плодов, гомозиготных по CVM, к 260 дню стельности составляет 77 % (U.S. Nielsen et al., 2003).
В Великобритании потери от CVM в виде недополучения приплода, удлинения сервис-периода, уменьшения молочной продуктивности оцениваются в 419 фунтов стерлингов на голову (за жизнь коровы, в ценах 2005 г). Эквивалентные потери в Дании за один год – около 5 млн. фунтов стерлингов. В Швеции в 2004 г недополучение телят по причине эмбриональной смертности от CVM оценивалось примерно в 2200 голов (при наличии 170 000 зарегистрированных молочных коров) (B.Berglund et al., 2004).
С развитием и распространением генетических исследований будут выявляться все новые и новые гаплотипы. Существует вероятность, что практически каждое животное в голштинской породе является носителем того или иного нежелательного гаплотипа. При подборе родительских пар селекционерам следует учитывать возможные потери, для чего необходимо, прежде всего, вести полные и четкие записи о происхождении животных. Базы данных о животных-носителях гаплотипов НН1-НН5 и носителях брахиспины доступны онлайн (С.В. Гуськова и др., 2014).
У джерсейского скота обнаружен гаплотип JH1, также оказывающий отрицательное влияние на фертильность. В бурой швицкой породе выявлено два нежелательных гаплотипа: BH1 и BH2. BH1 находится в седьмой хромосоме и встречается у 14% животных в Северной Америке. В айрширской породе обнаружен гаплотип AH1, имеющий частоту распространения около 25%. Такая высокая встречаемость связана с тем, что носителем гаплотипа являлся бык Sellwood Betty s Commander, основавший собственную линию (U.S. Nielsen et al., 2003; P.M. VanRaden et al., 2011).
У скота породы монбельярд в 2013 г. выявлено 11 гаплотипов, из них два существенно влияющих на фертильность – MH1 и MH2. MH1 встречается у 9% животных (Fritz S. et al., 2013).
Маточное поголовье в России на носительство CV и BL аллелей практически не тестируют. Это связано со значительной стоимостью и ограниченным числом лабораторий по проведению подобного рода исследований. По мнению Н. С. Марзанова и др. (2013) несмотря на усилия по диагностике и активному искоренению мутантных CV и BL аллелей, они представляют определенную угрозу молочному скотоводству, так как в настоящее время получили широкое распространение в голштинской породе и наследуются в основном от матерей по менделевскому типу. В этом случае, у матери-носительницы 50% рожденного потомства будет гетерозиготным по данной аномалии, а если оба родителя являются носителями, то уже 75 % потомства будет иметь аномалию развития, из них 25% в гомозиготном состоянии, то есть 25% либо абортируется, либо родятся мертвыми.
Благодаря современным ДНК-технологиям генетические дефекты перестают быть такими опасными, какими их считали в прошлом, когда единственным способом идентификации дефектного гена было получение пораженного потомства (Т.В..Калязина, 2012).
Полиморфизм гена пролактина и его взаимосвязь с молочной продуктивностью коров
Основная функция гормона пролактина – стимуляция развития молочных желез, а также формирования и секреции молока у млекопитающих.
Животные с генотипами PRLBB по гену пролактина, по сведениям некоторых ученых, являются наиболее высокомолочными и с более высоким содержанием жира в молоке и соответственно имеют больший выход молочного жира и белка (М. Alipanah et al., 2007; Т.С. Горячева с соавт., 2010; И.Т. Гареева, 2012).
В связи с вышеизложенным, целью данного исследования является изучение полиморфизма гена PRL и выявление взаимосвязей его вариантов с показателями молочной продуктивности коров плановых пород Республики Башкортостан.
Полиморфизм гена PRL выявлен методом ПЦР-ПДРФ с использованием соответствующей эндонуклеазы рестрикции. Размер амплифицированного участка гена PRL составляет 156 п.н. После обработки рестриктазой RsaI генотипу PRLАА на электрофореграмме (рисунок 18) соответствует нерестрицированный продукт 156 пн; генотипу PRLАВ – фрагменты ДНК длиной 156,82 и 74 п.н; генотипу PRLВВ – 82 и 74 п.н.
В таблице 37 представлены частоты аллелей и генотипов изучаемого гена в исследуемых группах коров.
Как видно из рисунка 19 и таблицы 37, во всех популяциях коров чрно-пстрой породы по частоте преобладает генотип PRLАА (74,6-77,4%), промежуточное положение занимает генотип PRLАВ (20,3-20,7%) и совсем низкий процент встречаемости особей с генотипом PRLВВ (1,9-5,1%).
У всех пород крупного рогатого скота в целом частота аллеля PRLА выше частоты аллеля PRLВ, кроме симментальской породы, где частота аллеля PRLВ несколько выше и составляет 0,52.
Доля распространенности аллеля PRLВ в популяциях черно-пестрого скота составляет в среднем 0,13 (рисунок 20), и, в целом, эта цифра близка к наблюдаемым частотам у чрно-пстрой породы по литературным данным (И.Г. Удина и др., 2001; Т.С Горячева, Г.М. Гончаренко, 2010).
У коров симментальской породы, частота аллеля PRLВ (0,52) превышает частоту варианта PRLА (0,48), что связано с преобладанием частоты генотипа PRLАВ над двумя другими.
Коровы бестужевской породы, имеющие генотип PRLАВ (62,4%) по частоте превосходят коров имеющих гомозиготный генотип; частота аллелей PRLА и PRLВ составляет – 0,61 и 0,39 соответственно. Таким образом, наибольшая частота встречаемости аллеля PRLА у коров чрно-пстрой породы - 0,87, а самая низкая -у коров симментальской породы - 0,48.
Взаимосвязь молочной продуктивности коров с полиморфизмом гена PRL. Анализ молочной продуктивности коров плановых пород республики с разными генотипами по изучаемому гену представлен в таблицах 38, 39, 40.
По данным таблицы 38 видно, что в выборке чрно-пстрой породы ООО АП им. Калинина наибольшей величиной удоев обладают коровы с генотипом PRLАВ - 4908,6 кг, наименьшей - с генотипом PRLВВ, которые имеют величину удоев - 4270,4 кг (р 0,05). По содержанию массовой доли жира и количеству молочного жира также преимущество имеют животные с генотипом PRLАВ (3,93% и 192,9 кг соответственно). Статистические достоверные различия выявлены только по содержанию молочного жира (р 0,01).
По содержанию белка в молоке коровы с гомозиготными генотипами PRLВВ незначительно превосходят своих сверстниц, имеющих в генотипе аллель PRLА как в гетерозиготной, так и гомозиготной форме на 0,02-0,06% (р 0,05).
В ООО ПЗ «Ленина» животные, имеющие гомозиготный генотип PRLВВ превосходят животных имеющих генотипы PRLАВ и PRLАА по всем показателям молочной продуктивности, а именно: по удою на 244,7-561,7 кг, по жирности молока на 0,01%, молочному жиру на 7,1-18,9 кг, по белку на 0,03-0,05 %. Выявленные различия оказались статистически недостоверными (р 0,05).
Молочная продуктивность и качественный состав молока коров бестужевской породы с различными генотипами по гену PRL представлены в таблице 39.
По данным таблицы видно, что наиболее высокими удоями (4206,8 кг) характеризуются животные, имеющие генотип PRLВВ, а наименьшими – коровы с генотипом PRLАА (3693,1 кг). Выявленная разница в 513,7 кг является статистически достоверной (p 0,05). По количеству молочного жира коровы c генотипом PRLАВ и PRLАА уступают гомозиготам по аллелю PRLВ на 15,9-19,7 кг (р 0,05). Содержание массовой доли жира в молоке у коров всех трх генотипов PRLАА, PRLАВ и PRLВВ (3,81-3,83%) практически не различается (p 0,05).
Наибольшее содержание белка в молоке имеют коровы с генотипом PRLАА, превосходя особей с генотипами PRLАВ и PRLВВ на 0,03 и 0,01 соответственно (p 0,05).
В таблице 40 представлены данные молочной продуктивности коров симментальской породы с различными генотипами по гену PRL.
Из таблицы следует что, у коров симментальской породы наибольшие удои (3449,1 кг) наблюдаются у животных с генотипом PRLАА, а самые низкие – у коров с генотипом PRLАВ (3203,8 кг) (p 0,05). Животные с генотипом PRLВВ по этому показателю занимают промежуточное положение - 3210,5 кг (p 0,05).
По содержанию жира в молоке коровы с гетерозиготным генотипом PRLАВ незначительно (на 0,06%) превосходят своих сверстниц с генотипами PRLАА и PRLВВ.
Наиболее высокие показатели количества молочного жира связаны с генотипом PRLАВ (136,9 кг), наименьшие - генотипом PRLВВ (127,7 кг), однако различия недостоверны (р 0,05).
У особей с генотипами PRLАА (2,86%) и PRLАВ (2,84%), по сравнению с генотипом PRLВВ (2,80%), отмечается более высокий результат по содержанию белка в молоке (р 0,05).
Для выяснения степени влияния генотипической принадлежности по изученным локусам гена PRL на молочную продуктивность провели однофакторный дисперсионный анализ, который показывает, что влияние генотипа составляет 8,7%, 2,9% и 1,5% от общего фенотипического разнообразия признака соответственно для черно-пестрой, бестужевской, и симментальской пород. По черно-пестрой породе критерий достоверности влияния по Фишеру выше табличного значения (р 0,01).
Взаимосвязь комплексных генотипов по генам альфа-лактальбумина и бета-лактоглобулина с технологическими свойствами молока
Целью настоящего раздела является анализ комплексного влияния генотипов по генам ALA и LGB на продуктивные и технологические свойства молока изучаемых пород крупного рогатого скота.
На рисунке 57 представлены частоты встречаемости комплексных (ALA/LGB) генотипов в изученных выборках коров. Всего имеется девять различных сочетаний генотипов ALA/LGB (ALAАА/LGBАА, ALAАА/LGBАВ, ALAАА/LGBВВ, ALAАВ/LGBАА, ALAАВ/LGBАВ, ALAАВ/LGBАА, ALAВВ/LGBАА, ALAВВ/LGBАВ, ALAВВ/LGBВВ).
Из рисунка видно, что у изучаемых пород животных выявлены все девять возможных вариантов комплексных генотипов. У коров черно-пестрой породы, в соответствии ранее описанными частотами генотипов, наиболее широко распространены генотипы ALAАВ/LGBАВ и ALAАВ/LGBВВ, частота которых составила по 20,81%. Второй по частоте встречаемости - генотип ALAАВ/LGBАА (12,08%). Наименьшая встречаемость наблюдается для животных с генотипом ALAВВ/LGBАВ – 6,04%, далее с генотипом ALAAA/LGBAA - 7,38% .
У коров бестужевской породы наиболее часто встречается генотип ALAАА/LGBАВ - 24,19%, содержащий один аллель LGBВ. С одинаковой частотой встречаются генотипы ALAАА/LGBВВ и ALAАВ/LGBВВ - 16,94%, затем дигетерозиготный генотип ALAАВ/LGBАВ (13,71%), имеющие два и три аллеля В по обоим генам. Частоты комплексных генотипов ALAВВ/LGBАА и ALAВВ/LGBВВ являются минимальными и не превышают 5%.
Наиболее многочисленной является группа животных симментальской породы с комплексными генотипами ALAАА/LGBВВ и ALAАВ/LGBАВ (16,49% стада), а самой малочисленной - группа животных с генотипами ALAВВ/LGBАА(5,15%), ALAВВ/LGBВВ (6,19%), доля которых не превышает 7%.
У коров черно-пестрой породы (таблица 91) наибольшие удои показывают животные с сочетанием генотипов ALAВВ/LGBВВ (4780,73±68,47 кг) и ALAВВ/LGBАВ (4779,38±75,12 кг), причем различия этих генотипов с минимальным удоем, который выявлен у животных с генотипом ALAАА/LGBАА, являются статистически достоверными и составляют 242,22 и 240,87 кг соответственно (р 0,05). Наибольшее процентное содержание жира отмечено в молоке у коров с генотипом ALAАВ/LGBВВ - 3,56±0,05%, наименьшее - у особей с генотипом ALAАА/LGBАА - 3,39±0,06% (р 0,05).
Наиболее высокое содержание белка в молоке отмечается у коров с генотипами ALAАА/LGBАА и ALAАВ/LGBАА - 3,28%, но различия с минимальными показателями оказались незначительными и статистически недостоверными (p 0,05). Следует отметить, что коровы с сочетанием генотипов ALAАВ/LGBАА также имеют максимальные показатели по содержанию лактозы в молоке (5,02±0,03) и СОМО (8,75±0,05%). Молоко этих коров также имеет более высокую плотность (28,44±0,34А) и большее содержание минеральных веществ (0,78±0,04%) (р 0,05). Статистически достоверное превосходство по содержанию казеина имеет молоко коров с комплексным генотипом ALAВВ/LGBАВ и ALAВВ/LGBАА на 0,11% (р 0,05) по сравнению с молоком животных имеющих генотип ALAАВ/LGBВВ (2,76±0,03%).
Меньшее время, затрачиваемое на свертывание молока с помощью сычужного фермента, наблюдается у коров с генотипом ALAВВ/LGBАА и ALAВВ/LGBВВ - 33,62±0,38 мин. (р 0,05) и 34,01±0,46 мин. (р 0,05) соответственно, эти же коровы имеют более высокие удои и в их молоке содержится больше казеина. Наиболее термоустойчивое молоко у коров с комплексным генотипом ALAАА/LGBАА (74,86±2,42% этанола), наименее - с комплексным генотипом ALAВВ/LGBАВ (72,20±0,66% этанола) (р 0,05).
Таким образом, наблюдается положительная взаимосвязь молочной продуктивности и сычужной свертываемости молока коров черно-пестрой породы с наличием в генотипе аллелей В как гена ALA, так и гена LGB. Также наблюдается положительная связь качественных показателей и термоустойчивости молока коров с аллелями А обоих изученных генов.
У коров бестужевской породы (таблица 92) более высокими удоями отличились коровы с комплексным генотипом ALAВВ/LGBВВ (3494,86±58,49 кг), низкие удои наблюдались у животных с генотипами ALAАА/LGBАА (3396,60±54,65 кг) и ALAАА/LGBАВ (3376,38±48,78 кг), разница по данному показателю составляет 98,26 и 118,48 кг соответственно и является статистически недостоверной (р 0,05).
Наибольшее содержание жира (4,19%), белка (3,37%) и казеина (2,96%) в молоке у животных, несущих генотип ALAАВ/LGBВВ, наименьшее - у животных с генотипом ALAВВ/LGBАА – 3,73, 3,27 и 2,86% соответственно, причем достоверная разница (0,46%) выявлена только по жирности молока (р 0,001).
По содержанию молочного сахара превосходство имеет молоко сразу нескольких сочетаний генотипов, а именно: ALAАВ/LGBАА, ALAАВ/LGBАВ, ALAВВ/LGBАА (по 4,78%). Минимальный показатель отмечен для молока животных с генотипом ALAАА/LGBАВ (4,71%; р 0,05).
СОМО выше у животных с дигетерозиготными генотипами ALAАВ/LGBАВ – 8,82±0,05%, по сравнению с минимальным значением у животных с дигомозиготным генотипом ALAВВ/LGBВВ – 8,59±0,07% (р 0,05).
По показателям сычужной свертываемости лучшим было молоко коров с генотипом ALAВВ/LGBАВ (34,50 мин.), оно же превосходило все другие генотипы и по плотности молока (29,41А). Худшие показатели по сычужной свертываемости выявлены в молоке коров с генотипом ALAАВ/LGBАВ - 37,55 мин. (р 0,01), а меньшая плотность молока – у коров с генотипом ALAАА/LGBВВ – 28,29А (р 0,05).
Наилучшая термоустойчивость и высокое содержание минеральных веществ в молоке, отмечены у особей с генотипом ALAАВ/LGBАА (75,56±0,66% этанола (р 0,05) и 0,71±0,02% (р 0,05)), наименьшие показатели - у особей с генотипом ALAВВ/LGBВВ (73,42±0,51% этанола и 0,69±0,04% соответственно).
Таким образом, у коров бестужевской породы наблюдается положительная связь количественных и качественных показателей молочной продуктивности и сычужной свертываемости с наличием аллелей В как гена ALA так и гена LGB; термоустойчивость молока выше при наличии в комплексном генотипе аллелей А по обоим изученным генам.
Из таблицы 93 видно, что животные симментальской породы с генотипом ALAАА/LGBАА имеют достоверное превосходство по удою по сравнению с животными, имеющими генотип ALAВВ/LGBАВ на 250,33 кг (р 0,05).
Также в молоке коров с данными генотипами наилучшие показатели отмечаются по содержанию белка (3,32%), лактозы (5,20%) и минеральных веществ (0,72%). Им уступают по содержанию белка и минеральных веществ в молоке животные с генотипом ALAВВ/LGBАВ на 0,09% и 0,03% (р 0,05) соответственно, а по содержанию лактозы - с генотипом ALAАВ/LGBАВ на 0,05% (р 0,05).
Максимальное содержание жира (3,95%) и казеина (2,87%) в молоке выявлено у коров с комплексным генотипом ALAАА/LGBВВ, что больше по сравнению с молоком коров с генотипом ALAВВ/LGBВВ (по жиру на 0,02%; р 0,05), по казеину на 0,15% (р 0,01).
Наибольшее содержание СОМО и высокая плотность наблюдается в молоке коров с комплексным генотипом ALAВВ/LGBАВ – 8,72±0,03% (р 0,05) и 28,69±0,28А (р 0,05) соответственно, минимальные показатели по СОМО - у коров с генотипом ALAАА/LGBВВ – 8,62±0,03%, по плотности молока - у коров с генотипом ALAАВ/LGBВВ – 27,88±0,28А.
Лучшим по сычужной свертываемости является молоко коров с сочетанием генотипов ALAАА/LGBАВ - 34,51±0,95 мин. (р 0,05), напротив коров с генотипом ALAВВ/LGBАВ, у которых этот показатель составляет 36,42±1,11 мин. Высокая термоустойчивость отмечена для молока животных с генотипом ALAВВ/LGBВВ - 77,67±1,21% этанола (р 0,05), низкая – в молоке коров с генотипом ALAАА/LGBАА – 75,88±0,76% этанола.
Таким образом, с высокими удоями молока, более высоким содержанием белка, лактозы и лучшей сычужной свертываемостью у коров симментальской породы ассоциирован комплексный генотип ALAАА/LGBАА, с жирностью молока и высоким содержанием казеина – генотип ALAАА/LGBВВ, а с высокими показателями термоустойчивости – вариант ALAВВ/LGBВВ.