УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
ІНСТИТУТ РОЗВЕДЕННЯ І ГЕНЕТИКИ ТВАРИН
ШЕХОВЦОВ СЕРГІЙ ЮРІЙОВИЧ
УДК 636.2.082:591.3
ПРОЯВИ І ЗНАЧЕННЯ ГЕТЕРОЗИСУ ПРИ ТРАНСПЛАНТАЦІЇ
ЕМБРІОНІВ ВЕЛИКОЇ РОГАТОЇ ХУДОБИ
03.00.15 - генетика
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Чубинське - 2005
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Харківському національному університеті ім. В.Н.Каразіна Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник доктор біологічних наук, професор,
академік АН ВШ
Шахбазов Валерій Гайович, професор
кафедри генетики і цитології Харківського
національного університету ім.В.Н.Каразіна
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук,
доцент Димань Тетяна Миколаївна
зав. кафедри екотрофології
Білоцерківського державного аграрного
університету Міністерства аграрної
політики України
кандидат біологічних наук
Ковтун Світлана Іванівна
зав. лабораторії клітинної інженерії
Інституту розведення і генетики
тварин УААН
Провідна установа: Національний аграрний університет Кабінету Міністрів
України, кафедра генетики тварин і
біотехнології, м. Київ
Захист відбудеться ” 27 ” квітня 2005 року о ” 13 ” годині
на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 27.355.01 Інституту розведення і генетики тварин УААН за адресою: 08321, Київська область, Бориспільський район, с. Чубинське, вул. Погребняка, 1.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту розведення і генетики тварин УААН.
Автореферат розісланий ” 25 ” березня 2005 року
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Ю.В.Мільченко
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. На задоволення потреб населення в молочних продуктах спрямовується розвиток молочного скотарства України, найважливішою умовою якого є підвищення генетичного потенціалу худоби і його ефективна реалізація. Вирішення цього завдання передбачається сучасними науковими розробками з генетики, селекції і біотехнології (Зубець М.В., Буркат В.П., Мельник Ю.Ф. та ін., 1997; Буркат В.П., Єфіменко М.Я., Подоба Б.Є. та ін., 2003).
Застосування біотехнологічних методів відтворення великої рогатої худоби, зокрема трансплантації ембріонів, переважно розглядається з точки зору вирішення проблеми масового відтворення, тиражування тварин бажаного типу, зниження інтервалів між поколіннями (Christensen L., 1991; Эрнст Л.К., Сергеев Н.И., 1989; Bono G. et al., 1991; Nakajima A. et al., 1992; Rusiol B., Rusiol C., 1993; Rodrigues et al., 1994; Буркат В.П., 1996). Заслуговує на увагу комплексний підхід до цієї проблеми з врахуванням біологічних і генетичних ефектів.
При цьому слід зазначити, що трансплантацію ембріонів треба віднести до методів генетичної, клітинної інженерії, оскільки цей метод не змінює молекулярного і поживного складу продукції тваринництва і дозволяє значно прискорити розмноження цінних генотипів тварин, зокрема цінних гетерозисних генотипів першого покоління. Враховуючи це, метод трансплантації ембріонів заслуговує поглибленого аналізу, в якому, зокрема, доцільно розглянути прояв гетерозису, що ефективно підвищує продуктивність тварин та природа якого залишається нерозкритою (Хатт, ; Шахбазов В.Г., 2003).
Існує проблема схрещування порід молочної худоби, оскільки не всі молочні та молочно-м’ясні породи дають однаковий ефект та збільшення продуктивності потомства при їх схрещуванні між собою (Багрий Б.А., Спивак М.Г., 1989; Каци Г.Д. та ін., 2003; Пелехатий М.С., 1996). Прогнозування комбінаційної здатності при міжпородному схрещу-ванні є актуальною проблемою, у вирішенні якої може бути успішно використаний метод трансплантації ембріонів. Цим обґрунтовується актуальність досліджень щодо ефекту гетерозису та його проявів при трансплантації ембріонів великої рогатої худоби, які розглядаються у дисертаційній роботі.
Зв’язок з науковими програмами, планами і темами. Дослідження проведені відповідно до плану науково-дослідних робіт Інституту тваринництва УААН за темою „Розробити і удосконалити метод трансплантації ембріонів високоцінних корів для підвищення продуктивних якостей худоби” (номер державної реєстрації 0296U001922), та завдання Мінагрополітики України „Розробити і впровадити рекомендації по міжпородних пересадках з врахуванням інших факторів на приживлення свіжих, заморожених і розділених ембріонів великої рогатої худоби” (наказ № 2-21-Т від 14.02.1993).
Мета і задачі досліджень. Метою досліджень було вивчення проявів гетерозису при проведенні ембріопересадок, визначення шляхів викорис-тання гетерозисних ефектів для збільшення ембріопродуктивності корів-донорів, підвищення приживлюваності ембріонів у телиць-реципієнтів, стимуляції росту і розвитку телят-трансплантатів.
Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні завдання:
- вивчити ефективність гормональної суперовуляції залежно від породності корів-донорів та встановити, як при цьому проявляється ефект гетерозису;
- вивчити приживлюваність повноцінних ембріонів при їх пересадці телицям-реципієнтам по одному, а також по два, залежно від генотипних особливостей батьків зародків та реципієнтів;
- визначити закономірності взаємодії геномів матері і плода і вивчити вплив гетерозису на особливості росту і розвитку телят-трансплантатів;
- розробити систему використання неадитивної мінливості в системі генетичного моніторингу при трансплантації ембріонів великої рогатої худоби.
Об’єкт досліджень: генетичні засади ембріотрансплантації в системі розведення молочної худоби.
Предмет досліджень: закономірності прояву ефекту гетерозису за ембріопродуктивністю, приживлюваністю ембріонів при ембріопересадках, особливостями онтогенезу телят-ембріотрансплантатів.
Методи досліджень: генетичні – виявлення проявів комбінаційної здатності та гетерозису чистопорідних та помісних тварин; зоотехнічні – визначення живої маси, тривалості внутріутробного розвитку; популяційно-генетичний та імунологічний аналізи; біотехнологічні – визначення ембріопродуктивності корів-донорів за кількістю вилучених зародків, приживлюваності ембріонів; біометричні – визначення середніх величин, їх похибок, вірогідності одержаних результатів.
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше досліджені прояви гетерозису при трансплантації ембріонів великої рогатої худоби.
Одержані нові дані про рівень ембріопродуктивності корів-донорів, приживлення вилучених ембріонів, приросту телят-трансплантатів залежно від генотипних особливостей батьків та реципієнтів. В дослідах на великій кількості корів-донорів показано, що у помісей першого та другого поколінь виявляється ефект гетерозису за кількістю вилучених ембріонів. Встановлені прояви гетерозису щодо приживлюваності зародків, та у збільшенні приростів ембріотрансплантатів від помісних корів-донорів. Одночасно зафіксований негативний вплив помісних (гетерозиготних) реципієнтів на подальший розвиток їхнього приплоду.
Практичне значення отриманих результатів. Доведена ефективність використання проявів гетерозису при проведенні робіт з трансплантації ембріонів, що сприяє збільшенню кількості отриманих ембріонів та телят-трансплантатів, значному зниженню затрат на проведення робіт з трансплантації ембріонів. Результати досліджень широко застосовані у дослідному господарстві „Українка” Інституту тваринництва УААН. Лабораторія трансплантації дослідного господарства у 1989 році була визнана найкращою лабораторією в СРСР (срібна медаль ВДНХ СРСР). Матеріали наукових досліджень використовують у навчальному процесі Харківської державної зооветеринарної академії. За темою „Розробити і впровадити рекомендації по міжпородних пересадках з врахуванням інших факторів на приживлення свіжих, заморожених і розділених ембріонів великої рогатої худоби” (договір № 2-21-Т від 14.02.1993 року) підготовлені рекомендації, які затверджені Науково-технічною радою Мінагрополітики.
Особистий внесок здобувача. Спільно з науковим керівником розроблена концепція дослідження ефекту гетерозису при проведенні робіт з трансплантації ембріонів. Здобувачем організована лабораторія з трансплантації ембріонів у дослідному господарстві „Українка” ІТ УААН. проведені роботи з вилучення ембріонів, їх диференціації та ембріопересадок, проаналізовано матеріали дослідів, які опрацьовані методами варіаційної статистики.
Апробація результатів досліджень. Результати наукових експериментів заслуховувались на засіданнях кафедри генетики і цитології ХНУ, на щорічних науково-технічних Радах Мінагрополітики (1993-1997рр). Основні положення дисертації повідомлені та схвалені на науково-практичних конференціях в Харківській державній зооветеринарній академії „Проблеми зооінженерії та ветеринарної медицини” (2004); Харківському національному університеті – конференція 14–16 червня 2004р. „Каразінські природознавчі студії”; доповідь в Інституті тваринництва УААН (2004).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 5 робіт у фахових виданнях.
Структура дисертації. Дисертація викладена на 148 сторінках машинописного тексту і включає: вступ, огляд літератури, матеріал і основні методи досліджень, 4 розділи результатів досліджень, висновки і пропозиції виробництву. Містить 20 таблиць, 14 рисунків. Список використаної літератури нараховує 230 джерел, з них 82 іноземними мовами.
МАТЕРІАЛ І ОСНОВНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Експериментальна робота виконана у дослідному господарстві „Українка” Інституту тваринництва УААН протягом 1986-1998 рр. за загальною схемою (рис. 1).
В дослідженнях використані корови-донори ембріонів симентальської (С), чорно-рябої (ЧР), червоної степової (ЧС), айрширської (А) та лебединської порід (Л), їх помісей між собою та з голштинською (Г), швіцькою (Ш), монбельярдською (М) і червоною датською (ЧД) породами; з них за 415 вилучень отримано 5150 ембріонів; використано для ембріопересадок 1270 зародків; проведено 893 ембріопересадок, у тому числі 377 по 2 зародки у колатеральні роги матки реципієнтів; отримано 510 отелень, у тому числі 217 по двоє телят; отримано разом 655 телят-трансплантатів; використано телиць-реципієнтів в кількості 893 голови віком 15-18 місяців, живою масою 350-400 кг; телята-трансплантати в кількості 390 голів віком до 18 місяців у дослідах по вивченню особливостей індивідуального розвитку трансплантатів. Умови годівлі, догляду та утримання тварин в усіх дослідах відповідали санітарним та зоотехнічним вимогам. Всі етапи технології трансплантації ембріонів проводили згідно вимог „Інструкції по трансплантації ембріонів великої рогатої худоби”, (Москва, 1987).
Рис. 1. Загальна схема досліджень
Дослідження з ембріопродуктивності корів-донорів проведені на поголів’ї різних порід та помісей між ними (табл. 1).
Корів основного стада, перед використанням як донорів ембріонів, піддавали клінічному дослідженню, тобто акушерській та гінекологічній диспансеризації, при необхідності – лікуванню.
Корів-донорів обробляли гормональним препаратом американського виробництва у дозі 33 мг за загальноприйнятою чотириденною схемою, осіменяли три рази з інтервалом 12 годин без врахування феноменів тічки та охоти.
1. Обсяги досліджень щодо вивчення ембріопродуктивності корів-донорів різної породності
Порода, породність | Кількість вилучень ембріонів | Порода, породність | Кількість вилучень ембріонів
Ч????-???? | 49 | 1/2А 1/2С | 8
1/2ЧР 1/2Г | 84 | С???????????? | 12
1/4ЧР 3/4Г | 18 | 1/2С 1/2Г | 45
1/8ЧР 7/8Г | 14 | 1/2С 1/4А 1/4Г | 5
Ч?????? ??????? | 19 | 1/2С 1/8М 3/8А | 16
1/2ЧС 1/2Г | 25 | 1/4С 3/4М | 14
1/4ЧС 1/4Г 1/2ЧД | 13 | 5/16С 1/16М 1/8А 1/2Г | 16
Айрширська | 41 | Л?????????? | 31
1/2А 1/8С 3/8М | 5
При осіменінні використовували від 24 до 30 млн. живих сперміїв в дозі. Сперму вводили в тіло матки корови-донора. За результатами вилучень ембріонів оцінювали рівень суперовуляції у корів-донорів різних порід та прояви ефекту гетерозису у помісей цих тварин. У кожному випадку фіксували загальну кількість ембріонів.
Прояви ефекту гетерозису вивчалися за допомогою порівняння показників розвитку чистопородних і міжпородних помісних тварин – донорів і реципієнтів при трансплантації ембріонів, а також при взаємодії цих генотипів у період внутріутробного розвитку.
В дослідженнях, щодо прояву гетерозису при трансплантації, аналізували результати пересадок одного або двох ембріонів, при гомогенному і гетерогенному підборах, з врахуванням генотипів зародків і реципієнтів (табл. 2).
Приживлення ембріонів визначали спостереженнями за тваринами на протязі 2-3 місяців після пересадок ембріонів, потім ректальними перевірками реципієнтів на тільність. Перевірку усіх телят-трансплантатів, щодо достовірності їх походження за факторами груп крові, проводили у лабораторії генетики Інституту тваринництва УААН. При цьому, підтверджувалось походження теляти-трансплантата від бугая і корови-донора.
2. Схема і обсяги досліджень щодо приживлення ембріонів (кількість ембріопересадок)
Порода, поєднання порід | Пересадка одного ембріона | Пересадка двох ембріонів
підбір гомогенний | підбір гетерогенний | підбір гомогенний | підбір гетерогенний
1/2ЧР 1/2Г | 109 | 86 | 27 | 33
1/2ЧС 1/2Г | 30 | 38 | 24 | 81
1/2А 1/2Г | 8 | 40 | 5 | 26
1/2С 1/2Г | 69 | 90 | 68 | 54
1/2Л 1/2Ш | 15 | 31 | 0 | 59
Особливості індивідуального розвитку одержаних в результаті ембріопересадок телят вивчали за матеріалами зоотехнічного обліку щодо даних живої маси при народженні, а також в 6-, 12-, 18-місячному віці. Визначали тривалість їх внутріутробного розвитку, для чого враховували дату пересадки ембріонів і дату отелення реципієнта. За цими даними обчислювали тривалість тільності реципієнта. Величину періоду пренатального розвитку трансплантатів, яка відповідає величині внутріутробного розвитку звичайного приплоду великої рогатої худоби, розраховували за формулою:
tпр = tт + 7,
де tпр – величина періоду пренатального розвитку, днів;
tт – тривалість тільності реципієнта, днів.
Абсолютний середньодобовий приріст (D) розраховували за формулою:
D = Wt - Wo / t2 - t1,
де Wt і Wo – жива маса наприкінці і на початку періоду, г.;
t2 і t1 – вік в кінці і на початку періоду, днів.
Для встановлення впливу породності телиць-реципієнтів на приріст телят, що були отримані методом трансплантації ембріонів при приживленні різних за генотипами ембріонів, були проаналізовані такі варіанти поєднання генотипів: помісні батьки та чистопородні реципієнти (група І), помісний один із батьків, а другий та реципієнт чистопородні (група ІІ), батьки та реципієнт чистопородні (група ІІІ), чистопородні батьки, але помісний реципієнт (група ІV), чистопородний один із батьків, а другий та реципієнт помісні (група V), батьки та реципієнт помісні (група VІ).
Цифровий матеріал експериментальних досліджень опрацьовували методами варіаційної статистики, за М.О.Плохінським (1970)
РЕЗУЛЬТАТИ ВЛАСНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
Генетичний аналіз ембріопродуктивності корів-донорів. Одним із головних показників ефективності впровадження трансплантації на першому її етапі є спроможність корів-донорів різних порід проявляти високу реакцію на введення фолікулостимулюючого гормону. Велика кількість зрілих фолікулів, які овулюють водночас, дозволяє отримувати значну кількість ембріонів для подальшої роботи.
Нами отримані дані про вплив породи на кількість ембріонів, яку можна одержати від корови-донора за одне вилучення зародків (табл.3). Найбільшою ембріопродуктивністю відзначаються корови симентальської породи. Перевага сименталів над чорно-рябою і лебединською породами становить 2,2 і 1,8 ембріонів, тобто на 20,7 і 16,5% (Р<0,05). Симентальська, лебединська і чорно-ряба породи перевищують за цією ознакою айрширську і червону степову на 3,2 – 5,8 ембріони (Р<0,001).
3. Характеристика ембріопродуктивності корів-донорів
Порода або поєднання порід | Кількість вилучень | Отримано ембріонів | На одне вилучення
M±m | х | Cv
Ч????-???? | 49 | 518 | 10,6±0,5 | 3,50 | 33,0
1/2ЧР 1/2Г | 84 | 1089 | 13,0±0,4 | 3,66 | 28,2
1/4ЧР 3/4Г | 18 | 219 | 12,2±0,7 | 2,97 | 24,3
1/8ЧР 7/8Г | 14 | 278 | 19,9±0,8 | 2,62 | 13,6
Ч?????? ??????? | 19 | 137 | 7,2±0,5 | 2,17 | 30,2
1/2ЧС 1/2Г | 25 | 261 | 10,4±0,7 | 3,50 | 33,6
1/4ЧС 1/4Г 1/2ЧД | 13 | 131 | 10,1±0,6 | 2,16 | 21,4
Айрширська | 41 | 287 | 7,0±0,5 | 3,20 | 45,7
1/2А 1/8С 3/8М | 5 | 54 | 10,8±1,1 | 2,45 | 22,7
1/2А 1/2С | 8 | 116 | 14,5±1,3 | 3,67 | 25,3
С???????????? | 12 | 154 | 12,8±0,6 | 3,46 | 27,0
1/2С 1/2Г | 45 | 706 | 15,7±0,6 | 4,02 | 25,6
1/2С 1/4А 1/4Г | 5 | 76 | 15,2±1,0 | 2,23 | 14,7
1/2С 1/8М 3/8А | 16 | 315 | 19,7±0,7 | 2,80 | 14,2
1/4С 3/4М | 14 | 249 | 17,8±0,7 | 2,62 | 14,7
5/16С 1/16М 1/8А 1/2Г | 16 | 223 | 13,9±0,8 | 3,20 | 23,0
Л?????????? | 31 | 337 | 10,9±0,7 | 3,90 | 35,7
Як показало порівняльне вивчення ефективності суперовуляційної відповіді на гормональні обробки корів-донорів різних генотипів, спостерігається чітка тенденція збільшення кількості одержаних ембріонів у помісей.
У чистопородних в середньому на одне вилучення одержано по 9,7 ембріонів, а у помісей по 14,4, що на 4,7 ембріони (48,4%) більше.
Зокрема від помісей першого покоління айрширської і симентальської порід було отримано по 14,5 ембріона за одне вилучення, що в 2,1 рази більше, ніж від корів-донорів айрширської породи та на 13% більше, ніж від корів-донорів симентальської породи. З помісей симентальської, червоної степової та чорно-рябої порід з голштинською породою отримано ембріонів на 23%; 44% та на 23% більше, ніж від тварин чистих порід.
Підвищення кількості одержаних ембріонів від помісних корів-донорів у порівнянні з чистопородними донорами, є свідченням прояву репродуктив-ного гетерозису у цих тварин.
Коефіцієнт варіації більш високий у чистопородних тварин. Найбільшою мінливістю відзначається айрширська порода (Cv = 45,7). Помісі за цією ознакою більш консолідовані (Cv = 22,9).
Генетичні особливості приживлюваності ембріонів. Результативним показником трансплантації ембріонів є рівень приживлення зародків у телиць-реципієнтів.
Всього при трансплантації реципієнтам різної породності по одному ембріону проведено 516 пересадок і одержано 57,2% отелень або 293 теляти (табл.4).
4. Приживлення ембріонів в зв’язку з типом підбору донорів до реципієнтів (пересадка одного ембріона)
Порода реципієнтів | Підбір гомогенний | Підбір гетерогенний
кількість пересадок | кількість отелень | % | кількість пересадок | кількість отелень | % | ± до гомо-генного підбору
1/2ЧР 1/2Г | 109 | 59 | 54,1 | 86 | 56 | 65,1 | +11,0
1/2ЧС 1/2Г | 30 | 15 | 50,0 | 38 | 21 | 55,3 | +5,3
1/2А 1/2Г | 8 | 4 | 50,0 | 40 | 23 | 57,5 | +7,5
1/2С 1/2Г | 69 | 36 | 52,2 | 90 | 55 | 61,1 | +8,9
Разом | 216 | 114 | 52,8 | 254 | 155 | 61,0 | +8,2
1/2Л 1/2Ш | 15 | 7 | 46,7 | 31 | 17 | 54,8 | +8,1
Всього | 231 | 121 | 52,4 | 285 | 172 | 60,4 | +8,0
В середньому при гетерогенному підборі приживлюваність вище на 8,0% проти гомогенного підбору, що свідчить про прояв гетерозису за цією ознакою.
Найбільш високе приживлення ембріонів досягнуто у реципієнтів, які одержані від поєднання чорно-рябої худоби з голштинською породою – в середньому 59,6%, при гетерогенному підборі – 65,1%. У цих реципієнтів спостерігається найвищий гетерозисний ефект: перевага над гомогенним підбором досягає 11,0%.
На другому місці за цим показником були телиці-помісі симентальської породи – 56,7% в середньому, при гетерогенному підборі – 61,1%, що на 8,9% більше, ніж при гомогенному.
У реципієнтів-помісей червоної степової та айрширської порід, від схрещування з голштинськими плідниками, рівень приживлення склав в середньому 52,7% та 53,8%, з різницею між гетерогенним та гомогенним підборами 5,3% та 7,5% на користь гетерогенного підбору.
У реципієнтів-помісей, від схрещування лебединської породи з швіцькими плідниками, був зафіксований найнижчий рівень приживлюваності, який склав в середньому 50,8%, при гетерогенному підборі 54,8%, що на 8,0% більше, ніж при гомогенному.
При проведенні плідного осіменіння, двойневі отелення спостерігаються у 1-2% випадках. У молочному, а в більшій мірі у м’ясному скотарстві, основним завданням є одержання від кожної корови та статевозрілої телиці одного теляти за рік у визначений сезон з інтервалом між отеленнями не більше 365 діб. При використанні методу трансплантації ембріонів, вихід телят на 100 корів можна значно покращити шляхом пересадок по два ембріона одній телиці-реципієнту в різні роги матки (табл.5).
По два ембріони одному реципієнту було здійснено 318 пересадок і одержано 184 отелень. Це становить 57,9%, тобто на 0,7% більше, ніж при пересадці одного ембріона.
В середньому, пересадка двох ембріонів при гомогенному підборі дала на 0,4% вищий відсоток приживлення, а у чорно-рябої худоби на 5,1%, ніж при пересадці одного ембріони. Таким чином, трансплантація двох ембріонів виступає в деякій мірі стимулюючим фактором, природа якого подібна до гетерозисних ефектів.
Як і при проведенні пересадок по одному ембріону телиці-реципієнту, так і при пересадках по два, підтверджена закономірність та залежність ефективності приживлення помісних ембріонів від генотипів батьківських форм та реципієнтів.
Найвищі результати приживлюваності одержані для реципієнтів-помісей від схрещування голштинських плідників з чорно-рябою худобою – 61,7% в середньому, при перевазі гетерогенного підбору над гомогенним на 4,4%, як і при пересадці одного ембріона.
5. Приживлюваність ембріонів в зв’язку з підбором і генотипом реципієнта (пересадка двох ембріонів)
Генотипи реципієнтів | Всього реципіє-нтів | Отелилося реципієнтів | Народилося телят
всього | % до пересад-
жених | одинців | % до отелень | двоєн | % до народ-жених | всьо-го | на одно-
го реци-пієнта %
п і д б і р г о м о г е н н и й |
1/2ЧР 1/2Г | 27 | 16 | 59,2 | 4 | 25,0 | 24 | 85,7 | 28 | 103,7
1/2ЧС 1/2Г | 24 | 12 | 50,0 | 4 | 33,3 | 16 | 80,0 | 20 | 83,3
1/2А 1/2Г | 5 | 2 | 40,0 | 1 | 50,0 | 2 | 60,0 | 3 | 60,0
1/2С 1/2Г | 68 | 36 | 52,9 | 12 | 33,3 | 48 | 80,0 | 60 | 88,2
Разом | 124 | 66 | 53,2 | 21 | 31,8 | 90 | 81,1 | 111 | 89,5
п і д б і р г е т е р о г е н н и й |
1/2ЧР 1/2Г | 33 | 21 | 63,6 | 7 | 33,3 | 28 | 84,8 | 35 | 106,1
1/2ЧС 1/2Г | 81 | 47 | 58,0 | 18 | 38,3 | 58 | 71,6 | 76 | 93,8 | 1/2А 1/2Г | 26 | 16 | 61,5 | 5 | 31,3 | 22 | 84,6 | 27 | 103,8 | 1/2С 1/2Г | 54 | 34 | 63,0 | 12 | 35,3 | 44 | 81,5 | 56 | 103,7 | Разом | 194 | 118 | 60,8 | 42 | 35,6 | 152 | 78,3 | 194 | 100,0 |
Перевага гетерогенного підбору над гомогенним спостерігається і для реципієнтів інших породностей і в середньому вона складає 7,6%, тобто майже така ж як і при пересадці одного ембріона.
Телят-трансплантатів отримано у досліді 305, у тому числі 121 двійня, або 242 телят. З розрахунку на 100 використаних телиць-реципієнтів вихід телят склав 96 потомків, а на 100 тільних телиць-реципієнтів – 166.
Генетичні аспекти онтогенезу телят-трансплантатів. Онтогенетичні підходи щодо дослідження прояву гетерозисних ефектів при ембріотранс-плантації охоплюють морфогенетичний і постморфо-генетичний періоди індивідуального розвитку великої рогатої худоби.
Особливої уваги заслуговує морфогенетичний період, оскільки з ним пов’язана найвища активність генів, якими забезпечується фундаментальна закладка і розвиток основних функціональних систем організму. Для ембріон-трансплантації внутріутробний розвиток набуває особливої ваги, оскіль-ки до звичайних процесів взаємодії плода і організму матері додається специ-фіка взаємовідносин між організмом реципієнта і донорським ембріоном.
Ці взаємовідносини проаналізовані нами, за результатами ембріо-пере-садок по одному або по два ембріони, з врахуванням живої маси ембріо-транс-п-лантатів при народженні та тривалості пренатального розвитку (табл.6).
6. Тривалість пренатального періоду і жива маса
новонароджених ембріотрансплантатів залежно від
генотипу ембріонів і реципієнтів
Порода, генотип | n | Пренатальний період, днів | Жива маса, кг
ембріонів | реципієнтів | М±m | Сv | М±m | Сv
п е р е с а д к а о д н о г о е м б р і о н а
1/2ЧР 1/2Г | чорно-ряба | 39 | 274,5±0,9 | 2,0 | 28,7±0,3 | 6,5
1/2С 1/2Г | чорно-ряба | 39 | 276,7±0,7 | 1,6 | 30,6±0,4 | 8,2
1/2ЧС 1/2Г | червона степова | 41 | 277,8±0,9 | 2,1 | 29,5±0,3 | 6,5
1/2ЧР 1/2Г | червона степова | 45 | 281,5±0,9 | 2,1 | 29,2±0,4 | 9,2
1/2С 1/2Г | червона степова | 65 | 280,5±0,7 | 2,0 | 30,4±0,3 | 8,0
1/2ЧР 1/2Г | айрширська | 15 | 273,3±1,1 | 1,6 | 27,6±0,5 | 7,0
1/2С 1/2Г | айрширська | 21 | 274,1±0,7 | 1,2 | 28,2±0,5 | 8,1
1/2ЧР 1/2Г | симентальська | 38 | 280,5±0,6 | 1,3 | 29,4±0,4 | 8,4
1/2ЧР 1/2Г | симентальська | 37 | 282,3±1,0 | 1,9 | 30,4±0,4 | 8,0
1/2С 1/2Г | симентальська | 90 | 278,6±0,6 | 2,0 | 29,9±0,3 | 9,5
1/2ЧР 1/2Г | лебединська | 23 | 284,2±0,8 | 1,3 | 28,9±0,6 | 10,0
1/2ЧС 1/2Г | лебединська | 16 | 283,8±0,8 | 1,1 | 29,0±0,6 | 8,3
1/2С 1/2Г | лебединська | 36 | 285,4±0,8 | 1,7 | 31,6±0,5 | 9,5
п е р е с а д к а д в о х е м б р і о н і в
1/2ЧР 1/2Г | чорно-ряба | 16 | 273,0±1,0 | 1,5 | 22,7±0,4 | 7,1
1/2С 1/2Г | чорно-ряба | 17 | 280,0±0,9 | 1,3 | 23,5±0,3 | 5,3
1/2ЧС 1/2Г | червона степова | 8 | 260,7±1,1 | 1,2 | 20,5±0,3 | 4,1
1/2ЧР 1/2Г | червона степова | 9 | 269,3±0,9 | 1,0 | 22,8±0,3 | 3,9
1/2С 1/2Г | червона степова | 15 | 274,7±0,8 | 1,1 | 24,1±0,4 | 6,4
1/2С 1/2Г | симентальська | 20 | 268,9±1,1 | 1,8 | 23,6±0,3 | 5,7
1/2ЧР 1/2Г | симентальська | 11 | 272,5±0,9 | 1,1 | 23,9±0,4 | 5,6
1/2ЧР 1/2Г | лебединська | 14 | 268,3±1,0 | 1,4 | 20,8±0,3 | 5,4
1/2С 1/2Г | лебединська | 11 | 275,7±1,1 | 1,3 | 25,7±0,5 | 6,5
Найбільша тривалість тільності спостерігалась у реципієнтів лебединської і симентальської порід при гетерогенній пересадці - в середньому 284,5 днів і 281,4 днів. В середньому, у реципієнтів молочних порід цей показник на 5,6 днів менший і дорівнює 276,9 днів, та майже на 10 днів менша тривалість пренатального розвитку у реципієнтів айрширської породи (Р<0,001).
На 2-3 дні збільшена тривалість пренатального періоду при більшій гетерогенності ембріонів і реципієнтів. В середньому, при співпадінні породності донора і реципієнта, пренатальний період складав 277,0 днів проти 280,3 днів при гетерогенному підборі в межах аналогічних порід (Р<0,01).
При подовженні періоду тільності, як правило, дещо збільшується жива маса новонароджених телят, на яку найбільше впливає породність донорів ембріонів. Так, для симентальських корів–донорів жива маса трансплантатів складала в середньому 30,1 кг проти 29,0 кг для донорів чорно-рябої і 29,2 кг для червоної степової порід (Р<0,05).
Особливо помітний ефект такої взаємодії при двойневій тільності, за якої вона зменшується на 7,5 днів.
Це можна вважати проявом своєрідного фізіологічного гетерозису, який обумовлюється стимулюючим впливом взаємодії геномів спочатку ембріонів, а надалі плода з організмом реципієнта.
Одночасно зменшується і жива маса новонароджених телят.
При пересадці двох ембріонів і народженні двоєн, тривалість пренатального розвитку, як правило, зменшується і залежно від породних особливостей ембріона і реципієнта коливається від 260,7 днів (реципієнти і донори червоної степової породи) до 280,0 днів (реципієнти чорно-рябої, донори симентальської порід). При цьому зменшується мінливість внутріутробного періоду (Сv = 1,18 проти 1,69%), а також і живої маси телят (Сv = 5,52 проти 8,25%).
При народженні двоєн, зберігається закономірність щодо впливу гете-рогенності підбору донора і реципієнта: в середньому за тривалістю внутрі-утробного періоду відмінності досягають 6,6 днів, а за живою масою 1,4 кг.
Пренатальний період у двоєн зменшується в середньому на 7,5 днів (Р<0,01), найбільше на 12,8 днів у реципієнтів лебединської породи (Р<0,001) при практичній відсутності таких відмінностей у реципієнтів чорно-рябої породи (табл.7).
Отже, особливості взаємодії плода і реципієнта мають складну природу, яка обумовлюється ступенем гетерозиготності ембріонів і специфікою їх гетерогенності щодо реципієнта. Очевидно, гетерозис в ембріональний період виявляється з найбільшою ефективністю при збалансованій гетерогенності всіх складових компонентів цього ефекту.
7.Пренатальний період та жива маса
телят-ембріотрансплантатів одинців і двоєн
Генотип реципієнта | Телята одинці | Телята двойні
n | пренатальний період, днів | жива маса, кг | n | пренатальний період, днів | жива маса, кг
ЧР | 100 | 275,9±0,9 | 29,5±0,4 | 33 | 276,6±0,8 | 23,1±0,3
ЧС | 171 | 280,1±0,7 | 29,9±0,3 | 35 | 269,9±0,6 | 22,8±0,3
А | 53 | 273.6±1,0 | 29,0±0,5 | 16 | 266,4±1,1 | 22,7±0,5
С | 194 | 279,9±0,7 | 29,9±0,3 | 42 | 271,9±0,7 | 23,4±0,4
Л | 89 | 284,6±0,9 | 30,1±0,4 | 27 | 271,8±0,8 | 23,2±0,4
Разом | 607 | 279,4±0,8 | 29,8±0,3 | 153 | 271,9±0,7 | 23,2±0,3
Складна природа гетерозисних ефектів при ембріотрансплантації виявляється і при аналізі росту телят-трансплантатів до 18-місячного віку, залежно від гетерозиготності ембріонів і особливостей їх сполучення з генотипами реципієнтів (табл.8).
8. Прирости телят-трансплантатів в залежності від генотипів батьків ембріонів та телиць-реципієнтів (г)
Група | Зародок | Реци-пієнт | n | Віковий період
мати | батько | до 6 міс. | 6 – 12 міс. | 12 – 18 міс.
І | П | П | Ч | 13 | 600,4±6,4 | 814,7±5,1 | 721,9±8,9
ІІ | П | Ч | Ч | 60 | 615,4±7,2 | 799,1±6,7 | 503,6±6,8
ІІІ | Ч | Ч | Ч | 16 | 601,6±5,9 | 710,4±8,2 | 378,0±11,4
ІV | Ч | Ч | П | 50 | 560,3±5,8 | 593,7±6,7 | 563,6±7,2
V | П | Ч | П | 212 | 550,6±6,2 | 601,6±7,2 | 457,4±8,4
VІ | П | П | П | 39 | 429,8±6,7 | 352,2±9,3 | 403,8±6,7
Умовні позначення: П – помісні, Ч – чистопородні тварини
Найбільші прирости в усі вікові періоди зафіксовані в першій і другій групах. Їх перевага над аналогами за гетерогенністю підбору ембріонів до реципієнтів (четверта і п’ята групи) досягає в 6 – 12-місячному віці відповідно 221 г за добу або 37,2%, 198 г або 32,9% (Р<0,001). В середньому, перевага телят, яких одержали від чистопородних реципієнтів, була найбільшою в період від 6 до 12 місяців (на 259 г, або 50,2% при Р<0,001).
Виявилося, що прирости трансплантатів залежать також від гетерозиготності реципієнтів: при цьому більше позитивно впливає гетерозиготність ембріонів, а щодо реципієнтів, спостерігається перевага менше гетерозиготних, чистопородних реципієнтів (І, ІІ, ІІІ групи) проти гетерозиготних помісів (ІV, V, VІ групи).
Найбільш високий рівень гетерозису в період від 6 до 12 місяців ми пов’язуємо з адаптацією телят до негативних факторів утримання (перегрупування, зміна системи годівлі, та ін.).
Помітну різницю між групами можна пояснити тим, що у першій групі чистопородними були реципієнти, а помісними – батьківські форми, у четвертій групі навпаки, помісними були реципієнти, а чистопородними – батьківські форми, а в останній групі усі тварини були помісні. Для цього слід нагадати, що в помісних ембріонах чи дорослих тваринах, ми можемо спостерігати прояви ефекту гетерозису і цей ефект може ще посилюватися в тому випадку, коли помісними були обидві батьківські форми. Однак, нами було помічено, що коли і реципієнт є твариною, у якої виявляється ефект гетерозису, то цей ефект зменшується у нащадках.
Таким чином, помісний генотип ембріонів може позитивно впливати на життєздатність і приріст нащадків. Щодо генотипу реципієнтів, то він може впливати на потомство фізіологічним шляхом, через взаємодію хоріона з плацентою і цей вплив може бути різним.
При штучному осіменінні зафіксовані відмінності між телятами різної породності по живій масі в різні періоди росту тварин. Перевага помісей 6-, 12-, 18-місячного віку в середньому складала 1,7%, 29,7% та 4,6% над чистопородними.
Перспективи використання гетерозису при ембріотрансплантації в молочному скотарстві. Перетворення генофонду порід в напрямі послідовного накопичення в них генів і генетичних комплексів, що обумовлюють формування тварин з високим генетичним потенціалом продуктивності, досягається добором відповідних генотипів і їх масовим відтворенням, переважно шляхом інтенсивного використання найкращих плідників-поліпшувачів методом штучного осіменіння. Цим досягається тиражування генетичної інформації через чоловічі гамети. Методи біотехнології дозволяють скоротити генетичний інтервал і підвищити коефіцієнт відтворення жіночих гамет, які, крім генетичної інформації на хромосомному рівні, виступають носіями цитогенетичної спадковості. Отже, трансплантація ембріонів забезпечує насичення популяцій, що селекціонуються, всебічно збалансованим спадковим матеріалом. Але значення трансплантації в племінній роботі цим не обмежується. Її роль полягає також і в залученні до арсеналу селекціонера інших методів впливу на реалізацію генетичної інформації, до яких можна віднести і гетерозисні ефекти.
Прояв гетерозису і його використання в селекційних програмах пов’язані з такими етапами селекції, як добір матерів і підбір батьківських пар для одержання ремонтного молодняку, оцінка і добір тварин бажаного типу в процесі їх вирощування і випробування за якістю потомства. При цьому реально виникають передумови для оцінки як бугаїв-плідників, так і корів-донорів ембріонів.
При ембріотрансплантації з’являється принципово новий елемент селекційного процесу – тварини-реципієнти, які виступають фактором реалізації генетичної інформації пересадженого ембріона.
Методологічні підходи, щодо врахування і використання гетерозисних ефектів в програмах селекції молочної худоби, стосуються різних складових і відповідно мають свої особливості.
Для збільшення ембріопродуктивності корів-донорів бажано підвищити їх гетерозиготність. Але реально це можливо при вирішенні завдання щодо масового тиражування бажаних генотипів. Що стосується використання корів-донорів як матерів ремонтних бугайців, то тут повстає завдання відтворення тих генотипів, які забезпечують формування збалансованої генеалогічної структури порід. Для цього слід застосовувати внутрілінійний підбір, який пов’язаний з проведенням споріднених парувань. Дещо нейтралізувати негативний вплив інбридингу на відтворювальну здатність тварин дозволяє ембріотрансплантація, коли для розвитку ембріону створюються сприятливі умови за рахунок ефекту взаємодії плода і реципієнта. Тому, при ембріотрансплантації, можна планувати досить щільні ступені інбридингу, які спрямовані на одержання гомозиготних тварин за генами родоначальників або кращих продовжувачів ліній.
В перспективі, особливо з розвитком клонування, з’являється перспектива не тільки випробування і оцінки за потомством корів-донорів ембріонів, а і селекції ліній з врахуванням їх комбінаційної здатності. Це особливо важливо для підвищення відтворювальної здатності, стресостійкості і резистентності. При цьому слід виходити з того, що в майбутньому найвищий рівень селекційної роботи вимагатиме залучення додаткових критеріїв племінної цінності тварин.
З вдосконаленням технології трансплантації ембріонів, її здешевленням, з’являється перспектива створення материнських і батьківських ліній для одержання і масового відтворення гетерозисних (гібридних) ремонтних телиць від схрещування відселекціонованих за поєднуваністю ліній.
ВИСНОВКИ
1. За результатами системного генетичного аналізу матеріалів з ембріотрансплантації теоретично обґрунтована і експериментально доведена ефективність комплексного підходу до ролі і місця ембріотрансплантації в системі генетико-селекційного вдосконалення і перетворення племінних ресурсів молочної худоби, відповідно до якого, цей метод відтворення поголів’я розглядається як засіб програмованого тиражування бажаних генотипів при одночасному використанні позитивних генетичних ефектів, в першу чергу неадитивної генетичної мінливості.
2. Ембріотрансплантація в молочному скотарстві супроводжується різними формами гетерозисних ефектів. Найбільшим ступенем прояву гетерозису характеризуються ознаки відтворювальної здатності: при суперовуляції – за кількістю вилучених ембріонів, при пересадках ембріонів – за їх приживлюваністю у телиць-реципієнтів. Складний характер має неадитивна мінливість за ознаками індивідуального розвитку: тривалістю пренатального періоду, живою масою новонароджених телят і їх ростом в постнатальний період. Встановлено прояви ефекту репродуктивного гетерозису при отриманні ембріонів у помісних корів-донорів різних генотипів.
3. Аналіз генетичних факторів ембріопродуктивності свідчить про позитивний вплив гетерозиготності корів-донорів ембріонів на кількість вилучених ембріонів і стабільність цієї ознаки. У більшості помісних корів-донорів, з використанням сперми бугаїв-плідників інших генотипів, виникає ранній прояв ефекту репродуктивного гетерозису з можливістю одержання більшої кількості гетерозисних ранніх ембріонів. Перевага помісних донорів над чистопородними залежить від породи: в середньому складає 4,22 ембріонів або 49% - у молочних порід і 4,78 ембріонів або 42% - у м’ясомолочних порід.
4. Встановлено прояви ефекту гетерозису за рівнем приживлення ембріонів у телиць-реципієнтів різних генотипів при їх нехірургічній пересадці, які полягають в збільшенні приживлюваності ембріонів на 8,0% при гетерогенному підборі донорів до реципієнтів при пересадці одного ембріона і на 7,6% при пересадці двох ембріонів. Виявлена тенденція до підвищення приживлення зародків при використанні ембріонів і телиць-реципієнтів різних генотипів.
5. Пересадка двох ембріонів обумовлює прояв фізіологічного гетерозису, який виявляється у зменшенні тривалості внутріутробного періоду на 7,5 днів (Р < 0,01). Пересадка двох ембріонів забезпечує збільшення виходу телят-трансплантатів на 43,2%.
6. При пересадках двох ембріонів одній телиці-реципієнту мають місце закономірності прояву гетерозису, які аналогічні тим, що спостерігаються при трансплантації одного ембріону.
7. Встановлено, що ембріотрансплантацію супроводжують генетичні процеси, пов’язані із взаємодією геномів ембріона і реципієнта, чим обумовлюються гетерозисні ефекти в онтогенезі трансплантатів. Стимулюючий вплив відмінностей між реципієнтом і пересадженим ембріоном виявляється в скороченні пренатального періоду, збільшенні живої маси при народженні та інтенсивності росту телят-трансплантатів.
8. Встановлено, що гетерозиготність помісних телиць-реципієнтів негативно впливає на ембріональний розвиток пересаджуваних зародків, що в кінцевому підсумку негативно відбивається на подальших приростах телят-трансплантатів в післяотельний період. Експериментально показана можливість збільшення приросту живої маси у телят-трансплантатів при використанні ембріонів-помісів, які пересаджені чистопородним телицям-реципієнтам.
9. Як при штучному осіменінні, так і при трансплантації ембріонів, рівень гетерозисних ефектів обумовлюється загальною і специфічною комбінаційною здатністю (поєднуваністю) батьківських форм одержуваного помісного потомства. Додатковим фактором експресії генів в онтогенезі телят-трансплантатів виступає
