Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 15
1.1. Формы изменчивости 15
1.2. Полиморфизм ДНК - как проявление генотипической изменчивости 18
1.3. Изменчивость количественных признаков у пушных зверей промышленного разведения 22
1.3.1. Плодовитость 23
1.3.2. Качество шкурки 37
1.4. Изменчивость вторичного соотношения полов у пушных зверей промышленного разведения 42
1.5. Кормление как фактор модификационной изменчивости в звероводстве 46
1.5.1. Элементоорганические соединения в кормлении пушных зверей 46
1.5.2. Санитарно-химическое качество в оценке кормов для пушных зверей 52
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследований 55
ГЛАВА 3. Генотипическая изменчивость и межпородная дифференциация пушных зверей семейства canidae 68
3.1. Уровень генотипическойческой изменчивости, выявляемый RAPD и ISSR маркерными системами у пород и типов пушных зверей семейства Canidae
3.2. Межпородная дифференциация и филогения пушных зверей семейства Canidae по данным совместного использования RAPD- и ISSR-маркирования 74
3.3. Обсуждение результатов 76
ГЛАВА 4. Популяционная изменчивость количественных признаков на примере анализа показателей воспроизводства основных пород песцов и соболей 82
4.1. Анализ изменчивости популяционного воспроизводства основных пород песцов 82
4.2. Анализ изменчивости популяционного воспроизводства основных пород соболей
4.3. Гомология в изменчивости показателей воспроизводства у соболей и норок 108
4.4. Обсуждение результатов 112
ГЛАВА 5. Популяционная изменчивость дискретных признаков на примере анализа вторичного соотношения полов у основных пород песцов и соболей 131
5.1. Изменчивость вторичного соотношения полов у песца в сравнении с лисицей 131
5.2. Изменчивость вторичного соотношения полов у соболя в сравнении с норкой 141
5.3. Обсуждение результатов 150
ГЛАВА 6. Проявление физиологической изменчивости у пушных зверей при введении в корм элементоорганических соединений 161
6.1. Белмин в кормлении растущего молодняка песцов 161
6.1.1. Определение оптимальной дозы скармливания белмина растущему молодняку песцов (научно-хозяйственный опыт) 161
6.1.2. Экономическая эффективность скармливания белмина растущему молодняку песцов (производственный опыт) 179
6.2. Белмин в кормлении растущего молодняка соболей 184
6.2.1. Определение оптимальной дозы скармливания белмина растущему молодняку соболей (научно-хозяйственный опыт) 184
6.2.2. Экономическая эффективность скармливания белмина растущему молодняку соболей (производственный опыт) 196
6.3. Влияние элементоорганических соединений на изменчивость воспроизводительных способностей самок песцов и норок 202
6.3.1. Определение оптимальной дозы скармливания белмина самкам песцов (научно-хозяйственный опыт) 202
6.3.2. Экономическая эффективность скармливания белмина самкам песцов (производственный опыт) 206
6.3.3. Влияние скармливания гидролактива на воспроизводительные способности самок норок 209
6.4. Обсуждение результатов 213
ГЛАВА 7. Санитарно-химическое качество корма как фактор изменчивости 217
7.1. Необоснованность использования показателя ЛЖК для оценки санитарно-химического качества кормов для пушных зверей с добавлением органических кислот 217
7.2. АТФ-люминометрия в анализе санитарно-химического качества готовой кормосмеси для пушных зверей 222
7.3. Ограничения в применении метода амино-аммиачного азота и перспективы использования анализа аммиака в определении качества сухих кормов для пушных зверей 226
7.4. Обсуждение результатов 233
Заключение 236
Выводы 243
Предложения производству 246
Перспективы дальнейшей разработки темы 248
Библиографический список использованной литературы 249
- Изменчивость количественных признаков у пушных зверей промышленного разведения
- Межпородная дифференциация и филогения пушных зверей семейства Canidae по данным совместного использования RAPD- и ISSR-маркирования
- Анализ изменчивости популяционного воспроизводства основных пород соболей
- Изменчивость вторичного соотношения полов у соболя в сравнении с норкой
Введение к работе
Актуальность проблемы. Изменчивость является одним из важнейших факторов эволюции, который обеспечивает приспособленность популяций и видов животных к меняющимся условиям существования (Арбер, 2006).
Как показывает практический опыт звероводства, в процессе доместикации одни признаки животных характеризуются высокой вариабельностью, другие же, наоборот, оказываются весьма стабильными.
В частности, за более чем столетний период селекции и промышленного разведения у пушных зверей уменьшился объем мозга, значительно (на 25-35%) увеличился размер тела, появились различия в ткани трубчатых костей, у большинства особей исчез резко выраженный оборонительный рефлекс на приближение человека (Ильина, Соболев, 1990), улучшилась переваримость и конверсия корма, повысился уровень отложения азота в теле (Gugolek et al., 2012).
С другой стороны для основных видов хищных пушных зверей (песцов, лисиц, соболей, норок), содержащихся на зверофермах, характерны устойчивая моноцикличность и сезонность размножения, что не позволяет считать их полностью одомашненными животными.
При этом целенаправленное исследование изменчивости как явления рассматриваемого в общебиологическом и прикладном аспектах ранее в пушном звероводстве никогда не проводилось.
В частности, анализ научных публикаций показывает малую изученность ДНК полиморфизма пород и типов пушных зверей промышленного разведения. И это при том, что молекулярно-генетическое исследование видовых, породных и популяционных различий создает предпосылки для планомерного использования генофондов пушных зверей в фундаментальных исследованиях и селекционной работе.
Известно также, что определенные средовые условия, независимо от того, сформировались они естественным путем в природе или были искусственно созданы человеком на животноводческой ферме, так или иначе определяют значительные количественные и качественные изменения в демографии популяций, или если речь идет о сельскохозяйственных животных, формируют соответствующий уровень продуктивности конкретной породы или внутрипородного типа.
Кроме количественных показателей воспроизводительной способности самок (плодовитость, доля мертворожденных щенков в потомстве, величина помета и др.) на динамические внутрипопуляционные процессы значительное влияние оказывает также соотношение полов (доля самцов и самок). При этом изучение изменчивости вторичного (постнатального) соотношения полов у сельскохозяйственных животных имеет не только чисто научный интерес, но и большое практическое значение, так как вскрытие причин, определяющих половой состав новорожденных открывает пути для направленного регулирования пола в потомстве. В отношении звероводства это могло бы существенно повысить рентабельность отрасли с учетом полового диморфизма по размеру тела, наблюдаемого у всех видов хищных пушных зверей клеточного разведения.
Рост и развитие молодняка, качество шкурок, воспроизводительная способность самок в значительной степени определяются как наличием высококачественных кормов, так и рациональным их использованием с учетом адаптивных кормовых предпочтений.
В связи с этим в контексте изучения физиологической изменчивости определенный интерес представляет сравнительное испытание в кормлении пушных зверей новых препаратов, относящихся к перспективной группе биологически активных веществ (хелатные соединения микроэлементов), применение которых способствует повышению их продуктивности.
Наряду с кормообеспечением, выражающимся в доступности и сбалансированности необходимых питательных веществ, важной задачей звероводства является быстрая и эффективная оценка санитарно-химического качества кормов. Этот показатель состояния корма может существенно варьировать в зависимости от состояния сырья и является одним из существенных внешних факторов изменчивости продуктивности пушных зверей.
Степень разработанности темы. Анализ научных публикаций показывает малую изученность полиморфизма ДНК промышленных популяций пушных зверей семейства Canidae. В этом направлении в основном рассматривали дикие виды псовых: Alopex lagopus L., Vulpes vulpes L., Nyctereutesprocyonoides Gray (Stepniak et al, 2002; Dalen et al, 2004; Джикия и др., 2007; Chunshan, Xiujuan, 2008).
Что касается популяционно-генетических исследований, то кроме американкой норки (Беляев, Евсиков, 1987; Moller, 2000) по остальным видам пушных зверей фактически отсутствуют научные работы, в которых бы целенаправленно изучали изменчивость показателей их воспроизводства в зависимости от породной принадлежности. Лишь сравнительно недавно вышла серия публикаций, посвященных связи черноголовости соболей со снижением репродуктивной способности самок (Кузнецов, 2012; Нюхалов и др., 2012; Каштанов и др., 2014).
С другой стороны, несмотря на то, что изучению вторичного соотношения полов (при рождении) у пушных зверей клеточного содержания посвящено большое число научных исследований (Maciejowski, 1972; Гракова, Граков, 1981; Bakken, 1995), до сих пор не проводилось исследования по изменчивости этого признака, в котором учитывался бы комплекс факторов (паратипических и генетических), оказывающих влияние на него.
В настоящее время звероводам известны такие элементоорганические кормовые добавки как гемовит, хелавит, селедант, сел-плекс, ферропептид, био-железо кормовое и др., применение которых повышает рентабельность отрасли. При этом появляются новые препараты этой группы химических веществ, которые важно проанализировать с точки зрения эффективности их воздействия на изменчивость хозяйственно-полезных признаков у разных видов пушных зверей, разводимых в зверохозяйствах.
Интенсивное развитие звероводства требует совершенствования способов определения санитарно-химического качества корма, которое является существенным фактором изменчивости продуктивности пушных зверей. Примером этого может служить попытка внедрения метода определения динамики активности каталазы (Kacerovsky et al, 1982; 1984) и модификация способа определения амино-
аммиачного азота (ГОСТ Р 55479-2013). При этом решение этой проблемы по-прежнему остается открытым.
Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить роль и значение разных видов изменчивости в повышении продуктивности пушных зверей семейств Canidae (песцы, лисицы) и Mustelidae (соболи, норки).
При этом главный акцент сделан на исследовании основных пород песцов (вуалевой и серебристой) и соболей (салтыковскя-1, черный соболь), которые количественно преобладают в структуре стад генофондов этих видов пушных зверей и ведут свое происхождение непосредственно от диких исходных форм.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. С использованием комплекса мультилокусных маркеров определить
генотипическую изменчивость и молекулярно-филогенетические отношения пород
и типов пушных зверей семейства Canidae.
2. Изучить изменчивость показателей воспроизводства основных пород песцов
и соболей и найти закономерности в ее проявлении у соболя с норкой.
-
Установить возможную связь изменчивости общей окраски волосяного покрова самок соболей дикого типа с их репродуктивной способностью на межпородном и внутрипородном уровнях.
-
Выявить факторы, влияющие на изменчивость вторичного соотношения полов у песцов и соболей в сравнении с лисицей и норкой.
5. Разработать способ искусственного регулирования полового состава
новорожденных щенков в промышленных популяциях песцов.
6. Изучить влияние минеральных веществ различной природы на межвидовые
и внутрипородные особенности в изменчивости продуктивности молодняка песцов
и соболей, а также самок песцов и норок в период беременности.
-
Установить оптимальные дозы включения хелатной кормовой добавки белмин в рацион растущего молодняка и беременных самок песцов, молодняка соболей.
-
Оценить эффективность использования хелатсодержащей комплексной добавки гидролактив в заданной дозе при кормлении беременных самок норок.
-
Установить границы применимости методов определения летучих жирных кислот и амино-аммиачного азота в кормах, используемых в звероводстве.
10. Разработать способы санитарно-химического анализа кормов для пушных
зверей на основе использования в качестве оценочных показателей
аденозинтрифосфата и аммиака.
Научная новизна исследований.
С использованием RAPD- и ISSR- маркеров проведена оценка молекулярно-генетического разнообразия пород и типов пушных зверей семейства Canidae и построена консенсусная дендрограмма, позволяющая оценить степень их дифференциации.
Выявлены показатели воспроизводства (плодовитость самок песцов, плодовитость и частота пропустований самок соболей), определяющие межпородные и видовые различия в их репродуктивной способности.
Доказано, что затемнение общей окраски волосяного покрова у самок соболей является маркерным признаком снижения их воспроизводительной способности по
плодовитости и частоте пропустований, что подтверждается гомологией с близкородственным соболю видом - норкой.
Проведен сравнительный анализ вторичного соотношения полов у песца и соболя с близкородственными им видами лисицей и норкой.
Обнаружено, что у песца в больших по размеру пометах доля самцов в потомстве возрастает, напротив, у норки этот показатель уменьшается в больших пометах, и увеличивается с возрастом самки.
В популяции песца выявлена группа самцов, в потомстве которых преимущественно рождались щенки мужского пола, причем этот признак передавался наследственно по линии от отца к сыну.
Независимо от видовой принадлежности пушных зверей на молодняке песцов и соболей отмечен сходный эффект действия хелатного комплекса микроэлементов белмина, проявляющийся в повышении качества их шкурок.
Обнаружено, что разные элементоорганические соединения хелатной группы могут оказывать сходное воздействие на продуктивность самок песцов (белмин) и норок (гидролактив), проявляющееся в снижении числа мертворожденных щенков в их потомстве.
Выявлены ограничения области применения методов определения летучих жирных кислот и амино-аммиачного азота в разных видах кормов используемых в звероводстве.
Установлен характер связи и взаимодействия между уровнем амино-аммиачного азота и количеством летучих жирных кислот, аденозинтрифосфата и аммиака в кормах для пушных зверей.
Практическая значимость работы.
Результаты исследований использовались при разведении песцов в ОАО «Племенной зверосовхоз «Салтыковский», применяются при разведении соболей в ФГУП «Русский соболь», кормлении норок в ООО «Пушное», анализе санитарно-химического качества кормов для пушных зверей в ООО «ЗПЗ Савватьево» и ООО «Север».
По итогам проведенной научной работы на Внутривузовской научно-методической комиссии ФГОУ ВПО МГАВМиБ и Секции по пушному звероводству и кролиководству Отделения зоотехнии Россельхозакадемии одобрены «Рекомендации по применению металлопротеиновой добавки белмин в кормлении песцов», на заседании Ученого совета ФГБНУ НИИПЗК утверждены «Рекомендации по использованию RAPD-метода для оценки родственных отношений пород и типов пушных зверей семейства Canidae», «Методика по применению люминометра ЗМС1еап-Тгасе для определения санитарно-химического качества готовой кормосмеси для пушных зверей и сырых кормов животного происхождения», «Методика определения санитарно-химического качества сухих кормов животного происхождения, используемых в звероводстве» и «Наставление по разведению песцов с преимущественным получением в потомстве щенков мужского пола».
Основные положения, выносимые на защиту:
- комплексное применение RAPD- и ISSR-маркеров в изучении генофондов пушных зверей семейства Canidae может использоваться для установления видовой
и породной принадлежности животных, а также проведения популяционно-генетических исследований.
- изменчивость репродуктивной способности основных пород песцов
(вуалевой и серебристой) и соболей (черный соболь и салтыковская-1)
характеризуется определенной системностью, которая проявляется в межпородных
различиях по плодовитости у самок песцов и межпородных отличиях по
плодовитости и частоте пропустований у самок соболей.
затемнение общей окраски волосяного покрова у соболей и норок дикого типа является маркерным признаком, определяющим низкие показатели воспроизводительной способности особо темных самок.
в потомстве песцов при рождении наблюдается отклонение от теоретически ожидаемого соотношения полов 1:1 в сторону преобладания самцов, которое обусловлено действием генотипических факторов.
- применение в кормлении пушных зверей хелатного комплекса
микроэлементов белмина повышает качество шкурок убойного молодняка песцов и
соболей и оказывает сходный эффект на изменчивость продуктивности пушных
зверей, несмотря на разную видовую принадлежность.
- использование в кормлении пушных зверей разных видов хелатных
соединений оказывает сходное действие на изменчивость воспроизводительной
способности самок песцов (белмин) и норок (гидролактив), проявляющееся в
снижении числа мертворожденных щенков.
- существуют ограничения области применения методов анализа санитарно-
химического качества кормов для пушных зверей и для объективной качественной
оценки корма требуется подбор наиболее оптимального способа.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях Ученых Советов ИОГен РАН, ФГОУ ВПО МГАВМиБ, ФГБНУ НИИПЗК, на научной конференции «Памяти Грегора Менделя» (Москва, 2001), конференции «Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития» (Москва, 2004), Международной научно-практической конференции, посвященной памяти А.К. Даниловой «Зоогигиена, ветеринарная санитария и экология - основы профилактики заболеваний животных» (Москва, 2006), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы клеточного пушного звероводства и кролиководства России», посвященной 75-летию создания НИИПЗК (Родники, 2007), X Всероссийском популяционном семинаре (Ижевск, 2008), Международной научной конференции «Достижения в селекции, генетике и воспроизводстве сельскохозяйственных животных» (Пушкин, 2009), II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биоэкологии» (Мытищи, 2010), Международной научно-практической конференции «Проблемы сохранения биоразнообразия в животноводстве» (Кострома, 2011), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы клеточного пушного звероводства и кролиководства России», посвященной 80-летию создания НИИПЗК (Родники, 2012), 5-ой Международной научно-практической конференции «Сохранение разнообразия животных и охотничье хозяйство России» (Москва, 2013), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы
генетики и репродуктивной биологии животных» (Пушкин, 2014), 6-й Международной научно-практической конференции «Сохранение разнообразия животных и охотничье хозяйство России» (Москва, 2015) и др.
Достоверность результатов работы. Сравнительную оценку анализируемых выборочных совокупностей проводили с использованием комплекса статистических методов определения достоверности. Результаты исследований были получены на репрезентативном по объему первичном материале. Соответствующий статистический критерий для обработки данных подбирался в зависимости от объема выборочных варианс и решаемых задач. Для суждения о степени изменчивости изучаемых признаков использовали показатели стандартной ошибки, среднего квадратичного отклонения, коэффициента вариации и интервальной оценки.
Методология и методы диссертационного исследования.
Методологической основой исследования являются разработки в области молекулярной и популяционной генетики, кормления и физиологии сельскохозяйственных животных, лабораторной диагностики, аналитической химии и биометрии. Комплексный методический подход, используемый в диссертации включал в себя проведение молекулярно-генетического маркирования, сравнительного анализа зоотехнических показателей продуктивности пушных зверей, клинического и биохимического исследования крови, химического анализа питательности и качества кормов, статистической обработки выборочных данных.
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано75 научных работ, в том числе 30 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 334 страницах машинописного текста и состоит из следующих разделов: введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, 5 глав изложения результатов исследований и их обсуждений, заключения, выводов, производственной проверки, предложений производству, перспектив дальнейшей разработки темы, библиографического списка использованной литературы и приложения. Работа содержит 86 таблиц и 26 рисунков. Список литературы включает 349 библиографических источников, из них 143 на иностранных языках.
Личный вклад и участие автора. Автору работы принадлежит постановка, разработка и выполнение основной части аналитических и экспериментальных исследований, включая организацию и проведение опытов, а также анализ и обработку полученных данных. Отдельные фрагменты исследований выполнены совместно с соавторами, что отражено в приведенном списке публикаций по теме диссертационной работы. Научно-исследовательская работа осуществлялась в рамках Государственной научно-технической программы, а также тематического плана ФГБНУ НИИ пушного звероводства и кролиководства имени В.А. Афанасьева.
Изменчивость количественных признаков у пушных зверей промышленного разведения
В отличие от других сельскохозяйственных животных геном пушных зверей клеточного разведения изучен недостаточно. До сих пор отсутствует международная или национальная программа по картированию генома лисиц, песцов и соболей. Лишь относительно недавно появилась канадская программа по исследованию генома норки «Mink genome» и датская «Fur genom» по картированию генов, определяющих качество шкурки у этого вида пушных зверей (Nielsen et al, 2010а; 20106; Thirstrup et al, 2011).
В то же время несмотря на сложившуюся ситуацию картирование геномов песцов и лисиц развивается достаточно быстрыми темпами. В частности, для создания генетических карт хромосом лисицы используются данные о генетическом сцеплении ряда структурных генов и микросателлитных локусов у близкородственного ей вида - собаки (Kukekova et al., 2007). Техника молекулярной гибридизации применяется при картировании геномов собак и песцов (Ladon et al, 1997).
Что касается непосредственно изучения генотипической изменчивости, то здесь преимущественно исследуется ДНК-полиморфизм диких видов. При этом фактически отсутствуют работы, устанавливающие родственные связи и уровень генетического разнообразия пород и типов пушных зверей.
Как правило, в изучении генетического разнообразия, филогеографии и филогении млекопитающих наиболее широко используют мультилокусные маркерные системы: RAPD-PCR, микросателлитные локусы, ISSR-PCR (Харченко, Глазко, 2006; Brito, Edwards, 2009). В полной мере это относится и к изучению молекулярно-генетического полиморфизма у пушных зверей.
В качестве конкретного примера можно привести работу по исследованию коротких микросателлитных локусов ( 165 п. о.) в частично деградированной ДНК красных лисиц, выделенной из археологических образцов (костная ткань). При проведении полимеразной цепной реакции (ПНР) использовали прайм еры, разработанные для домашней собаки и лисицы. Количество обнаруженных аллелей колебалось между шестью и пятнадцатью (Wandeler, Funk, 2006).
В последнее время все большее развитие получает STS-технология (sequenceagged site), основанная на секвенировании фрагментов, полученных в результате RAPD-анализа. В ходе установления филогенетических отношений с использованием ДНК-маркеров у куньих оказалось, что STS как метод выявления полиморфизма оказался более информативным, чем изучение изменчивости цитохрома Ь. Полученные объединенные данные подтвердили монофилию подсемейства Lutrinae (выдровые), в то время как подсемейства Melinae (барсучьи) и Mustelinae (куньи) оказались парафилетическими. При этом подсемейство Taxidiinae - единственным представителем которого является американский барсук {Taxidea taxus), оказалось наиболее базальным из всех рассматриваемых таксонов (Koepfli, Wayne, 2003).
В другом исследовании (Flynn et al, 2005) 76 различных видов млекопитающих отряда Carnivorae изучали с использованием каскадных последовательностей 6 243 п. о. шести генов (ядерных TR-i-I, TBG, IRBP и митохондриальных ND2, CYTB и 12S rRNA). В дальнейшем при сопоставлении результатов молекулярно-генетического анализа с ранее полученными морфологическими и молекулярными данными удалось подтвердить монофилию подотрядов Caniformia, Feliformia, Arctoidea, Pinnipedia, Musteloidea, Procyonidae+Mustelidae и клады (Hyaenidae+(Herpestidae+(ceM. Малагасийские хищники Eupleridae)).
В другом исследовании, сопоставляя данные ДНК-маркирования с морфологическими стало возможным определить относительные позиции основных линнеонов в подотряде Caniformia (Rybczynski et al., 2009). Было подтверждено единство монофилетической клады скунсов и вонючих барсуков (семейство Mephitidae), которые были отнесены к скунсовым в 1997 г., хотя ранее относились к семейству куньих.
С помощью методов максимального правдоподобия и байесовского анализа удалось установить полифилию группы Martes по отношению к Gulo и Eira, а малагасийские хищники образовали монофилетическую кладу, тесно связанную с семейством Herpestidae (мангустовые) (Flynn et al., 2005).
Следует также отметить, что для изучения молекулярно-генетического разнообразия пушных зверей достаточно часто используется митохондриальная ДІЖ (мтДНК), которая, как правило, наследуется по материнской линии и характеризуется отсутствием рекомбинации, что делает ее подходящим генетическим маркером в исследовании филогенетических связей (Рябинина, 2007; Плошница и др., 2007).
При этом скорость мутирования митохондриальной ДІЖ выше, чем ядерных генов. Мутации быстро накапливаются в третьем положении ко донов, и еще быстрее в регуляторных участках. Это позволяет использовать митохондриальную ДЕЖ для выявления родства между генетически близкими организмами в относительно недалеком прошлом и изучать историю эволюции близкородственных видов или даже рас внутри одного вида (Еенофонд и геногеография народонаселения, 2003).
Непосредственно, по локусам митохондриальной ДНК была изучена генетическая структура природных популяций американской куницы {Martes americana) (Small et al., 2003). Установлено, что характер географического распределения гаплотипов гена цитохрома b полностью совпадает с распределением морфологических типов americana и caurina, рассматриваемых многими авторами как самостоятельные подвиды в пределах вида Martes americana (Stone et al., 2002). При этом последующий филогенетический анализ, проведенный на основе анализа последовательности гена альдолазы С, показал высокую вероятность скрещивания этих морфотипов на территории географического перекрытия их ареалов (Stone, Cook, 2002).
С использованием митохондриальных последовательностей установлен также факт интрогрессии мтДНК между близкородственными видами семейства куньих (Davison et al, 2001).
Анализ митохондриальной гаплогруппы генов ДНК (MT-CYTB, МТ-С01 и МТ-С02) енотовидной собаки, содержащих в общей сложности 1,5 тыс. п. о. выявил 11 синонимических замен с изменчивостью, достигающей 73% в области гена МТ-С02. По данным исследования уровень полиморфизма по данным локусам составил 27,3% у диких животных и более чем 90% у ентовидных собак выращиваемых на ферме. Всего было определено семь митохондриальных гаплогрупп, среди которых три (Npl, Np2 и Np4) были обнаружены в дикой природе и четыре (Np3, Np5, Np6 и Np7) на звероферме. Возникновение новых гаплогрупп у енотовидных собак при разведении в неволе может свидетельствовать о появлении у нее адаптивных мутаций (Slaska, Grzybowska-Szatkowska, 2011).
Межпородная дифференциация и филогения пушных зверей семейства Canidae по данным совместного использования RAPD- и ISSR-маркирования
Любопытно, что с увеличением объема статистической выборки (см. строку табл. 18 (S по годам) или в графическом варианте рис. 7), т. е. при большем приближении к генеральной совокупности, достоверное уменьшение репродуктивной способности темных самок соболей по сравнению с относительно светлыми подголовкам становится характерно не только для почти черной, но и черно-бурой окраски и при попарном сравнении по t-критерию Стьюдента (р 0,05).
В свою очередь при сравнении плодовитости и числа мертворожденных щенков, приходящихся на благополучно щенившуюся самку, также не установлено закономерных различий по этим показателям у рассматриваемых групп животных.
Непосредственно в числовом выражении средняя плодовитость суммарно по годам у самок головка высокая составила 3,28+0,15 щенка, головка нормальная - 3,31+0,04, подголовка высокая - 3,39+0,04 и подголовка нормальная - 3,34+0,05 щенка. Межгрупповые различия при этом оказались недостоверными: F3j2484=0,910 (р 0,05).
Соответственно доля мертворожденных щенков в процентном выражении от общего числа родившихся соболят составила у самок: головка высокая -3,7+2,6%, головка нормальная - 9,6+1,2%, подголовка высокая - 8,7+1,0%, подголовка нормальная - 6,8+1,3%.
Несмотря на кажущиеся различия в доли мертворожденных щенков, как и в случае с плодовитостью, разница между группами самок с разной степенью затемнения окраски волосяного покрова является случайной, т. е. недостоверной: F3j2484=l,206 (р 0,05).
Все это позволяет утверждать, что одной из причин снижения репродуктивной способности у особо темных соболей связана с увеличением пропустований среди самок, соответствующих по результатам бонитировки почти черной окраске, сходная тенденция, но проявляющаяся в меньшей степени, характерна и для самок головка нормальная.
Примечательно, что внутрипопуляционная гетерогенность по воспроизводительной способности у соболей отмечается и в природе (Черникин, 2006). Например, среднее количество желтых тел беременности, приходящееся на одну взрослую самку из популяции соболей северо-западного Прибайкалья, у светлых животных (меховые и нормальноворотовые) составляет 2,53 экз., а среди темных (головки и подголовки) - 1,92 экз. (Маматкина, Монахов, 1968).
Аналогично Н.Б. Полузадов (1955) установил четкую дифференциацию по интенсивности воспроизводства темных и светлоокрашенных зверей в популяции соболей северного Зауралья, которая в целом характеризуется светлой окраской волосяного покрова (Монахов, Бакеев, 1981).
Сходные отличия репродуктивных показателей животных с разной степенью меланизации окраски меха отмечаются и на межпопуляционном уровне. В частности, географическая особенность воспроизводительного процесса у соболей характеризуется определенной «широтностью». В целом в южных (темных) популяциях он менее интенсивен, чем в северных (светлых). Это находит выражение в меньшей величине выводков и относительно небольшом числе популяций, в которых число беременных самок превышает 70%. Считается, что большая интенсивность воспроизводства у соболей северных районов ареала (светлые популяции) может быть обусловлена многоплодием самок во всех возрастных группах и прежде всего у животных старше двух лет (Монахов, Бакеев, 1981).
При этом гибриды, полученные от спаривания амурских, енисейских, уральских и алтайских соболей с баргузинскими, имели пониженный выход щенков, что свидетельствует о стойком наследовании малоплодия, свойственного соболям темных кряжей (Петряев, 1950).
В ходе дальнейшего исследования по обработке данных аналогов племенных журналов были проанализированы чаще всего используемые в Пушкинском зверохозяйстве варианты спариваний родительских форм (табл. 19, рис. 8).
При этом как отцовская, так и материнская формы различались по четырем градациям в зависимости от общей окраски волосяного покрова, соответственно: головка высокая, головка нормальная, подголовка высокая и подголовка нормальная.
Анализ изменчивости популяционного воспроизводства основных пород соболей
В соответствии с методикой исследований для изучения эффективности использования в кормлении молодняка песцов белмина на базе ОАО «Племенной зверосовхоз «Салтыковский» были проведены научно-хозяйственный опыт и производственная проверка на растущем молодняке серебристого песца (самцы). ходе научно-хозяйственного эксперимента (Балакирев, Юдин, 1994) при подборе животных (по возрасту, полу и физиологическому состоянию) после осадки от матерей было сформировано шесть экспериментальных групп-аналогов. Схема опыта приведена в таблице 35.
Молодняк I - контрольной группы получал основной рацион (ОР), II -ОР+белмин в количестве 0,20 г на 1 голову в сутки (содержание микроэлементов, мг: Со - 0,186; Си - 0,164; Fe - 0,602; I - 0,031; Мп - 0,195; Se - 0,005; Zn-0,066).
Самцам песцов III группы давали 0,40 г белмина на 1 голову в сутки (содержание микроэлементов, мг: Со- 0,371; Си - 0,327; Fe - 1,205; I - 0,062; Мп - 0,391; Se - 0,010; Zn - 0,132). Молодняку песцов IV группы ВВОДИЛИ в корм 0,60 г белмина на 1 голову в сутки (содержание микроэлементов, мг: Со - 0,557; Си - 0,491; Fe - 1,807; I -0,093; Мп - 0,586; Se - 0,014; Zn - 0,199).
Песцам V группы скармливали соли микроэлементов в количестве равном, добавляемым в составе белмина для животных IV опытной группы. Продолжительность введения добавок по времени составила период от отсадки молодняка до убоя.
Так как потребность пушных зверей, в том числе и песцов, в микроэлементах до сих пор не установлена (Перельдик и др., 1987). В нашем эксперименте за основу были приняты нормы ввода минеральных веществ, ранее испытанные на молодняке серебристо-черных лисиц {Vulpes vulpes L.) (Самков, 1972), вида близкородственного песцам.
Учитывая, что в онтогенезе у песцов различают определенные стадии, оказывающие большое влияние на развитие организма и формирование продуктивных качеств, норму дачи микроэлементов для растущего молодняка определяли с учетом особенностей предполагаемой потребности в них щенков в возрасте от 1 до 3-х месяцев и от 4 до 6 месяцев и затем приводили к среднему значению. В количественном выражении это составило, мг/гол./сут.:
Основной рацион (ОР) для зверей состоял из кормов мясо-рыбной группы (килька, тюлька, сардина, сайра, отходы трески, семги, минтая, рыбная мука, рыбные опилки, куриные отходы, говяжьи и свиные субпродукты, обрезь свиная вареная); молочной (сыворотка, творог); зерновой (мука ячменная вареная, экструдированное зерно); овощной группы (огурцы, капуста, кабачки) и жира (подсолнечное масло, жир говяжий сырой). В качестве источника биологически-активных веществ в хозяйстве использовали витамины и витаминно-минеральные добавки.
Животные контрольной и опытных групп получали рацион, незначительно изменяющийся по своему составу в зависимости от наличия в хозяйстве того или иного вида корма. Из данных, представленных в таблице 36, можно видеть, что при одинаковой калорийности кормосмеси в 2006 г. по сравнению с рекомендуемыми соотношениями питательных веществ среднее содержание протеина, жира и углеводов в рационах убойного молодняка серебристого песца в июле-сентябре соответствовало норме по Н.Ш.
Что касается санитарно-химического качества, в нашем примере (табл. 37) по всем образцам кормов для песцов уровни AAA в них не превышали рекомендуемые предельные значения - 90 мг% (Михайлова, 2004), при этом значение ЛЖК варьировало с некоторым превышением, что не критично в связи с нетоксичностью этого показателя для пушных зверей (Слугин, 2004).
Предварительный анализ содержания в кормосмеси микроэлементов позволяет судить о том, в каких условиях кормления воспроизводимы показатели продуктивности зверей при даче животным опытных групп комплекса испытуемых минеральных добавок.
Фактический микроэлементный состав готового корма отражен в таблице 38. Образцы проб для анализа были отобраны в разные сроки, непосредственно перед кормлением зверей.
Технология клеточного звероводства в Российской Федерации предусматривает скармливание кормов для зверей в виде влажных мешанок. Находясь в состоянии соединения с водой, минеральные соли легко всасываются в кровь и поступают во все органы и ткани организма.
В естественных условиях вода обогащена примесями различных веществ. В частности, в питьевой воде практически всегда присутствуют микроэлементы. Результаты анализа водопроводной воды, используемой для поения песцов и приготовления кормосмеси в племзаводе «Салтыковский», представлены в таблице 39.
Чаще всего в качестве основного показателя динамики роста и развития биологических объектов рассматривают изменения величины массы тела. Представление о характере изменчивости этого параметра во времени наиболее наглядно в графическом исполнении, что в ряде случаев дает явственную возможность выявлять определенные тенденции в описываемом явлении (Яблоков, 1966).
ЕСЛИ сравнить представленные графики «ящики с усами» (рис. 17 и 18) между собой, то можно видеть, что у зверей, получавших с кормом различные добавки микроэлементов, в 3-х месячном возрасте проявляются общие закономерности в изменчивости показателей живой массы, которые затем нивелируются по мере их роста.
Интервалы стандартных ошибок при этом не перекрываются, т. е. эффект введения значим. Вероятнее всего, в начальный период опыта у животных этих групп происходила адаптация организма к новым кормовым условиям (введение различных форм и разных концентраций добавок микроэлементов).
Согласно полученным данным (табл. 40) в трехмесячном возрасте максимальное значение средней живой массы наблюдали у зверей I контрольной группы - 3752,5+39,0 г, минимальное у животных V группы -3245,0+46,15 г. У четырехмесячных песцов изменчивость живой массы в порядке убывания выглядит следующим образом - II группа - 5740,0+41,93 г, IV - 5680,0+34,87 г, III - 5665,0+76,53 г, 1-контрольная - 5355,0+100,7 г, V -5202,5+89,55 г.
Изменчивость вторичного соотношения полов у соболя в сравнении с норкой
В то же время, приходится констатировать, что из десятков тысяч таксонов животных молекулярно-генетическими исследованиями затронуты лишь около сотен из них, при этом почти половина работ по ДНК маркированию посвящена изучению двух-трех десятков наиболее доступных видов, в то время как остальные исследуются лишь эпизодически (Elder, Turner, 1995). В полной мере это утверждение относится и к изучению генетической изменчивости пушных зверей промышленного разведения.
Другая проблема заключается в том, что набор методов молекулярно-биологического изучения разнообразия и филогении пород животных не так обширен, как хотелось бы. Некоторые из ранее предложенных подходов подвергаются критике и не могут рассматриваться как всеобъемлющие. В связи с чем использование молекулярных технологий в этой области исследований должно сопровождаться сопоставлением результатов, полученных с помощью разных молекулярных маркеров, в том числе имеющих различающиеся диапазоны применения и разрешения (Гречко, 2000).
В нашей работе комплексное применение мультилокусных неселективных RAPD- и ISSR-маркеров, характеризующихся разной степенью информативности, позволило провести более полный анализ генетической изменчивости пород и типов пушных зверей семейства Canidae с последующим построением общей консенсусной дендрограммы, отражающей филогенетические связи. При этом применение маркерных систем, с разной разрешающей способностью, позволило не только установить таксономические отношения рассматриваемых видов вплоть до уровня популяции, но и создает предпосылки для ДНК паспортизации пород и типов пушных зверей.
В отличие от генотипической изменчивости варьирование фенотипических признаков в естественных популяциях в большей степени определяется влиянием среды. Например, такой количественный признак как плодовитость, помимо генов главного и слабого эффектов, зависит также от условий среды, влияющих на проявление конкретных генотипов (Аксенович, Бородин, 2008).
В частности, уровень обеспеченности кормовыми ресурсами по признаку «стабильность-неустойчивость» определяет межпопуляционные различия в плодовитости у песцов и соболей разных природных ареалов, причем этот показатель в процессе микроэволюции проявляет себя в виде генетически закрепленной адаптации. Действительно, в ходе нашего исследования, при внутривидовом сравнении основных пород песцов и соболей, удалось установить, что различия в их воспроизводительной способности в значительной степени обусловлены их происхождением от диких форм, относящихся к разным эколого-географическим типам, и определяются различиями в плодовитости (самки песцов и соболей) и частоте пропустований (самки соболей).
При этом наиболее низкими показателями продуктивности отличаются самки породы черный соболь, характеризующиеся более темной общей окраской волосяного покрова в сравнении с породой салтыковская-1. С учетом внутрипородной дифференциации породы черный соболь, рассмотрение отдельных самок соболей выявляет сходную закономерность: «затемнение общей окраски волосяного покрова - увеличение частоты пропустований и снижение плодовитости».
В результате последующего сравнения воспроизводительной способности самок норок стандартного темно-коричневого и черного типов получены сходные с соболем результаты, что подтверждает закон гомологических рядов Н.И. Вавилова.
Наряду с воспроизводством одним из факторов, определяющих динамику популяций является соотношение полов. Важность изучения изменчивости вторичного (при рождении) соотношения полов, помимо научной значимости, обусловлена тем, что в зверохозяйствах для получения высокорентабельной шкурковой продукции зачастую предпочтительнее иметь особей мужского пола, отличающихся от самок большим размером.
Статистический анализ показал, что за исключением американской норки 49,2% (р 0,05) у всех основных видов пушных зверей вторичное соотношение полов достоверно отклоняется в сторону преобладания самцов: у песца этот показатель составил 55,1% (р 0,05), лисицы - 53,6% (р 0,05) и соболя - 52,7% (р 0,05).
Однако соотношение полов у пушных зверей не постоянно. Изучению факторов, которые могут влиять на изменчивость этого признака, посвящено большое число исследований. Среди множества различных негенетических факторов, определяющих изменение вторичного соотношения полов в потомстве разных видов млекопитающих, чаще всего указывают возраст матери и величину помета (Clutton-Brock, Iason, 1986).
Тем не менее, кроме американской норки, у остальных рассматриваемых видов пушных зверей не было обнаружено влияния возраста самки на отклонение соотношения полов в потомстве при рождении. Что касается размера помета, то связь между этим показателем и изменчивостью соотношения полов выявлена только у песца и норки, при этом основное отличие между ними состоит в том, что если у песца с увеличением плодовитости доля самцов в помете возрастает, то у норки постепенно уменьшается.
Учитывая же то обстоятельство, что такой признак, как преимущественное рождение особей одного пола, может быть генетически обусловленным и наследоваться потомством, дополнительно были проанализированы суммарные данные по всем семьям, формируемым отдельными родителями (самцами и самками). При этом наиболее подробный анализ оказалось возможным провести на песце.
Рассмотрение всех семей, образованных как самцами, так и самками, позволило выявить в рассматриваемой популяции песца группу т. н. «выдающихся» отцов, в потомстве которых с частотой 62,1% преимущественно рождались щенки мужского пола, в отличие от остальных производителей основного стада, где доля самцов в потомстве составила 53,9%.
Всего по итогам тестирования отдельных семей в популяции песца было выявлено 8% отцов (23 из 287), или т. н. «выдающихся» животных, в потомстве которых отмечали достоверное отклонение от теоретического соотношения полов 1:1с преимущественным рождением самцов.
Проведенный в дальнейшем генеалогический анализ показал, что во всех случаях, когда в родословной присутствовало два или несколько «выдающихся» самцов, они оказывались родственными по мужской линии. Отсюда следует, что фактор (факторы), детерминирующий признак «преобладание в потомстве мужского пола», локализован в Y-хромосоме и не проявляется у всего мужского потомства «выдающегося» самца.
Так как средняя плодовитость семей, образованных «выдающимися» самцами — 11,08+0,21 фактически не отличается от плодовитости остальных производителей основного стада — 11,14+0,08, можно предположить, что элиминация Х-несущих сперматозоидов у «выдающихся» самцов осуществляется на презиготических стадиях и наиболее вероятным генетическим механизмом, обусловливающим подобное отклонение, может быть мейотический драйв.