Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1 Использование генетико-популяционных методов при совершенствовании специализированных линий свиней 7
1.1.1. Основные направления совершенствования селекционного процесса в свиноводстве 7
1.1.2. Наследуемость и изменчивость селекционируемых признаков 11
1.1.3. Отбор и подбор родительских пар в свиноводстве 18
1.1.4. Характеристика метода индексной селекции 22
1.1.5. Принципы использование специализированных линий свиней в системе гибридизации 26
1.2. Использование информационных технологий и автоматизированных систем в свиноводстве 29
2. Материал и методы исследования 36
2.1. Материал и схема исследований 36
2.2. Формирование баз и банка данных по разводимым породам свиней 38
2.3. Методы вычисления биометрических параметров 40
2.4. Использование метода индексной селекции и разработка целевых стандартов 41
2.4.1. Эффективность селекции и разработка целевых стандартов отбора 41
2.4.2. Оценка генотипа животного по селекционному индексу 41
2.5. Эффективность использования линий свиней в системе гибридизации 42
3. Результаты исследований 43
3.1. Создание локальной системы чистопородного разведения и гибридизации в свиноводстве Удмуртской Республики 43
3.1.1. Система функционирования племенного и товарного свиноводства 43
3.1.2. Задачи селекционно-генетических центров в региональной системе чистопородного разведения и гибридизации свиней
3.1.3. Принципы построения информационной системы для управления банком данных
3.2. Генетическое совершенствование «материнских» линий свиней пород крупная белая, ландрас по воспроизводительным, откормочным и мясным качествам 49
3.3. Планирование (моделирование) и анализ показателей продуктивности специализированных «материнских»линий в ряде поколений 56
3.3.1. Воспроизводительные показатели свиноматок исходного поголовья, моделирование эффекта селекции и целевых стандартов отбора 57
3.3.2. Анализ воспроизводительных качеств свиноматок «материнских» специализированных линий 61
3.3.3. Оценка хряков-производителей по откормочным и мясным качествам потомства и прогнозирование их продуктивности 68
3.3.4. Откормочные и мясные качества хряков-производителей, оцененных методом контрольного откорма потомства 72
3.3.5 Выращивание и оценка ремонтного молодняка по собственной продуктивности с использованием метода индексной селекции 76
3.3.6 Оценка ремонтного молодняка, введенного в основное стадо по собственной продуктивности 87
3.4. Эффективность использования специализированных «материнских» и «отцовской» линий свиней в системе гибридизации 91
3.4.1 Оценка воспроизводительных качеств свиноматок «материнских» линий
3.4.2 Оценка откормочных и мясных качеств двухлинейного и трехлинейного гибридного молодняка 92
3.4.3. Оценка эффекта гетерозиса при скрещивании «материнских» и «отцовской» линии свиней для получения двухпородных и трех-породных гибридов 94
3.5 Экономическое обоснование проведенных исследований в системе гибридизации 96
Обсуждение результатов 98
Выводы 107
Предложения производству 110
Список литературы 111
- Использование информационных технологий и автоматизированных систем в свиноводстве
- Формирование баз и банка данных по разводимым породам свиней
- Генетическое совершенствование «материнских» линий свиней пород крупная белая, ландрас по воспроизводительным, откормочным и мясным качествам
- Эффективность использования специализированных «материнских» и «отцовской» линий свиней в системе гибридизации
Введение к работе
Решение мясной проблемы в свиноводстве находится в прямой зависимости от рационального использования отечественного и зарубежного генофонда свиней в системах чистопородного разведения и гибридизации, наряду с созданием устойчивой кормовой базы и улучшением технологии содержания свиней. Интенсификация селекционного процесса требует научно-обоснованных подходов при проведении племенного отбора. Теоретической основой племенной работы в современных условиях является генетика популяций, направленная на изучение процессов наследуемости и изменчивости в рамках отдельных стад или пород сельскохозяйственных животных. Необходимое условие повышения эффективности племенного отбора - изучение генетических параметров популяции, степени взаимосвязи признаков, структуры генотипической изменчивости и ряда других показателей, однако, определяющим фактором является точность оценки племенных качеств особи. В связи с тем, что современные системы разведения преследуют широкое использование эффекта гетерозиса, возникла потребность создания различных разобщенных групп свиней, как на внутрипородной, так и межпородной основе.
Исходя из этого, создание крупных массивов свиней, способных более устойчиво обеспечивать высокую продуктивность в хозяйствах различного типа при их использовании по заранее разработанной программе (системе) разведения, является одной из центральных проблем селекционной работы на современном этапе. В этом заключается актуальность работы.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось совершенствование «материнских» линий свиней для использования в системе гибридизации. Для этого необходимо было решить следующие задачи: сформировать в регионе племенную базу в свиноводстве, совершенствовать продуктивные качества «материнских» линий пород свиней крупной белой и ландрас на основе использования современных методов популяционной генетики; проанализировать генеалогическую структуру пород свиней (крупной белой, ландрас), разводимых в условиях ОАО «Восточный»; совершенствовать заводскую структуру «материнских» линий пород свиней крупной белой и ландрас при разведении в «себе» по 4м неродственным ветвям; провести оценку репродуктивных, откормочных и мясных качеств исходных групп животных, отобранных для создания «материнских» линий пород крупной белой и ландрас и разработать целевые стандарты отбора для последующих генераций; разработать целевые стандарты отбора ремонтных хрячков для комплектования линий в последующих поколениях при их выращивании в условиях «элевера»; провести оценку воспроизводительных, откормочных и мясных качеств свиней исходных родительских форм (Р) и генотипов в ряду 4 поколений (Fi,F2, F3, F4) и оценить степень их соответствия целевым стандартам отбора; изучить эффективность двухпородного и т
Научная новизна результатов исследований состоит в том, что впервые в «Региональной системе чистопородного разведения и гибридизации свиней» применены селекционно-генетические методы для оценки генотипов животного при создании специализированных «материнских» линий свиней и их использование в системе гибридизации.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. В условиях Удмуртской Республики создана трехступенчатая «Региональная система чистопородного разведения и гибридизации свиней», которая позволяет обеспечить товарное производство высокопродуктивным чистопородным и гибридным молодняком.
Результаты исследований использованы при разработке отраслевой программы развития свиноводства на 2009-2012 гг. и на период 2020 г. в условиях Удмуртской Республики, планов селекционно-племенной работы с породами свиней в племенных хозяйствах.
Основные положения, выносимые на защиту: - обоснование разработки «Региональной системы чистопородного раз ведения и гибридизации свиней», формирование племенной базы чистопород ного разведения и гибридизации в свиноводстве республики; анализ генеалогической структуры специализированных линий свиней пород крупной белой, ландрас с использованием системы селекции; оценка воспроизводительных, откормочных и мясных качеств исходных родительских форм и разработка целевых стандартов отбора при формировании последующих генераций; анализ результатов выращивания, оценки и отбора ремонтных хрячков в условиях элевера для комплектования линий в последующих поколениях; оценка специализированных «материнских» линий пород крупной белой (Шалун) и ландрас (Италмас) по воспроизводительным, откормочным и мясным качествам в пяти генерациях (Р, Fb F2, F3, F4) и их соответствия теоретически разработанным целевым стандартам; эффективность двухпородного и трехпородного скрещивания «материнских» линий свиней в системе гибридизации.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на: ученых советах ВНИИплем (2000-2008 гг.); научно-техническом совете МСХиП Удмуртской Республики (2001, 2005, 2008 гг.);
Всероссийском совещании по координации селекционно-племенной работы в породах сельскохозяйственных животных (2002; 2005, 2008 гг.);
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 научных статей.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований, заключения, выводов, предложений производству. Список используемой литературы содержит 125 источников, в т.ч. 25 на иностранных языках. Работа содержит 42 таблицы, 4 рисунка.
Использование информационных технологий и автоматизированных систем в свиноводстве
Развитие автоматизированных систем обработки информации сопровождается разработкой специальных программных комплексов управления данными на ЭВМ. Программные системы, выполняющие функции формирования и ведения баз данных, получили название "системы управления базами данных". Анализу основных функций систем управления базами данных, методам проектирования как логической, так и физической организации баз данных, а также анализу моделей архитектуры СУБД посвящены монографии Дж. Мартина, К.Дэйта, Дж. Ульмана. Среди трех основных моделей (иерархической, сетевой и реляционной) наибольшее развитие в нашей стране получили модели сетевой и реляционной баз данных.
Сетевая модель обеспечивает высокую эффективность создаваемых на ее основе информационных систем, но требует от пользователя спецификации структур хранения, путей доступа, логических структур данных. Это ведет к снижению гибкости системы и постепенному усложнению баз данных.
При реляционном подходе к построению баз данных пользователь освобождается от необходимости предсказания путей доступа, определения сложных структур логических и физических баз данных. Пользователь получает в распоряжение мощный интерфейс с вычислительной системой, возможность обработки непредсказуемых запросов, ясность и обозримость используемых им структур данных.
Теоретические основы создания информационно-вычислительных систем с применением ЭВМ и технологии баз и банков данных рассмотрены в работах М.И.Семенова, А.Б.Загарских (1990), А.И.Каширского (1993, 1997). При этом к системам информационного обеспечения определены следующие основные требования: соотносительность отдельных частей системы и ее элементов; единые принципы управления во всех ячейках и на всех иерархических уровнях; единые правила систематизации, классификации и кодирования информации; доступность, достаточность, достоверность, однозначность и непротиворечивость информации; оперативность регистрации, накопления, передачи и обработки информации.
Основными задачами информатизации племенного свиноводства являются (И.М.Дунин, В.В.Гарай, В.А.Епишин, Н.П.Захарова, 1998; Н.А.Мальцев, Л.А.Ившина, А.И.Ажмяков и др., 2002): координация разработок и ведения селекционных программ по породам свиней с целью повышения качественного уровня племенной работы; осуществление системного анализа селекционно-генетических процессов в популяциях и породах свиней; координация и непосредственное участие в разработке информационных технологий в свиноводстве на всех уровнях селекции; переход к использованию новейшей информационной техники и технологии в сфере управления путем внедрения электронных средств связи, локальных сетей, применения математических методов и моделей при принятии решений, создание автоматизированных систем управления нового поколения; совершенствование научно-методического базиса на основе методов системного анализа, информатики, математического моделирования и широкого использования ЭВМ в научных исследованиях.
Информатизация свиноводства должна обеспечить: ускорение научно-технического прогресса в свиноводстве в части информатизации селекционно-племенной работы (в первую очередь, с активной частью популяции), создание комплексных АСУ «племхозяйство - регион - федеральный уровень» со значительной интенсификацией труда специалистов племенной службы; повышение производительности труда управленческих работников с предоставлением им возможностей по различному решению селекционных задач с последующим переходом к "безбумажной" технологии управления.
Конкретные цели информатизации свиноводства реализуются посредством использования методов популяционной генетики при оценке и прогнозировании продуктивных качеств животных, ускорения научных исследований, внедрения научных разработок в производство, совершенствования учебного процесса при подготовке зоотехников-селекционеров.
Информатизация отрасли свиноводства решается на основе следующих первоочередных задач: разработки методов автоматизированного ведения и управления племенной работой; разработки комплекса программных средств по формированию баз данных согласно форм зоотехнического учета на уровне племхозяйств; разработки систем управления базами данных и на их основе создания банков данных на районном, региональном и федеральном уровнях; разработки комплекса программ по функционированию информационно-аналитической системы управления селекционно-племенной работой в племенном свиноводстве с учетом методов популяционной генетики и компьютерной технологии; обеспечение конвертирования индексов племенной ценности лучших мировых генетических ресурсов применительно к условиям Российской Федерации; осуществление вхождения России в мировое информационное пространство в области племенного животноводства для широкого обмена генетическими ресурсами.
На базе информатизации на всех уровнях необходимо решить задачи управления селекционно-племенной работой по научно-обоснованному прогнозу, перехода на более современные методы оценки селекции и племенной работы в свиноводстве, отвечающие требованиям сбалансированного развития племенного и товарного свиноводства, оптимизировать структуру племенных хозяйств.
Формирование баз и банка данных по разводимым породам свиней
Модель данных, отражающая зоотехнический документооборот в свиноводстве, строилась на основании следующих принципов построения реляционных баз данных: - каждый «файл» содержит только один тип записи; - каждый тип записи имеет фиксированное число типов полей; - каждый экземпляр записи имеет уникальный идентификатор; - внутри «файла» экземпляры записи имеют либо неизвестный пользователю порядок, либо они упорядочены согласно значениям, содержащимся внутри этих экземпляров. В реляционной модели допускали только нормализованные отношения, то есть только те, которые удовлетворяли следующие условия: - каждое значение в отношении является неделимым (атомарным); - любое ненормализованное отношение приводит к эквивалентной нормализованной форме. Программное обеспечение по формированию баз данных в племенном свиноводстве проводилась в шесть этапов: анализ требований, предъявляемых к системе; определение спецификаций; проектирование; кодирование; тестирование; эксплуатация и сопровождение. На каждом этапе предполагалось выполнение определенных действий, которые в совокупности способствовали достижению основной цели: созданию информационно-вычислительной системы, которая отвечает всем требованиям качественного программного комплекса — правильности, точности, совместимости, надежности, универсальности, защищенности, полезности, эффективности, проверяемости и адаптируемости.
Расшифровывая требования программного комплекса, следует указать, что программа является: - правильной, если она функционирует в соответствии с техническим заданием; - точной, если выдаваемые ею числовые данные имеют допустимые отклонения от аналогичных результатов, полученных с помощью идеальных математических зависимостей; - совместимой, если она работает должным образом не только автономно, но и как составная часть всего программного комплекса, осуществляющего обработку информации; - надежной, если она при всех условиях обеспечивает полную повторяемость результатов; - универсальной, если она правильно работает при любых допустимых вариантах исходных данных, обеспечивая целостность системы; - защищенной, если она сохраняет работоспособность при возникновении сбоев; - полезной, если задача, которую она решает, представляет практическую ценность; - эффективной, если объем требуемых для ее работы ресурсов ЭВМ не превышает допустимого предела; - проверяемой, если ее качества могут быть продемонстрированы на практике; - адаптируемой, если она допускает быструю модификацию с целью приспособления к изменяющимся условиям функционирования.
При вычислении биометрических параметров, характеризующих изменчивость и наследственность продуктивных признаков животных, были использованы методы, описанные Н.А. Плохинским (1980), Д.С. Фолкнером (1985), Е.К. Меркурьевой (1983). В формулах использовались следующие символы и обозначения: Х - сумма всех наблюдений в популяции или выборке; X - средняя выборки; о - стандартное отклонение популяции; s — стандартное отклонение выборки; s - дисперсия выборки; CV - коэффициент вариации; h - коэффициент наследуемости; о\ - генотипическая варианса; а2Р - фенотипическая варианса. Формулы статистических вычислений
Генетическое совершенствование «материнских» линий свиней пород крупная белая, ландрас по воспроизводительным, откормочным и мясным качествам
Каждая порода представляет собой многочисленную группу животных, полученных при разведении «в себе» без вынужденного инбридинга. Племенные и продуктивные качества породы и ее "чистоту" поддерживают с помощыо внутрипородной структуры, основными частями которой являются внутрипо-родные и заводские типы, генеалогические и заводские линии и семейства.
Разведение по линиям - это способ превращения наиболее выдающихся индивидуальных качеств отдельных особенно ценных племенных особей в признаки, свойственные достаточно большой группе животных. Сущностью разведения по линиям является проблема использования выдающегося индивидуума. Таким образом, под разведением по линиям понимают одну из форм родственного разведения, обеспечивающую сходство большей части потомков с выдающимся предком - родоначальником линии.
Каждая порода и ее генеалогические структуры имеют свою специфику и назначение. Современные породы по своей структуре складываются из заводских типов и линий, которые делятся на заводские, генеалогические, специализированные.
Потомство выдающегося родоначальника, типизированное целенаправленным отбором в ряде поколений и отличающееся характерными для линии племенными и продуктивными качествами, называется заводской линией. Заводская линия "живет" 5-6 поколений. За это время тип родоначальников в линии теряется, затухает, "уходит в матки". На смену ей создаются новые заводские линии, животные которых более продуктивны. Конец формирования и творческого использования заводских линий ведет, как правило, к вымиранию породы. Заводская линия должна иметь целевой стандарт и структуру, при которой в нее входит не менее четырех ветвей (потомство сыновей родоначальников линии), четырех семейств, трех поколений потомков родоначальника. В теории и практике животноводства вопрос о роли заводской линии в совершенствовании пород и стад разработан достаточно полно.
Потомство выдающегося родоначальника, объединенное родственными связями на протяжении многих поколений и типизированное на родоначальника, называется генеалогической линией. Такие линии не имеют специфики и используются обычно для насыщения породы высокопродуктивными потомками выдающегося родоначальника и предупреждения от бессистемного инбридинга. Как правило, генеалогические линии используются там, где работа с заводскими линиями проводится неудовлетворительно. Преобладание генеалогических линий по сравнению с заводскими указывает на ухудшение племенных и продуктивных качеств животных, а также на угасание породы.
Специализированная линия - ограниченная группа выдающихся животных, имеющих специфические особенности (узкий целевой стандарт). Племенные и продуктивные качества животных такой линии поддерживаются на определенном уровне в ряде поколений без применения тесного инбридинга путем ротации родственных групп (ветвей) линии, или их реципрокного подбора по селекционному ключу (порядок чередования ветвей при подборе) при замкнутой селекции. Каждая специализированная линия имеет минимум 4-8 ветвей.
Специализированные линии, называемые еще замкнутыми, характеризуются следующим образом. Замкнутая линия - это генетическая самостоятельная часть породы, насчитывающая не менее четырех фенотипически выровненных и генетически объединенных "ветвей", позволяющих поддерживать постоянный прогресс данной линии, не прибегая к вынужденному инбридингу при внутрилинейном разведении.
Замкнутая линия должна представлять собой группу животных, разводимых не менее, чем в трех-четырех поколениях, изолированных от остального массива породы. Она должна обладать определенным направлением, уровнем и стабильностью продуктивности. Разведение таких линий можно назвать методом разведения закрытых популяций, при котором ближайшая задача племенной работы сводится к созданию консолидированных, специализированных групп животных, обеспечивающих гетерозис при их скрещивании между собой.
Исходя из теоретических представлений в условиях СГЦ «Восточный» были сформированы специализированные линии свиней для разведения «в себе» с использованием метода внутрипопуляционнои селекции при наличии их неродственных ветвей (табл. 1).
Разведение свиней по линиям, специализируемых в определенном направлении продуктивности, возможно только при создании неродственных между собой ветвей, количество которых должно обеспечить внутрилинеиныи подбор без тесного автоматического инбридинга.
Эффективность использования специализированных «материнских» и «отцовской» линий свиней в системе гибридизации
Эффективное воспроизводство в свиноводстве основано на высоком многоплодии и хороших материнских качествах свиноматок. Уровень многоплодия и других репродуктивных признаков зависит не только от индивидуальных особенностей маток и хряков, но и от их сочетаемости или способности той или иной породы в определенных скрещиваниях проявлять свои воспроизводительные качества на высоком уровне. Многоплодие является одним из признаков, во многом обуславливающим валовой выход товарной продукции как при чистопородном разведении, так и при скрещивании.
Генетически обусловленный уровень этого показателя продуктивности реализуется во взаимодействии с окружающей средой под влиянием большого числа внешних факторов, в результате чего фактическое многоплодие никогда не соответствует потенциальному. Многоплодие является наследственно-полигенным признаком, обусловленным большим количеством генов аддитивного действия.
Нами проведен опыт в производственных условиях по скрещиванию маток крупной белой породы с породой ландрас, а затем двухпородные гибридные матки спаривались с хряками породы дюрок: I группа (контроль) - чистопородные матки крупной белой породы; II опытная группа — двухлинейные гибридные свиноматки (крупная белая х ландрас; III опытная группа - трехпородные свиноматки (КБ х Лн)хДю).
Показатели воспроизводительных качеств маток I, II III групп составили по многоплодию 11,8 гол., 11,6 гол. и 11,1 гол., количеству поросят в 35 дней 10,2 гол., 10,4 гол. и 10,6 гол., массе гнезда в 35 дней - 89,5 кг, 83,4 кг и 81,5 кг при сохранности - 86,4%, 89,6% и 92,6% соответственно (табл. 38).
Данные таблицы 38 по воспроизводительным качествам подопытных свиноматок свидетельствуют, что свиноматки контрольной группы превосходили маток II группы по многоплодию на 0,7 гол., массе поросят в 35 дн. - на 8,0 кг соответственно, но уступали маткам I группы по количеству поросят в 35 дней на 0,2 гол. По массе гнезда в 35 дн. чистопородные матки превосходят маток как двухпородных, так и трехпородных, на 6,1 кг и 8,0 кг соответственно.
Наиболее эффективным методом повышения мясной продуктивности товарного молодняка свиней является скрещивание маток универсальных пород с хряками специализированных мясных пород и линий. Ранняя скороспелость и значительная интенсивность роста свиней не всегда положительно коррелирует с высоким выходом мяса в туше, так как чаще всего на заключительном этапе откорма прирост у животных обуславливается отложением жира в организме. Скорость роста животных в разные периоды неодинакова. Время от времени она меняется, оставаясь при этом постоянной в отдельные периоды. Величина прироста или абсолютной скорости роста в начале роста организма очень мала, постепенно увеличиваясь, она достигает максимума (возраст, при котором наблюдается максимальная абсолютная скорость роста видоспецифичен), а затем, постепенно снижаясь, доходит до нуля (прекращение роста).
На следующем этапе работы от маток первой, второй и третьей групп был отобран молодняк на контрольное выращивание целью проверки откормочных и мясных качеств свиней, полученных от скрещивания специализированных «материнских» пород свиней крупная белая, ландрас и от двухпородных свинок (КБхЛн) с хряками «отцовской» породой дюрок. I группа (контроль) - чистопородный молодняк крупной белой породы; II опытная группа — двухпородный гибридный молодняк от скрещивания свиноматок крупной белой породы с хряками породы ландрас; III опытная группа - трехпородный гибридный молодняк от скрещивания двухпородных свиноматок с хряками породы дюрок (КБхЛн)хД.
Показатели продуктивности откормочных и мясных качеств чистопородных подсвинков крупной белой породы, двухпородных и трехпородных гибридов находились на уровне: возраст достижния живой массы 100 кг 171 дн., 168 дн. и 165 дн., среднесуточный пророст - 749 г, 795 г и 826 г, затраты корма на единицу продукции - 3,44 к.ед., 3,20 к.ед. и 2,90 к.ед., толщина шпика - 23,43 мм, 21,37 мм и 18,8 мм соответственно (табл. 39).
Далее был проведен сравнительный анализ откормочных и мясных качеств гибридного молодняка в сравнении с чистопородными животными крупной белой породы.
В таблице 40 представлена разница в показателях откормочных и мясных качеств гибридного двух- и трехлинейного молодняка в сравнении с подсвинками крупной белой породы в качестве контроля.
