УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
ІНСТИТУТ РОЗВЕДЕННЯ І ГЕНЕТИКИ ТВАРИН
СТОЯНОВ Руслан Олександрович
УДК 636.082:575
ІМУНОГЕНЕТИЧНА ОЦІНКА ПЛЕМІННИХ РЕСУРСІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ТВАРИН
03.00.15-генетика
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Чубинське – 2001
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Інституті розведення і генетики тварин Української академії аграрних наук
Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Подоба Борис Євгенович, завідувач лабораторії генетичних основ селекції Інституту розведення і генетики тварин УААН
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент УААН Коваленко Віталій Петрович, завідувач кафедри генетики і розведення сільськогосподарських тварин Херсонського державного аграрного університету
кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Бердичевський Микола Степанович, завідувач лабораторії розведення і генетики сільськогосподарських тварин Інституту біології тварин
Провідна установа: Інститут тваринництва степових районів ім. М.Ф. Іванова «Асканія-Нова» УААН,
лабораторія імуногенетики
Захист дисертації відбудеться 26 червня 2001 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 27.355.01 при Інституті розведення і генетики тварин УААН за адресою: 08321 Київська обл., Бориспільський р-н, с. Чубинське, вул. Погребняка, 1
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту розведення і генетики тварин УААН.
Автореферат розісланий 23 травня 2001 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Мільченко Ю.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальнiсть теми. Поліпшення існуючих та виведення нових високопродуктивних порід і типів сільськогосподарських тварин пов’язане з застосуванням сучасних методів генетики і біотехнології, серед яких помітне місце займають імуногенетичні дослідження (Зубец М.В., Буркат В.П., Мель---ник Ю.Ф. и др., 1997). В селекційному процесі використовується імуно-ге-не-тичний контроль записів про походження, маркірування спадкового матеріалу порід, споріднених груп і конкретних особин при чисто-поро-д-ному розведенні і схрещуванні (Винничук Д.Т., Подоба Б.Е., Ефименко М.Я., 1991; Агапова Е.М., Безенко С.П., Титов В.Г., 1992; Машуров А.М., Сухова Н.О., 1997; Салій І.І., Назаренко В.Г., 1998). Інтенсифікація селекційного процесу призводить до збіднення генофонду і втрати деяких генів, які можуть знадобитися в майбутньому (Глазко В.И., 1998). Тому нагальною проблемою є розроблення форм і методів збере-ження генофонду сільськогосподарських тварин шляхом підтримання гете-ро-генності популяцій, зокрема використання з цією метою генетичних маркерів (Эйснер Ф.Ф., Подоба Б.Е., Дасюк О.П., 1976).
Характерною рисою імуногенетичних досліджень є брак достатньо чітких концепцій практичного використання груп крові в розведенні тварин, більша частина теоретичних розробок щодо генетичного аналізу популяцій сільськогосподарських тварин не може бути безпосередньо використана в племінній роботі. Тому актуальним завданням є розроблення і вдосконалення теоретичних, методичних і організаційних засад застосування генетичних маркерів у реальному селекційному процесі.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності з науково-технічною програмою Інституту розведення і генетики тварин УААН «Розробити системи застосування генетичних методів для дослідження племінних ресурсів популяцій і комплексної оцінки генотипів тварин» (№ держреєстрації 0196U016325), а також проектом «Розробити комплексний метод оцінки і прискоре-ного відтворення тварин бажаного типу з метою підвищення генетичного потенціалу молочної худоби на 20-25%» (№ держ-реєстрації 0198U002133).
Мета i задачі дослiдження. Мета роботи – провести комплексний аналiз, апробацію i вдосконалення методологiї та практичного використання iмуногенетичних тестiв для оцiнки племiнних ресурсiв сiльськогосподарських тварин.
Для досягнення поставленої мети вирішувались такi завдання:–
провести порівняльну оцінку еволюційної і генетико-селекційної ролі поліморфізму еритроцитарних антигенів у різних видів сільсько-госпо-дарських тварин – великої рогатої худоби, коней і свиней;–
удосконалити методи імуногенетичної оцінки гене-тичної мінливості і консолідованості популяцій сільсько-госпо-дарських тварин;–
оцінити диференціацію популяцій сільсько-госпо-дарських тварин за групами крові, а також виявити фактори, що її спричиняють;–
визначити роль генетичних маркерів спадкового матеріалу в селекційній роботі з заводськими і локальними породами великої рогатої худоби.
Об’єкт дослідження: закономірності формування генетичних систем еритроцитарних антигенів великої рогатої худоби, коней і свиней.
Предмет дослідження: дослідження генетичної структури популяцій і оцінка генотипів сільсько-госпо-дарських тварин.
Методи дослідження. Аналіз генофонду порід здійснювався за результатами визначення еритроцитарних антигенів імуногенетичними методами, генетичної структури популяцій – генетико-статистичним за алелями груп крові, селекційної ролі генетичних маркерів – біометричними методами.
Наукова новизна одержаних результатiв. Розвинута концепція використання поліморфізму еритроцитарних антигенів для аналізу міжвидової філогенії сільськогосподарських тварин; показано, що поліморфізм еритроцитарних антигенів тварин підпорядковується закону гомологічних рядів спадкової мінливості за М.І. Вавіловим.
Розроблені оригінальні методичні підходи до генетичного аналізу популяцій, що селекціонуються, зокрема, оцінка спрямованості генетичних процесів шляхом визначення співвідношення фактичної і очікуваної гомозиготності. Визначені генетичні маркери бажаного типу і досліджена роль маркіруваного селекційного матеріалу у формуванні генофонду україн-ської червоно-рябої молочної породи. Вперше з використанням імуногенетичного маркірування створене генофондне стадо сірої української породи, в якому племінна робота здійснюється під постійним імуногенетичним контролем.
Практичне значення одержаних результатiв. Встановлені законо-мірності щодо гомології поліморфізму еритроцитарних антигенів у сільськогосподарських тварин дають змогу визначення найбільш ефективних напрямків застосування імуногенетичних досліджень в селекції.
Розроблені методи оцінки генетичної ситуації в популяціях деталізують уявлення про спрямованість генетичних процесів і напрям добору в масивах тварин, що селекціонуються.
Методичні підходи до імуногенетичної оцінки племінних ресурсів і генотипів тварин використані при розробці системи генетичного моніторингу в молочному і м’ясному скотарстві, в «Методичних рекомендаціях по визначенню бажаного типу племінних тварин в скотарстві» (Київ, 2000). Комплексний метод оцінки і прискореного відтворення племінних тварин бажаного типу використовується в роботі Української виробничо-наукової лабораторії імуногенетики.
Особистий внесок дисертанта. Безпосередньо здобувачем розвинута і обгрунтована концепція еволюційно-селекційної ролі поліморфізму еритроцитарних антигенів у тварин, розроблені і застосовані методи оцінки спрямованості генетичних процесів у популяціях тварин. Виконана обробка матеріалів імуногенетичного тестування і зоотехнічного обліку, генетико-ста-тис-тичний аналіз одержаних результатів.
Апробацiя результатiв дисертацiї. Основні результати роботи доповідались, обговорювались і отримали схвальну оцінку на: вчених радах Iнституту розведення i генетики тварин УААН (1998-2000 рр.); Міжнародній науково-виробничій конференції «Біотехно-ло-гічні, селекційні та організаційні методи відтворення, зберігання і вико-ристання генофонду тварин» (Київ, 1997); Міжнародній науково-виробничій конференції «Конкурентно-способное производство продукции животноводства в Республике Беларусь» (Республика Беларусь, Жодино, 1998); Міжнародній науковій конференції «Сучасні проблеми зооінженерії та шляхи їх вирішення» (Львів, 1999); Міжнародній науково-виробничій конференції «Наукове забезпечення агропромислового виробництва» (Одеса, 1999); Міжнародній науково-виробничій конференції «Селекційно-генетичні та біотехнологічні методи консолідації новостворених порід і типів сільськогосподарських тварин» (Київ, 1999); Мiжнароднiй ювiлейнiй науково-практичнiй конференцiї «Сучас-ний стан i перспективи розвитку селекцiї сiльськогосподарських тварин», присвяченiй 90-рiччю вiд дня народження професора М.А. Кравченка (Київ, 1999); III Міжнародному симпозиумі «Україна–Австрія. Сільське господарство: наука і практика» (Чернівці, 2000); Всеукраїнській науково-виробничій конференції «Нарощування генетичного потенціалу сільськогосподарських тварин у реформованих підприємствах» (Черкаси, 2000).
Публікації. Основний зміст дисертації викладено у 15 друкованих пра-цях, в тому числі 1 монографії, 2 статтях у наукових журналах, 8 статтях у збірниках наукових праць, 1 брошурі, 3 тезах конференцій.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків і списку літератури. Дисертація викладена на 120 сторінках машинописного тексту, містить 25 таблиць та 9 рисунків. Список викори-с-таної літератури складається з 185 джерел, з яких 43 іноземних.
МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
Дослідження виконані на матеріалах тестування за групами крові коней 7 порід (5 господарств, 175 голів), великої рогатої худоби 6 порід (30 господарств і племпідприємств, 3600 голів), свиней 4 порід (13 господарств, 4700 голів) в лабораторії генетичних основ селекції Інституту розведення і генетики тварин (коні і велика рогата худоба) і Українській виробничо-науковій лабораторії імуногенетики (свині, частково велика рогата худоба).
Еритроцитарні антигени визначали за серологічними тестами (Мещеряков В.Я., 1977; Дубровская Р.М., 1983;) з використанням реагентів, ідентифікованих з міжнародними стандартами, вироблених на Армавірській біофабриці (велика рогата худоба і свині) і в лабораторії імуногенетики Всеросійського інституту конярства (коні). Імуногенетичний аналіз проведений за системами груп крові A, D, K коней, A, B, C, F, J, L, M, S, Z великої рогатої худоби, E, L свиней.
Алелi i генотипи тварин за локусами систем груп кровi встановлювали шляхом родинно-генетичного аналiзу. Визначали частоту антигенiв, генну частоту алелiв, коефiцiєнт гомозиготностi (Са), ступінь гомо-зигот-ності (H) популяцiй (Подоба Б.Е. и др., 1991).
Теоретично можливу кількість генотипів за локусами груп крові визначали за формулою:
,
де: С – кількість можливих генотипів за даним локусом; n – кількість алелів.
Теоретично можливе число комплексних генотипів за кількома локусами визначали як добуток числа можливих генотипів за цими локусами.
Генетичну диференцiацiю популяцiй, спорiднених груп тварин оцінювали за коефіцієнтом відмінності ( Мещеряков В.Я., 1983). Дендрограми генетичних відмінностей між популяціями будували на основі коефіцієнтів відмінності зваженим парногруповим методом.
Теоретично очікувані частоти генотипів визначали за рівнянням Харді-Вайнберга, вірогідність відхилення фактичних частот від теоретичних оцінювали з використанням критерію 2. Біометричну обробку результатів досліджень виконували загальноприйнятими методами (Плохин-ский Н.А., 1970).
ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ФОРМУВАННЯ ГЕНЕТИЧНИХ СИСТЕМ ГРУП КРОВІ РІЗНИХ ВИДІВ ТВАРИН
Загальною закономірністю для досліджених видів є відмінності в роз-по-в-сюдженні антигенів – частота в популяціях деяких з них досягає 80-100решта трапляється значно рідше. Системи еритроцитарних антигенів дос-ліджених видів можна умовно віднести до ряду гомологічних груп: прості однофакторні, в яких є 2 алеля (системи J, L, M, Z, N', T' великої рога-тої худоби, C, K, U коней і C свиней); системи, що мають 2 фактори (системи F, R' великої рогатої худоби, B, D, G, I, O свиней); складні (системи A, B, C, S великої рогатої худоби, A, D, P, Q коней, A, E, F, H, K, L, M, N свиней).
За числом еритроцитарних антигенів і систем коні значно поступаються 2 іншим видам, тоді як відмінності між великою рогатою худобою і свиньми менш істотні. Коефіцієнти відмінності між видами, обчислені за цими показниками і числом відповідних систем, складають: між великою рогатою худобою і свиньми 13,5великою рогатою худобою і кіньми 27,8кіньми і свиньми 37,8Отже, велика рогата худоба і свині (парнокопитні), характеризуються більшою схожістю між собою, ніж з кіньми (непарнокопитні). Системи груп крові – це один з проявів закону гомо-логічних рядів спадкової мінливості, сформульованого М.І.Вавіло-вим.
У великої рогатої худоби найбільш поліморфною є система B, у якій знайдено понад 800 алелів, у коней – система D (25 алелів), у свиней – система E (17 алелів). Теоретичне число комплексних генотипів за локусами всіх систем груп крові у великої рогатої худоби становить 5,1 · 1015, свиней – 8,1 · 1014, коней – 2,6 · 108. В такій же послідовності види розташовуються за кількістю порід і світового поголів’я. Ми вважаємо, що висока поліморф-ність локусів груп крові пов’язана з загальною високою полі-морф-ністю геному як джерела високої генетичної мінливості виду, що обумовлює його високу природну пластичность і ефективність процесу породоутворення.
ВИКОРИСТАННЯ ГРУП КРОВІ ДЛЯ ОЦІНКИ ГЕНЕТИЧНОЇ СИТУАЦІЇ І СПРЯМОВАНОСТІ ГЕНЕТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ У ПОПУЛЯЦІЯХ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ТВАРИН
Оцінка генетичної різноманітності і консолідованості генофонду популяцій тварин. Загальний методичний підхід щодо визначення мінливості популяцій – це врахування кількості алелів поліморфного локусу, а консолідованость генофонду характеризує коефіцієнт гомозиготності (Са), яким визначається теоретично очікувана частка гомозиготних за даним локусом генотипів у панміктичній популяції. Його інформативне значення для популяцій сільськогосподарських тварин полягає у порівняльній числовій оцінці ступеню однорідності генофондів порід, внутріпородних типів, споріднених груп чи інших структурних одиниць.
Так, при аналізі генетичної структури за системою D груп крові семи порід коней (табл. 1) встановлено, що за числом алелів найвищою різноманітністю алелофонду характеризується гуцульська порода, а найбідніший алелофонд виявлений у шетландських поні. Особливості розподілу частот алелів визначають консолідованість цих порід за коефіцієн-тами гомозиготності, яка у орловських рисаків вища порівняно з українською верховою і чистокровною верховою породами.
Встановлено, що теоретично очікувана гомозиготність (Са) не завжди відповідає фактичній гомозиготності (Н). Консолідація генофонду не обо-в’язково веде до підвищення гомозиготності. Так, популяції чистокровної верхової і орловської рисистої порід мають більш консолідований генофонд порівняно з українською верховою і, в той же час, характеризуються ниж-чою фактичною гомозиготністю за рахунок гетерозиготної комбінаторики алелів у генотипах.
1. Генетична структура деяких порід коней за алелями системи D груп кровi |
Породи
Алелі | Україн-ська верхова,
n=26 | Чисто-кров-на верхова,
n=21 | Орлов-ська рисиста, n=30 | Росiй-ська рисиста, n=20 | Гуцу-ль-ська,
n=23 | Росій-ська ва-го-воз-на,
n=37 | Шетлан-д-ський поні,
n=18
ad | 0,077 | 0,100 | 0,200 | 0,130 | 0,338 | 0,361
bcm | 0,190 | 0,430 | 0,200 | 0,087 | 0,027
cefgm | 0,143 | 0,050 | 0,025 | 0,022
cegm | 0,115 | 0,214 | 0,050 | 0,075 | 0,043 | 0,095
cfgkm | 0,024 | 0,022
cgm | 0,231 | 0,143 | 0,020 | 0,050 | 0,065 | 0,041 | 0,056
de | 0,173 | 0,262 | 0,020 | 0,175 | 0,261 | 0,041 | 0,306
dfk | 0,020 | 0,050 | 0,043
dghm | 0,038 | 0,170 | 0,025 | 0,196 | 0,351 | 0,250
dgkm | 0,077 | 0,024
dk | 0,231 | 0,080 | 0,175 | 0,109 | 0,027 | 0,028–
0,058 | 0,070 | 0,025 | 0,022 | 0,081
Число алелів |
8 |
7 |
10 |
10 |
11 |
8 |
5
Ca | 0,167 | 0,193 | 0,241 | 0,154 | 0,152 | 0,258 | 0,290
Н | 0,192 | 0,048 | 0,133 | 0,100 | 0,000 | 0,216 | 0,389
H/Ca | 1,155 | 0,247 | 0,550 | 0,650 | 0,000 | 0,838 | 1,339
В противагу до панміктичних популяцій в селекціонованих масивах тварин закономірною є відсутність генної рівноваги, тому Н/Са>1 (українська верхова порода і шетландські поні), або Н/Са<1 (чистокровна верхова, орловська рисиста, російська рисиста, гуцульська і російська ваговозна породи).
На закономірний характер незбалансованості популяцій великої рогатої худоби вказує їх аналіз за системою F груп крові (табл. ). Одним з факторів незбалансованості є особливості генотипів плідни-ків. Так, в лінії Суддина 1698624 спостерігається перевищення фактичної кількості гетерозигот FV над теоретичною і, відповідно, знижена кількість гомозигот. Це по-в’язано з гомозиготністю родоначальника за алелем V, що виключає можливість формування у потомства гомозигот FF і не забезпечує утворення адекватної теоретично очікуваній кількості гомозигот VV, оскільки практич-но у всіх популяціях худоби частота алелю F значно більша, ніж алелю V.
2. Генетична структура деяких популяцій худоби за системою EAF
Група тварин, порода |
n | Частоти алелів | Частоти генотипів (фактичні/очікувані) | c2
F | V | FF | FV | VV
Лінія Суддина, україн-ська чорно-ряба молочна | 57 | 0,395 | 0,606 | 0,000
0,156 | 0,789
0,478 | 0,211
0,367 | 24,196
Агрофірма «Наукова», голштинська чорно-ряба | 452 | 0,853 | 0,147 | 0,718
0,728 | 0,270
0,251 | 0,012
0,022 | 2,654
Племзавод «Чайка» україн-ська чорно-ряба молочна | 396 | 0,910 | 0,090 | 0,850
0,828 | 0,120
0,164 | 0,030
0,008 | 28,315
Лінія Імпрувера, укра-їн-ська червоно-ряба молочна | 99 | 0,929 | 0,072 | 0,867
0,862 | 0,123
0,133 | 0,010
0,005 | 0,537
ДПЗ «Світанок», укра--їн-ська червоно-ряба молочна | 173 | 0,806 | 0,194 | 0,792
0,650 | 0,028
0,313 | 0,180
0,038 | 143,41
ДПЗ «Тростя-нець», укра-їн-ська червоно-ряба молочна | 493 | 0,790 | 0,210 | 0,735
0,624 | 0,110
0,332 | 0,155
0,044 | 220,30
Отже, відсутність генної рівноваги в популяціях є закономірним явищем для сільськогосподарських тварин, а модель Харді-Вайнберга при їх оцінці має істотні обмеження, пов’язані насамперед з тим, що кількість плідників, як правило, у багато разів менша від кількості самок.
Аналіз генофонду 4 порід великої рогатої худоби за поголів’ям бугаїв-плідників (табл. 3) свідчить про те, що найвищою консолідованістю характеризуються чорно-ряба голштинська і українська чорно-ряба молочна породи, значно нижчим – червоно-ряба голштин-ська і українська червоно-ряба молочна породи.
Імуногенетичний аналіз на рівні заводських стад показав, що для української червоно-рябої молочної породи характерна нижча консолідованість порівняно з української чорно-рябої молочною: за системою ЕАВ по 5 стадах української червоно-рябої молочної породи Са=0,033, по 3 стадах української чорно-рябої молочної породи Са=0,100. Це обумовлюється тим, що у генофонді української червоно-рябої молочної породи поєднується різнорідний спадковий матеріал двох досить контрастних вихідних порід – симентальської і червоно-рябої голштинської, що визначає вищу генетичну різно-маніт-ність і нижчу консолідованість породи.
3. Структура деяких порід молочної худоби за алелями системи ЕАВ |
Породи
Алелі | Українська червоно-ряба молочна n=338 | Українська чорно-ряба молочна n=911 | Червоно-ряба голштинська n=178 | Чорно-ряба голштинська n=438
b | 0,061 | 0,238 | 0,073 | 0,079
BGKE'G'O'G" | 0,010
BGKE'O' | 0,031 | 0,004 | 0,022 | 0,007
BO | 0,028 | 0,011 | 0,028 | 0,005
BOY | 0,030 | 0,019 | 0,078 | 0,033
BOYD' | 0,010 | 0,015 | 0,036 | 0,032
GYD' | 0,088 | 0,019 | 0,028 | 0,022
GYE'Q' | 0,084 | 0,145 | 0,107 | 0,261
OI'Q' | 0,027
OJ'K'O' | 0,033 | 0,019 | 0,087 | 0,092
YA'Y' | 0,149 | 0,001 | 0,031 | 0,015
G'G" | 0,065 | 0,058 | 0,033 | 0,016
I' | 0,036 | 0,014 | 0,008
O' | 0,025 | 0,007 | 0,017 | 0,004
Ca | 0,058 | 0,098 | 0,049 | 0,102
Таким чином, генетична консолідованість порід і заводських стад ви-значається кількома факторами. Основні з них – це особливості генеало-гіч-ної структури породи, спорідненої групи чи стада, чисельність поголів’я. Роз-галу-жена генеалогічна структура, велике поголів’я сприяє збіль-шенню гене-тичної різноманітності і зниженню консолідованості популяції.
Прикладом застосування кількох систем груп кровi для оцiнки генетичної ситуації може бути аналіз генофонду заводських стад свиней (табл. 4), в яких виявлено 5 алелів системи Е і 4 алелі системи L. Якщо за рівнем поліморфності ці дві системи близькі, то консолідованість стад за системою Е в 1,3…3,3 рази нижча, ніж за системою L. Фактична гомозиготність за системою Е у всіх стадах суттєво нижча від теоретично очікуваної (Н/Са=0,474…0,876). За системою L по стадах великої білої породи відмінності між Н і Са є дуже невеликими (Н/Са1), в стадах порід ландрас, дюрок і української м’ясної Н значно нижче Са. Різноспрямованість генетичних процесів при їх оцінці за різними генетичними системами відзначена С.М. Корінним і В.М. Балацьким (2001), які пояснюють це різною природою і особливостями розташування маркерних локусів.
4. Генетична структура стад свиней за системами Е та L груп крові |
Порода і господарство
Велика біла |
ландрас, |
дюрок, | українська м’ясна
Але-лi і показ-ники | «Світа-нок», n=790 | «Велика Бурiмка», n=485 | «Старий Коврай», n=229 | «Лiтин-ський», n=304 | «Васи-лiвка», n=174 | «Кали-тян-ський», n=523 | «Київ-сь-кий», n=378 | ДГ Інсти-туту селекції пшениці, n=187
Система E
aeg | 0,111 | 0,206 | 0,255 | 0,153 | 0,365 | 0,137 | 0,070 | 0,116
bdf | 0,026 | 0,013 | 0,000 | 0,000 | 0,011 | 0,000 | 0,000 | 0,000
bdg | 0,245 | 0,186 | 0,159 | 0,253 | 0,216 | 0,288 | 0,212 | 0,303
edf | 0,278 | 0,239 | 0,249 | 0,309 | 0,141 | 0,286 | 0,340 | 0,391
edg | 0,340 | 0,356 | 0,336 | 0,285 | 0,267 | 0,290 | 0,366 | 0,183
Ca | 0,266 | 0,261 | 0,265 | 0,264 | 0,271 | 0,268 | 0,299 | 0,292
H | 0,233 | 0,184 | 0,166 | 0,217 | 0,172 | 0,228 | 0,206 | 0,214
Н/Са | 0,876 | 0,703 | 0,626 | 0,822 | 0,636 | 0,850 | 0,689 | 0,734
Система L
adhi | 0,107 | 0,130 | 0,026 | 0,003 | 0,055 | 0,218 | 0,567 | 0,287
adhj | 0,003 | 0,000 | 0,108 | 0,037 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000
bcgi | 0,787 | 0,870 | 0,721 | 0,753 | 0,945 | 0,440 | 0,340 | 0,506
bdfi | 0,104 | 0,000 | 0,145 | 0,207 | 0,000 | 0,342 | 0,093 | 0,207
Ca | 0,642 | 0,774 | 0,553 | 0,611 | 0,896 | 0,358 | 0,446 | 0,381
H | 0,621 | 0,763 | 0,520 | 0,551 | 0,939 | 0,222 | 0,249 | 0,150
Н/Са | 0,968 | 0,986 | 0,939 | 0,902 | 1,048 | 0,619 | 0,558 | 0,393
Визначення генетичної диференціації між популяціями тварин. Застосування груп крові для оцінки диференціації порід коней (табл. 1) показує, що алелi системи D груп крові ad i dghm є типовими для росiйської ваговозної породи i шетландського понi, а у верхових порiд переважають алелі cegm i cgm. Імуногенетичну схожість цих порід характеризує дендрограма (рис. 1).
У чотирьох молочних порід великої рогатої худоби (табл. 3) встановлені як спільні, так і специфічні риси їх генофонду. У всіх порід знайдені алелі BOY, BOYD', GYD', GYE'Q', OJ'K'O'. Разом з тим, в генофонді української червоно-рябої молочної породи є алелі BGKE'G'O'G", BGKO', OI'Q', TB'P', характерні для сименталів і монбельярдів.
Рис. 1. Дендрограма генетичних відмінностей між породами коней
за системою D груп крові
За дендрограмою (рис. 2) найбільшу імуногенетичну схожість мають чорно-рябі і червоно-рябі голштини, а найспецифічніша українська червоно-ряба молочна порода.
Рис. 2. Дендрограма генетичних відмінностей між породами молочної худоби
Найменша імуногенетична відмінність між стадами чорно-рябої худоби (табл. 5) плем-заводів «Чайка» і «Дзвінкове», які належать до київського внутрі-пород-ного заводського типу української чорно-рябої молочної породи, а також між агрофірмою «Наукова» і племзаводом «Селекціонер», на формування генофонду якого значно вплинули голландські плідники.
Оцінка диференціації заводських стад української червоно-рябої молочної породи також свідчить, що на міжстадні відмінності суттєвий вплив має структуризація породи за регіональними типами. Найвищою схожістю характе-ризуються племзаводи «Христинівський» і «Коробів-ський», які належать до центрального внутріпородного типу (табл. ).
5. Коефіцієнти відмінності (%) між стадами чорно-рябої худоби
№ п/п | Стада | 1 | 2 | 3 | 4
1 | Агрофiрма «Наукова»–
2 | Племзавод «Чайка» | 40,35–
3 | Племзавод «Селекцiонер» | 29,96 | 37,75–
4 | Племзавод «Дзвiнкове» | 44,46 | 29,57 | 45,80–
6. Коефіцієнти відмінності (%) між стадами
української червоно-рябої молочної породи
№ п/п | Племзаводи | 1 | 2 | 3 | 4 | 5
1 | «Свiтанок»
2 | «Тростянець» | 35,44
3 | «Христинiвський» | 37,22 | 38,19
4 | «Коробiвський» | 36,45 | 36,25 | 29,79
5 | «Білорічицький» | 51,34 | 52,94 | 53,56 | 52,02
За системами Е та L груп крові в стадах свиней простежується диференціація за обома локусами (табл. 4).
В системі Е найбільші відмінності виявлені за частотою алелів edf, edg, а в системі L – adhi, bcgi. За розподілом алелів системи Е міжпородні відмінності приблизно такого ж порядку, як і міжстадні у великій білій породі, за винятком алелю aeg, частота якого в породі дюрок в 1,6…5,2 разів нижча, ніж в стадах великої білої породи. За системою L стада спеціалізованих м’ясних порід мають в 1,7…189 разів вищу частоту алелю adhi і в 1,3…2,8 разів нижчу алелю bcgi.
Отже, у всіх видів тварин оцінка імуногенетичної диференціації деталізує уявлення про специфічні особливості порід і їх філогенетичні зв’язки.
ІМУНОГЕНЕТИЧНЕ МАРКІРУВАННЯ ГЕНОТИПІВ
І ФОРМУВАН-НЯ СТРУКТУРИ ПОРІД
Застосування генетичних маркерів при формуванні структури заводських порід. Аналіз структури за системою ЕАВ заводських стад української червоно-рябої молочної породи свідчить про їх істотну диференціацію за маркерами голштинської породи: у племзаводі «Світанок» найбільш розповсюджений алель YA'Y', у племзаводах «Тростянець» і «Коробівський» – OJ'K'O', племзаводі Христинівський – алель GYD' і племзаводі «Білорічиць-кий» – алель GYE'Q'. З маркерів симентальської породи найбільш розповсюджений у всіх стадах алель OI'Q'.
На структуризацію породи впливає інтенсивне використання плідників-лідерів, особливо родоначальників ліній. Спiльним для всiх лiнiй української червоно-рябої молочної породи є переважне насичення спадковим матерiалом родоначальників, в зв’язку з чим симентальські i монбельярдські маркери мають невисоку частоту: в лінії Імпрувера 0,087, Хановера – 0,061, Динаміка – 0,057, Нагіта – 0,032, Чіфа – 0,073, С’юпріма – 0,073 і Кавалера – 0,045. Оскільки ці алелі маркірують спадковий ма-те-рі-ал, адаптований до мiсцевих умов, бажано їх збереження в генофонді породи.
Можна вiдзначити дивергенцію лiнiї Iмпру-вера на двi гiлки, що мар-кi-руються альтернативними ЕАВ-алелями родоначальника: GYD' i YA'Y'. Імуногенетичний аналiз оцiнки синів Імпрувера за якiстю нащадкiв показав, що серед 29 його синiв 12 були носiями алелю GYD' i 17 – алелю YA'Y'. Переважали ровесниць за показником кiлькостi молочного жи-ру за 305 днiв лактацiї дочки 9 з 12 продовжувачiв з алелем GYD' (75 %) i 12 з 17 про-дов-жувачiв з алелем YA'Y' (71Генотипи найкращих плiдникiв-полiпшувачiв Мра--мора 9630 (GYD'/OI'Q'), Експоната 6485 (YA'Y'/OI'Q'), Iзотопа 1760 (YA'Y'/I'), Iрадiя 8775 (YA'Y'/OI'Q') маркiруються одним з алелiв Iмпрувера (GYD' чи YA'Y') i але-лями, характерними для генофонду симентальської породи.
Встановлено, що алель GYD' маркірує генотип бугая Агро Акрес Маквіз Неда 290516 (батько Імпрувера), а також його дочок (напівсестер Імпрувера), які стали матерями 10 плідників, що використо-вувались при створенні української червоно-рябої молочної породи. Про селекційну цінність спадкового матеріалу, що маркірується цим алелем, свідчить те, що середня продуктивність цих корів склала 9853±247 кг молока за 305 днів лактації з вмістом жиру в молоці 3,99±0,08%.
При формуванні генетичної структури породи важливим є визначення кращого спадкового матеріалу, яке грунтується на комплексній оцінці тварин з використанням імуногенетичної інформації, прикладом якої може бути аналіз генотипу бугая Мрамора 9630. Від батька, Імпрувера 333471, Мрамор успадкував алель ЕАВ-системи GYD', а від матері, симентальської корови Мороки – алель OI'Q'. Визначення продуктивності його дочок в племзаводі «Тростянець» залежно від успадкованого ними батьківського алелю (табл. 7) свідчить, що при відсутності істотних відмінностей за надоєм і жирномолочністю у носіїв різних алелів була різнонаправленою кореляція між цими ознаками, що пов’язано з певними конститу-цiо-нальними вiдмiнностями мiж даними групами тварин. Цей аналіз підтверджує припущення про зчеплення з локу-сом EAB генiв-модифiкаторiв, якi визначають фомування морфо-фiзiо-логiч-них особ-ли--востей тварин (Мисостова Н.В., Винничук Д.Т., Подоба Б.Е., 1974).
7. Імуногенетичний аналіз генотипу бугая-плідника Мрамора 9630
Показники | Дочки з алелем GYD', n=17 | Дочки з алелем OI'Q', n=19
Надій за 305 днів
І лактації, кг |
4413±180 |
4358±194
Вміст жиру, % | 3,83±0,05 | 3,81±0,05
Кореляція між надоєм і вмістом жиру– |
0,347 |
0,042
Імуногенетичний моніторинг при збереженні генофонду локальних і малочисельних порід. Аналіз еволюції алелофонду стада сірої української худоби дослідного господарства «Полива-нівка» за системою ЕАВ показав, що імуногенетичний моніторинг дозволяє скласти уявлення про гене-тичні зміни в генофонді аборигенних порід під впливом природного і штучного добору.
Коефiцiєнт гомозиготностi у стадi послідовно зростав: у 1975 р. – 0,053, у 1985 р. – 0,078 і в 1997 р. досяг 0,109, що свiдчить про зниження генетичної різноманітності стада, хоч воно ще зберігає досить вагомий резерв мінливості. В ньому переважна більшість тварин гетеро-зиготнi за системою В груп кровi, при цьому багато з них є носiями специфiчних для сiрої української породи алелiв, які в деяких генотипах поєднуються (Зайка 2556 – BIQTI' / OA'D'G', Пєвунья 3552 – BYA'P'Y'/BIQTI', Бродна 3001 – OA'D'G'/ BGKQE'G'O'G", Тройка 3662 – PQTE'B'' / OI'Q'G'').
Оцінка генетичної ситуації в стаді однозначно вказує на те, що на сучасному етапі роботи з породою головними завданнями слід вважати збереження її чистоти, не допускаючи неконтрольованих схрещувань, і підтримання високого рівня генетичної різноманітності.
Збереженню генофонду породи при оптимізації її чисельності сприяє створення нового генофондного стада в господарстві Києво-Печерської Лаври «Мартусівське» шляхом добору племінного матеріала з врахуванням генетичних маркерів у племзаводі «Поливанівка». В цьому стаді впроваджується система нуклеарного розведення, одним з елементів якої є використання імуногенетичних маркерів при доборі і підборі.
Імуногенетичний аналіз стада білоголової української худоби в племзаводі «Антоніни» показав значне насичення породи фактором V, що є однією з рис, притаманних більшості локальних порід. За системою ЕАВ в породі чітко простежується досить висока частота алелів BGT2GB, BGI1OTYGQ, YY, які, за данними В.Я. Мещерякова (1968), складали основний алелофонд стада. Носієм алелів BGT2GB і BGI1OTYGQ є бугай Сигнал 721, від якого на Хмельницькому племпідприємстві накопичено близько 4 тис. доз сперми. У бугая Злака 673 є алель BGT2GB. Оскільки ці плідники є синами Часа 59, закладка і подальший розвиток цієї спорідненої групи під імуногенетичним контролем сприятиме збереженню генофонду білоголової української худоби.
ВИСНОВКИ
.
Поліморфізм еритроцитарних антигенів у різних видів тварин підпорядковується закону гомологічних рядів спадкової мінливості, за М.І.Вавіло-вим. Тому розроблені на поголів’ї одного виду концептуальні і методичні підходи до використання груп крові в племінній роботі доцільно застосовувати щодо інших видів. Поліморфність генетичних систем груп крові різних видів відбиває загальну поліморфність геному виду, яка є джерелом генетичної мінливості як основи для природної пластичності і ефективної селекції, що обгрунтовується підвищеною поліморфністю систем груп крові видів, які мають більшу кількість порід і світове поголів’я.
.
На популяційному рівні найбільш адекватну оцінку генетичної ситуації і спрямованості генетичних процесів дає аналіз генофонду багатоалельних систем груп крові, які дозволяють оцінити генетичну мінливість генофонду популяцій, визначити міжпопуля-ційну диференціацію, а в багатьох випадках ідентифікувати спадковий матеріал різних порід.
. При оцінці генетичної ситуації в популяціях сільськогосподарських тварин за коефіцієнтом гомозиготності (Са) та ступенем гомозиготності (Н) можливість деталізувати уявлення про спрямованість генетичних процесів і напрям добору дає визначення відношення фактичної гомозиготності до теоретичної (Н/Са).
.
При застосуванні моделі Харді-Вайнберга при оцінці популяцій сільськогосподарських тварин необхідно враховувати, що закономірною є їх незбалансованість. Це пов’язано з тим, що кількість плідників, як правило, в багато разів менша від кількості маток, і порушення генної рівноваги у багатьох випадках обумовлена оригінальністю генотипу плідника, що інтенсивно використовується, за тим чи іншим локусом, а не селекційною нерівноцінністю альтернативних генотипів потомства.
.
В досліджених популяціях коней висока схожість за системою D груп крові виявлена між російською ваговозною породою і шетландським поні (Кв=30шетландським поні і гуцульською породою (Кв=33; у свиней стада м’ясних порід мають диференційований генофонд за системою L груп крові відносно стад великої білої породи: за окремими алелями по деяких стадах відмінності частот досягають 189 разів. Таким чином, міжпородна диференціація сільськогосподарських тварин за багатоалельними системами груп крові у деяких випадках співпадає з диференціацію їх за напрямами продуктивності, що є одним з генетичних механізмів зв’язків між генами груп крові і генами, які беруть участь у формуванні ознак продуктивності.
.
Перспективний напрям використання генетичних маркерів у селекційному процесі – пошук генетичних зв'язкiв з алелями полі-морфних систем груп кровi тих ознак тварин, якi визначають їх селекцiйнi особливостi за конституцiйним типом. До таких ознак можна віднести напрям продуктивності; в досліджених популяціях коней ваговозний напрям продуктивності і відповідний йому тип маркірується алелем Ddghm, у досліджених порід свиней можна відзначити як маркер м’ясного напрямку продуктивності алель Ladhi. Результати аналізу генотипу напівкровного за голштинською породою бугая-плідника Мрамора 9630 підтверджують перспективність застосування з цією метою системи В груп крові.
.
Основним принципом використання генетичних маркерів у формуванні генетичної структури популяцій тварин, що селекціонуються, є контроль насичення їх маркерами бажаного спадкового матеріалу. При розведенні заводських порід таким матеріалом є спадковість видатних за продуктивністю тварин, родоначальників ліній і споріднених груп, при збереженні генофонду локальних порід – гени, що визначають специфіку породи і високу ступінь генетичної мінливості в ній. В лінії Імпрувера української червоно-рябої молочної породи встановлена селекційна цінність спадкового матеріалу, що маркірується EAB-алелем GYD'.
.
При розведенні локальних порід імуногенетичний аналіз дає уявлення про генетичні процеси, що відбуваються в генофондних стадах в зв’язку з обмеженістю їх генофонду. Імуногенетичні методи доцільно застосувувати при проведенні селекційної роботи з метою збереження спадкової мінливості в локальних і малочисельних породах.
.
Систему імуногенетичного моніторингу в скотарстві доцільно впроваджувати в племінну роботу по консолідації і вдосконаленню створених в Україні порід шляхом комплексної оцінки племінного матеріалу, добору та спрямованого підбору. Пропонується принципи імуногенетичного моніторингу використовувати при застосуванні генетичних маркерів в конярстві і свинарстві.
.
При формуванні генеалогiчної структури новостворе-них порiд доцільно проводити iмуногенетичну оцiнку генотипiв родоначальникiв і продовжувачiв лiнiй та аналiз результатiв пiдбору. Використання iмуногенетичної iнформацiї в селекцiйному процесi слід базувати на принципi насичення популяцiй маркерами бажаного спадкового матерiалу.
СПИСОК ОСНОВНИХ ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1.
Подоба Б.Є., Стоянов Р.О. Маркірування бажаних генотипів і формування структури порід // Генетико-селекційний моніторинг у молочному скотарстві. – К.: Аграрна наука, 1999. – С. 47-54.
2.
Стоянов Р.О. Проблеми дослiдження i збереження генофонду сiрої укра-їнської худоби // Вiсник Бiлоцеркiвського державного аграрного унi-вер-ситету: Зб. наук. праць. – Вип. 4 – Ч. 1. – Бiла Церква, 1998. – С. .
3.
Ефименко М.Я., Подоба Б.Е., Стоянов Р.А. Проблемы породо-образовательного процесса в животноводстве // Вiсник аграрної науки. -– 1999. -– № 5. – С. .
4.
Стоянов Р.О. Використання маркерів груп крові для оцінки генетичної диференціації новостворених порід // Розведення і генетика тварин: Міжвід. темат. наук. зб. – Вип. 31-32. – К.: Аграрна наука, 1999. – С. .
5. Агапова Є.М., Стоянов Р.О. Ефективність застосування різних сис-тем груп крові для оцінки генофонду свиней // Аграрний вісник Причор-но-мор’я: Зб. наук. праць. – № 3 (6). – Ч. ІІІ. – Одеса, 1999. – С. .
6.
Білоголова українська порода – резерв спадкового матеріалу, адаптова-ного до умов України / Кураш В.Г., Булка В.М., Кругляк А.П., Подоба Б.Є., Стоянов Р.О. // Розведення і генетика тварин: Міжвід. темат. наук. зб. – Вип. 31 – 32. – К.: Аграрна наука, 1999. – С. .
7. Дослідження генофонду чорно-рябої худоби за групами крові / Голубчук Ю.І., Демчук М.П., Стоянов Р.О., Заблудовський Є.Є., Жмур А.Й. // Науковий вісник Львівської державної академії ветеринарної медицини ім. жиць-кого. – Вип. . – Ч. 1. – Львів, 1999. – С. .
8.
Зубець М.В., Подоба Б.Є., Стоянов Р.О. Еволюція генофонду стада племзаводу "Тростянець" за групами крові // Науковий вiсник Нацiонального аграрного унiверситету. – К., 2000. – Випуск 21. – 2000. – С. .
9.
Подоба Б.Є., Стоянов Р.О. Використання імуногенетики в селекції тварин // Вiсник аграрної науки. -– 2000. -– № 12. – С. 94-95.
10.
Імуногенетична оцінка племінних ресурсів симентальської худоби в Україні / М.В. Зубець, Г.Т. Шкурин, Б.Є. Подоба, Р.О. Стоянов // Проблеми розвитку тваринництва: Міжвід. темат. зб. наук. праць. – К.: Аграрна наука, 2000. – Вип. 2. – С. 54-56.
11. Імуногенетична характеристика коней гуцульської породи / Стоянов Р.О., Осадча Л.В., Головач М.Й., Попадюк С.С. // Розведення і генетика тварин: Міжвід. темат. наук. зб. – Вип. 33.– К.: Аграрна наука, 2000.– С. 143-148.
.
Стоянов Р.О. Інформаційний підхід до визначення бажаного типу // Методичні рекомендації по визначенню бажаного типу племінних тварин в скотарстві. – К.: Видавничий центр НАУ, 2000. – С. 24-28.
13.
Подоба Б.Є., Стоянов Р.О., Кругляк А.П. Сучасний стан та перспективи збереження генофонду сірої української худоби // Біотехно-ло-гічні, селекційні та організаційні методи відтворення, зберігання і вико-ристання генофонду тварин: Зб. наук. пр. наук.-вироб. конф. – К.: БМТ, 1997. – С. 198-199.
14. Стоянов Р.О. Иммуногенетический анализ некоторых пород лоша-дей Украины // Конкурентноспособное производство продукции животно-вод-ства в Респуб-лике Беларусь: Сб. работ междунар. науч.-произв. конф. – Часть ІІ. – Брест: Изд-во С. Лаврова, 1999.– C. 66-67.
15. Jefimenko M., Podoba B., Stojanov R. Ekologisch-genetische Aspekte der Erhaltung und razionaler Nutzanwendung der Zuchetressourcen von TierehIII Symposium Ukraine – Цsterreich. Landwirtschaft: Wissenschaft und Praxis. – Tschernivci, 2000 – P. 48.
В публікаціях у співавторстві з М.Я. Єфіменком, Б.Є. Подобою, М.В. Зубцем, А.П. Кругляком, Л.В. Осадчою, М.Й. Головачем, С.С. Попа-дюк, Ю.І. Голубчуком, М.П. Демчуком, Є.Є. Заблудовським дисертантом проведений аналіз імуногенетичних матеріалів, визначена роль генетичних маркерів у вирішенні завдань селекції та розведення тварин. В статті у співавторстві з Є.М. Агаповою – аналіз генофонду свиней племзаводів Черкаської, Сумської, Вінницької, Київської областей.
Стоянов Р.О. Імуногенетична оцінка племінних ресурсів сільськогосподарських тварин. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.15-генетика. – Інститут розведення і генетики тварин УААН, с. Чубинське Київської області, 2001.
Дисертаційна робота присвячена застосуванню груп крові в генетичному аналізі і селекції сільськогосподарських тварин.
Обговорюється еволюційна і генетико-селекційна роль поліморфізму еритроцитарних антигенів на прикладі 3 видів тварин – великої рогатої худоби, коней і свиней.
Розглядаються питання імуногенетичної оцінки консолідації генофонду порід і стад сільськогосподарських тварин. Оцінена між- та внутріпородна диференціація популяцій сільськогосподарських тварин за системами груп крові.
На прикладі української червоно-рябої молочної
