ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ДЕМ’ЯНЕНКО АЛЛА АНАТОЛІЇВНА
УДК 636.32/38.082.11
ПОПУЛЯЦІЙНО–ГЕНЕТИЧНА ОЦІНКА АСКАНІЙСЬКОЇ М’ЯСО-ВОВНОВОЇ ПОРОДИ ОВЕЦЬ З ВИКОРИСТАННЯМ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНИХ МАРКЕРІВ
06.02.01 – розведення та селекція тварин
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Херсон – 2007
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Інституті тваринництва степових районів ім. М.Ф. Іванова “Асканія-Нова” – Національному науковому селекційно-генетичному центрі з вівчарства Української Академії аграрних наук
Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук
Іовенко Василь Миколайович,
Інститут тваринництва степових районів
ім. М.Ф. Іванова “Асканія-Нова”,
заст. директора з наукової роботи,
завідувач відділом генетики тварин
Офіційний опонент: доктор сільськогосподарських наук, професор
Вовченко Борис Омелянович,
Херсонський державний аграрний університет,
завідувач кафедри технології виробництва
продукції дрібного тваринництва
Офіційний опонент: кандидат сільськогосподарських наук, доцент
Чігірьов Валерій Олександрович,
Одеський державний аграрний університет,
кафедра генетики та розведення
сільськогосподарських тварин
Провідна установа: Дніпропетровський державний аграрний
університет, кафедра технології виробництва
продукції тваринництва, Міністерство
аграрної політики України, м. Дніпропетровськ
Захист відбудеться “ 22 ” червня 2007р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 67.830.02 в Херсонському державному аграрному університеті за адресою: 73006, м. Херсон – 6, вул. Р. Люксембург, 23, головний навчальний корпус.
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Херсонського державного аграрного університету за адресою: 73006, м. Херсон – 6, вул. Р. Люксембург, 23.
Автореферат розісланий “ 16 ” травня 2007 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Карапуз В.Д.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Одним із важливих питань сучасної генетики є встановлення специфічних властивостей генетичної структури порід і типів сільськогосподарських тварин, які формуються під впливом особливостей селекційно-племінної роботи в стадах. В цьому плані значні результати отримано у скотарстві та свинарстві (Є.М. Агапова, О.П., 1996; В.Г. Назаренко, 2006; В.В. Герасименко, А.Г. Плахотніков, 1994; Г.Е. Марінчук, 1996; А.М. Машуров, 1980; В.П. Павліченко, Г.Н. Сердюк, 1975; Б.Є. Подоба,1997; П.Ф. Сороковий, Ф.В. Н.О. Сухова, 1984; В.Н. Тіхонов, 1991; С.И. Шадманов, Н.Н. Бернікова, 1972; В.С. Яковлев, 1988). У вівчарстві досягнення значно менші. Це пов’язано з недостатньою вивченістю прикладної генетики овець, відсутністю необхідних діагностикумів для генетичного тестування тварин та організаційних форм генетичного контролю. Хоча існує ряд робіт, у котрих висвітлено характеристики окремих популяцій овець, в основному південного регіону України (В.І. Глазко, 1991; В.М. Іовенко, 1999). Значний вклад у розвиток прикладної генетики овець внесли вітчизняні (Е.А. Егоров, 1973; С.А Казановський, Т.А. Анфіногенова, 1987; П.І. Люцканов, 2005; Н.С. Марзанов, 1991; П.І. Польська, 2006;) та зарубіжні (Ц. Макавеев, С. Тянков, Ц. Яблонскі, 1985; L. Fesus, A. Lengyel, G. Paszthy, 1991; C. Lipecka, 1976; T. Nguyen, 1972; B.A. Rasmusen, I.G. Hall, 1966) вчені. Проте, до теперішнього часу залишився відкритим ряд питань з імуногенетики та біохімічної генетики овець вітчизняних порід, особливо новостворених, до яких, в першу чергу, відноситься асканійська м’ясо-вовнова з кросбредною вовною. У зв’язку з цим нами було проведено детальне вивчення цього генофонду з використанням даних поліморфізму систем груп крові, білків та ферментів крові.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано відповідно до тематичного плану науково-дослідних робіт лабораторії імуногенетики Інституту тваринництва степових районів “Асканія-Нова”, зокрема: "Розробити технологію селекції та методи зберігання генофонду сільськогосподарських тварин на основі застосування молекулярно-генетичних маркерів" 2001-2005 рр. (№ держреєстрації 0101V007395).
Мета і завдання досліджень. Головною метою досліджень було визначити та оцінити генофонд та генетичну структуру популяцій овець асканійської м’ясо-вовнової породи з кросбредною вовною з використанням поліморфізму систем груп крові, білків та ферментів крові.
Для реалізації зазначеної мети ставилися такі завдання:
- аналіз рівня поліморфізму систем груп крові, білків та ферментів крові і генетичної мінливості типів і ліній овець, які складають основу генеалогічної структури породи;
- оцінка генетичної структури кросбредного і чорноголового типів дослідженої породи овець за окремими та комплексними генотипами;
- аналіз генетичної особливості генеалогічних ліній та рівня міжлінійної диференціації;
- встановлення адаптивної норми різних генотипів овець;
- вивчення впливу модальної селекції на генетичну структуру різних груп овець;
- аналіз асоціацій між продуктивними ознаками та різними молекулярно-генетичними маркерами овець новоствореної породи.
Об’єкт досліджень: вівці різних статево-вікових груп асканійської м’ясо-вовнової породи з кросбредною вовною.
Предмет досліджень: системи груп крові, білки та ізоферменти крові, кількісні ознаки продуктивності овець.
Методи досліджень: імуногенетичні та генетико-біохімічні – визначення типів поліморфних білків та систем груп крові; зоотехнічні – визначення показників продуктивності; популяційно-генетичні та біометричні.
Наукова новизна. Вперше отримано нові дані щодо: ступеню поліморфності різних імунобіохімічних систем крові, використаних у дослідженнях; рівня генетичної мінливості популяцій новуоствореного генофонду за молекуляно-генетичними маркерами; рівня генетичної диференціації та філогенетичних взаємин груп тварин різних таксономічних рангів; життєздатності та пристосованості різних генотипів овець, встановлених за біохімічними маркерами; наявності асоціацій „генетичний маркер-продуктивна ознака” та впливу рівня гетерозиготності на розвиток продуктивних якостей овець асканійської м’ясо-вовнової породи.
Практичне значення отриманих результатів. Отримані результати генетичного аналізу популяцій новоствореної породи овець дають можливість оцінити динаміку генетичної структури під впливом специфіки селекційно-племінної роботи в стадах, підвищити ефективність селекційного процесу шляхом добору та підбору тварин, який спрямований на відтворення бажаних генотипів, що дозволяє інтенсифікувати селекційний процес і підвищити темпи консолідації породи.
Особистий внесок здобувача. Тема і методика наукових досліджень розроблена разом з науковим керівником. Автором дисертації особисто розроблено схему досліджень, виконано весь об’єм експериментальних робіт, проведено аналіз отриманих даних та їх узагальнення, формулювання висновків, оформлення рукопису дисертації.
Апробація результатів досліджень. Результати наукових досліджень доповідалися і одержали позитивну оцінку на засіданнях Вченої ради і методичної комісії Інституту тваринництва степових районів ім. М. Ф. Іванова "Асканія-Нова" Національного наукового селекційно-генетичного центру з вівчарства (Асканія-Нова, 2003...2006 рр.); координаційних нарадах з проблем вівчарства (Асканія-Нова, 2004...2005 рр.); науково-теоретичній конференції Інституту тваринництва степових районів ім. М. Ф. Іванова "Асканія-Нова" "Молоді вчені у вирішенні сучасних проблем сільськогосподарської науки" (Асканія-Нова, 2004 р.); Міжнародній науково-практичній конференції "Вівчарство: стан, проблеми, перспективи" (Кам’янець-Подільський, 2004 р.); Міжнародній науковій конференції "Сучасний стан і перспективи розвитку генетики сільськогосподарських тварин" (Київ, 2004 р.); Міжнародній науково-практичній конференції "Проблеми та ефективність сучасної селекції в тваринництві" (Одеса, 2006 р.); Міжнародній науково-практичній конференції "Наукові основи розвитку галузі тваринництва в сучасних умовах" (Асканія-Нова, 2006 р.).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 6 робіт, з них 5 у фахових виданнях, що входять до переліку, затвердженого ВАК України, в яких викладено основний зміст результатів наукових досліджень, в тому числі 3 статті особисто.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота включає такі розділи: вступ, огляд літератури, матеріал і методика досліджень, результати досліджень, економічна ефективність результатів досліджень, аналіз і узагальнення результатів досліджень, висновки, пропозиції виробництву, список використаних джерел літератури та додатки. Загальний обсяг дисертації складає 156 сторінок, основна частина викладена на 119 сторінках комп’ютерної верстки, ілюстрована 35 таблицями та 4 рисунками. Список літератури включає 340 джерел, з них 95 іноземною мовою.
МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ
Дослідження проведені на вівцях різних статево-вікових груп (n=1306) кросбредного і чорноголового типів племзаводів “Асканія-Нова” та “Маркеєво” Херсонської області за схемою, наведеною у рисунку 1. Типування тварин за антигенними факторами п’яти систем груп крові здійснювали шляхом постановки серологічних реакцій гемолізу та аглютинації із використанням моноспецифічних сироваток, виготовлених в лабораторії імуногенетики ІТСР “Асканія-Нова”. Тестування овець за білковими системами Tf, Нb, AEs, Ap, Alb, Cp, Am-1 проведено методом горизонтального електрофорезу на крохмальному гелі.
Дослідження алелофонду та генетичної структури популяцій здійснювали за алгоритмами, викладеними у працях Животовського (1991), Нея (1992). Для визначення рівня генетичної диференціації різних груп крові овець застосовували методи розрахунку індексів схожості та відстані за відповідними алгоритмами (Майяла, Ліндстром, 1966; Животовський, 1973; Нагакі, 1972). Родинно-генетичний аналіз проводили за групами нащадків окремих плідників через діади маркерних генів “дочки-матері”. Рівень генетичної диференціації різних груп овець визначали методом незваженої парно-групової кластеризації (Машуров, Черкащенко, 1987).
Виділення “середніх” і “крайніх” особин проводили одночасно за 8 скорельованими морфологічними ознаками, які відображають конституціональні особливості тварин. При цьому у ягнят суму нормованих відхилень від середньої популяційної величини визначали за алгоритмом В.П.Коваленка, В.І.Яременка (1990).
Економічну ефективність результатів досліджень обраховували за формулою, запропонованою Ю.Ф.Мельником та інш. (2006).
Біометричну обробку отриманого матеріалу здійснювали за загальновідомими популяційно-статистичними методами (Плохінський, 1970; Животовський, 1991) на персональній ЕОМ з використанням комп’ютерної програми “Biosis”.
Рис.1 Схема досліджень
РЕЗУЛЬТАТИ ВЛАСНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
Поліморфізм груп крові овець асканійської м’ясо-вовнової породи овець. Дослідження генетичних особливостей кросбредного та чорноголового типів проведено на базі двох племзаводів “Асканія-Нова” та “Маркеєво”, які є провідними з розведення асканійської м’ясо-вовнової породи та верхівкою селекційної піраміди вітчизняного кросбредного вівчарства.
Дані про генетичну структуру асканійської м’ясо-вовнової породи за концентрацією феногруп п’яти систем груп крові свідчать про те, що всі досліджені імуногенетичні системи є поліморфними.
У найбільш складній В-системі із 16 теоретично можливих у породі ідентифіковано 14 фенотипів з частотою зустрічальності 0,12 – 29,7% у кросбредному типі та 0,27 – 28,76% у чорноголовому. Основу породи складають феноваріанти Bb, Bg, Bbe, Bbg, Bbce, B(-) (88.8% та 86,5 відповідно). В А та С-системах виявлено по чотири феногрупи з перевагою анти-Аа (60,0% та 60,6%) та анти-Сb (72,2% та 82,1%). У кожній з простих D та R-системах встановлено по два феноваріанти з досить рівномірним розповсюдженням.
За частотою зустрічальності антигенних факторів в А-системі концентрація найбільш розповсюдженого анти-Аа складає 61,8% у кросбредному та 62,06% у чорноголовому типах. У B-системі більша половина (57,9; 49,5%) особин має антиген Bb. Суттєвою відмінністю С-системи є абсолютна перевага анти-Сb (94,8; та 95,43%). У простих D та R-систем ідентифіковано по два антигени з котрих серед кросбредних овець більш часто зустрічаються антигени D(-) (57.53%) та R(-) (52.30%); серед чорноголових - Dа (56,06%) та Rr (53.68%).
На основі сімейно-генетичного аналізу вперше визначено генотиповий та алельний склад систем груп крові овець асканійської м’ясо-вовнової породи (табл.1).
Таблиця 1. Частота зустрічальності різних генотипів та алелів систем груп крові овець асканійської м’ясо-вовнової породи, n=229
Система | Генотип | Алель | Система | Генотип | Алель
А | а/а=6,55 | Аа=0,314 |
B | b/q=0,44 | Bb=0,258
а/b=0,87 | Aab=0,004 | b/-=24,02 | Bc=0,009
a/-=48,91 | Ab=0,007 | b/ce=1,31 | Be=0,007
ab/-=0,87 | A-=0,675 | b/cq=0,44 | Bq=0,006
b/-=0,44 | be/q=0,44 | Bbc=0,035
-/-=42,36 | be/-=1,31 | Bbe=0,022
C | a/b=13,50 | Ca=0,068 | e/-=0,44 | Bbq=0,037
ab/-=1,75 | Cb=0,844 | bq/-=3,49 | Bbce=0,005
b/b=73,40 | Cab=0,009 | c/-=0,44 | Bbeq=0,007
b/-=8,73
-/-=2,62 | C-=0,079 | bceq/-=1,31 | Bbcq=0,009
be/c=0,44 | Bbceq=0,006
R | R/R=15,29 | RR=0,327 | bcq/-=1,31 | Bce=0,009
R/-=34,93 | R-=0,673 | dc/-=2,62 | Beq=0,005
-/-=49,78 | ce/-=0,44 | Bceq=0,026
D | a/a=6,99 | Da=0,260 | q/-=0,44 | B-=0,559
a/-=37,99 | D-=0,740 | beq/-=1,31
-/-=55,02 | bce/-=0,44
B | b/b=11,79 | b/ceq=2,15
b/c=0,44 | -/-=44,54
b/e=0,44
Встановлено, що за А-системою присутні 6 генотипів, котрі знаходяться під контролем чотирьох алелів. У С-системі ідентифіковано п’ять генотипів та чотири алеля. Щодо простих D та R-систем, то у обох випадках виявлено по три генотипи та два алеля.
Найбільш складна В-система у дослідній породі овець складається з 22 генотипів та 15 генних варіантів. Концентрація визначених генотипів досить різноманітна і варіює від 0,4% до 44,5%.
За частотою алелів основу породи складають два алельних варіанта, B- (0,559) та Bb (0,258). На долю інших дев’яти припадає дуже незначна частка – 18,3%.
Середній ступінь гетерозиготності за всіма дослідженнями системами складає 0,565, що в цілому узгоджується з даними, отриманими на інших породах овець півдня України.
Проаналізовано динаміку генетичної інформації в межах останніх трьох генерацій (таб.2), коли на півдні України складалися дуже несприятливі умови навколишнього середовища для тваринництва. В цей час популяція кросбредних овець знаходилася під впливом дуже жорсткого природного відбору особливо у 2003 році (R2).
Таблиця 2. Концентрація антигенних факторів 5 систем груп крові в ряду суміжних генерацій асканійського кросбредного та чорноголового типів
Система |
Антиген | Асканійські кросбреди | Асканійські чорноголові
Г е н е р а ц і я
R1 | R2 | R3 | R1 | R2 | R3
n=151 | n=52 | n=136 | n=152 | n=69 | n=151
А | а | 42,38 | 36,54 | 60,29*** | 55,26 | 46,38 | 77,48***
b | 3,31 | 1,92 | 1,47 | 3,29 | 5,80 | 5,96
(-) | 54,97 | 63,46 | 38,97 | 44,08 | 53,62 | 22,52
В | b | 54,30** | 40,38 | 61,03*** | 56,58** | 42,03 | 54,30**
с | 11,26 | 11,54 | 8,09 | 11,18 | 13,04 | 11,26
e | 7,95 | 9,62 | 8,09 | 17,11 | 5,80 | 21,85
g | 12,58** | 9,62 | 8,82 | 7,89 | 10,14 | 14,57
(-) | 44,37* | 55,78 | 38,97* | 40,79** | 55,06 | 44,38**
C | a | 11,92 | 9,62 | 19,12** | 16,45 | 10,14 | 7,28
b | 90,73 | 98,08 | 97,06 | 95,39 | 94,20 | 96,69
(-) | 7,95 | 1,92 | 2,94 | 4,61 | 5,80 | 3,31
D | a | 60,26** | 75,00 | 31,62*** | 69,08* | 78,26 | 45,03***
(-) | 39,74 | 25,00 | 68,38 | 30,92 | 21,71 | 54,97
R | R | 53,64 | 51,92 | 48,53 | 65,13 | 49,28 | 55,63
(-) | 46,36 | 48,08 | 51,47 | 34,87 | 50,72 | 44,37
Встановлено, що група овець покоління R2, які вижили в умовах критично низького рівня годівлі, на середньопопуляційному рівні за генетичною структурою суттєво відрізняється від попереднього батьківського та наступного поколінь, коли тиск природного відбору був значно слабшим. Перерозподіл співвідношення частот окремих антигенних факторів стосувався А, В та D-систем груп крові. Так, наприклад, концентрація анти-Аа в R1 складала 42,38%, в R3 – 60,29%, а в R2 – лише 36,54% (Р<0,01-0,001). Тобто, за А системою вектор відбору був спрямований проти антигена Аа та на користь анти-А(-). За В-системою відбір підтримував тварин з анти-В(-) та елімінував з антигеном Вb. Відповідні високовірогідні відмінності виявлені і за розподілом аглютинінів D-системи, де різниця в частотах окремих факторів в межах двох-трьох поколінь сягала 15,0-30,0% (Р<0,001). У овець чорноголового типу виявлено аналогічну ситуацію.
Таким чином, виходячи з визначення природного відбору, як процесу, у котрому, за наявності мінливості вираження ознаки, різниць у пристосованості окремих генотипів (фенотипів) та їх спадковості, в популяціях повинні спостерігатися відмінності за розподілом частот різних фенотипових варіантів. Що і має місце у нашому прикладі, де, через порушення співвідношення частот ідентифікованих феногруп та антигенних факторів має місце чітко виражений різноспрямований відбір на підтримку одних та певну елімінацію інших фенотипів за імуногенетичними маркерами. Взагалі, коротко такий відбір можна назвати частото-залежним.
Поліморфізм білків та ізоферментів крові. Досліджено алелофонд та генетичну структуру популяцій кросбредних та чорноголових овець за рівнем поліморфізму білків та ферментів крові. Встановлено, що порода характеризуються поліморфним станом систем трансферину, гемоглобіну, сироваточної арілестерази та лужної фосфатази і мономорфним – альбуміну, карбоангідрази та амілази-1. Частка поліморфних локусів у дослідженій асканійській м’ясо-вовновій породі склала 51,1%.
У найбільш складному Tf-локусі ідентифіковано п’ять електрофоретичних варіантів, які утворюють п’ятнадцять фенотипів. У середовищі овець чорноголового типу виявлено всі теоретично можливі сполучення (n=15), а кросбредного – лише 12 (табл.3).
У кросбредному типі за концентрацією генотипів перевагу (50,2%) отримали гетерозиготи TfAB , TfAD , TfBD та гомозиготи TfAA та TfBB - 19,04%. У чорноголовому типі більше розповсюдження мають гетерозиготи TfAB, TfAC , TfBD , TfАD , TfCD (54,83%) та гомозигота TfBB - 10,16%.
У гемоглобіновому локусі ідентифіковано чотири генотипи (АА, АВ, ВВ, ВС), які контролюються трьома алелями. В обох типах овець переважають гомозиготи НbВВ (90,4; 83,1%) та алель HbB (0,950; 0,909).
Кожна з ізоферментних систем у досліджених типах детермінується двома алелями, котрі утворюють по три генотипи. У локусі арілестерази переважає геторозигота AEsHB (67,7%; 65,2%%) та алель AEsB, а в локусі лужної фосфатази – гетерозигота ApBC (55,0; 73,8%) та алель ApC.
При порівнянні теоретично очікуваного та фактичного розподілу генотипів білкових локусів встановлено порушення генетичної рівноваги з високим значенням ?2 за Tf, AEs та Ар, а чорноголового типу – за обома ізоферментами, що певно пов’язано з впливом природного відбору.
Таблиця 3. Генетична структура асканійської м’ясо-вовнової породи овець за концентрацією генотипів 4-х білкових локусів
Ло-кус | Ге-
нотип | Асканійські | Ло-кус | Ге-
но-
тип | Асканійські
кросбреди | чорноголові | кросбреди | чорноголові
n | % | n | % | n | % | n | %
Tf | АA
АB
AC
AD
AE
BB
BC
BD
BE
CC
CD
CE
DD
DE
EE | 48
96
39
84
2
51
36
81
3
11
36
-
33
-
- | 9,23
18,46
7,50
16,16
0,38
9,81
6,92
15,58
0,57
2,12
6,92
-
6,35
-
- | 16
58
41
44
10
45
51
58
13
28
42
6
23
7
1 | 3,61
13,09
9,26
9,93
2,26
10,16
11,51
13,09
2,93
6,32
9,48
1,35
5,20
1,58
0,23 |
Hb |
AA
AB
BB
BC |
2
41
470
7 |
0,38
7,89
90,38
1,35 |
5
66
368
4 |
1,13
14,90
83,07
0,90
AEs |
HH
HB
BB |
64
352
104 |
12,31
67,69
20,00 |
61
289
93 |
13,77
65,24
20,99
Ap |
ВВ
ВС
СС |
33
286
201 |
6,35
55,00
38,65 |
20
327
96 |
4,51
73,82
21,67
Середня ступінь гетерозиготності дослідженої породи за біохімічними маркерами рівняється 0,456, що значно вище аналогічного показника у ряду видів диких та домашніх тварин.
Аналіз генетичної структури породи проводили також з урахуванням розповсюдження різних комбінованих генотипів (табл.4).
Таблиця 4. Розподіл комплексних генотипів за білковими локусами у популяціях кросбредного та чорноголового типів овець
№ п/п | Середина класу,
% | Кількість генотипів | Кількість особин | Середня кіль-
кість особин на один генотип |
Н
n | % | n | %
Кросбредний тип
1 | 0,80 | 83 | 80,59 | 176 | 39,8 | 2,1 | 0,470
2 | 2,10 | 12 | 11,65 | 109 | 24,7 | 9,1 | 0,500
3 | 3,50 | 4 | 3,88 | 57 | 12,9 | 14,2 | 0,500
4 | 4,90 | 2 | 1,94 | 41 | 9,3 | 20,5 | 0,630
5 | 6,30 | 2 | 1,94 | 59 | 13,3 | 29,5 | 0,750
Всього | 103 | 100 | 442 | 100 | 4,3
Чорноголовий тип
1 | 0,80 | 98 | 85,96 | 182 | 49,1 | 1,9 | 0,500
2 | 2,10 | 5 | 4,40 | 39 | 10,5 | 7,8 | 0,600
3 | 3,50 | 7 | 6,14 | 89 | 24,0 | 12,7 | 0,640
4 | 4,90 | 2 | 1,75 | 16 | 4,3 | 8,0 | 0,500
5 | 6,30 | 2 | 1,75 | 45 | 12,1 | 22,5 | 0,750
Всього | 114 | 100 | 371 | 100 | 3,3
Теоретично максимальна кількість асоціацій з урахуванням чотирьох окремих генотипів за білковими локусами рівняється 405, з котрих серед кросбредних овець виявлено 103 (25,4%), а серед чорноголових – 114 (28,1%). Тобто за цим параметром чорноголовий тип відрізняється більшою мінливістю. При цьому абсолютну перевагу у розповсюдженні отримали рідкісні генотипи з частотою 0,23-1,39%. Аналогічна картина виявлена і в середовищі чорноголового типу. Кількість генотипів з порівняно високою частотою значно менше, від 3,9 до 1,9% (Р<0,001) серед кросбредних овець і від 6,1 до 1,7% - серед чорноголових. Таким чином, основу генетичної структури складають 83 рідкісних генотипи кросбредного і 98 – чорноголового типів. Тобто, більшу частину поголів’я в цілому складають тварини з відносно не великою кількістю частозустрінних комплексних генотипів (генетичне ядро), в той час, як менша частина поголів’я, навпаки, представлена більшою кількістю рідкозустрінних генотипів. Середній рівень генетичної мінливості у кросбредному типі рівняється 0,595 проти 0,470, у чорноголовому – відповідно 0,622 проти 0,500 (Р<0,01). Таким чином, зі збільшенням частоти зустрічальності комплексних генотипів, генетична мінливість визначених груп зростає.
Аналіз динаміки генетичної структури асканійської м’ясововнової породи овець у широкому інтервалі часу. Проведено моніторингові дослідження популяції кросбредного та чорноголового типів за останні 25 років їх розведення. При цьому використовували дані щодо рівня поліморфізму двох транспортних білків крові (трансферину та гемоглобіну) визначення якого було здійснено у три етапи. Перше типування тварин проводилося у 1979 – 1981 рр. (S1), друге – у 1988 - 1992 рр. (S2), третє - у 2002-2004 рр. (S3) (табл.5). На перших двох етапах відбувався процес породоутворення і формування племінних стад, на останньому – селекційно-племінна робота була спрямована на консолідацію створених типів.
Таблиця 5. Частота зустрічальності алелів білкових локусів у часовому діапазоні 1979-2004 рр.
Локус | Алель | Кросбредний тип | Чорноголовий тип
S1 | S2 | S3 | S1 | S2 | S3
Tf | I | 0,058 | - | - | 0,081 | - | -
A | 0,293 | 0,336 | 0,202*** | 0,206* | 0,320 | 0,230*
B | 0,221*** | 0,308 | 0,471*** | 0,147*** | 0,322 | 0,498**
C | 0,144 | 0,064 | 0,109 | 0,162 | 0,115 | 0,078
D | 0,250 | 0,262 | 0,209 | 0,360 | 0,219 | 0,156
E | 0,034 | - | 0,008 | 0,044 | 0,025 | 0,017
H | 0,788 | 0,698 | 0,679 | 0,772 | 0,732 | 0,658
Hb | A | 0,046 | 0,047 | 0,070 | 0,085 | 0,066 | 0,110
B | 0,954 | 0,953 | 0,921 | 0,914 | 0,934 | 0,882
H | 0,088 | 0,089 | 0,130 | 0,157 | 0,123 | 0,195
0,438 | 0,393 | 0,404 | 0,464 | 0,423 | 0,329
n | 550 | 86 | 724 | 227 | 114 | 548
Аналіз отриманих даних свідчить про те, що на протязі зазначеного часу відбулися досить суттєві зміни у генетичній структурі як окремих типів, так і породи в цілому. Так, на початку досліджень популяція характеризувалася шестиалельним станом трансферинового локусу, а на наступних етапах – п’ятиалельним. Елімінував найбільш швидкий за електрофоретичною рухливістю тип TfI. Крім цього в обох групах овець спостерігається чітка динаміка зростання частоти основного алеля TfВ з 0,221 (S1) до 0,471 (S3) серед кросбредних овець і з 0,147 (S1) до 0,498 (S3) – серед чорноголових (Р<0,01-0,001).
Щодо динаміки рівня гетерозиготності популяцій в процесі їх створення та консолідації, то генетична мінливість обох типів під впливом штучного та природного відборів знижується. Якщо на початку досліджень рівень цього комплексного показника в середовищі кросбредних овець складав за Tf-локусом 0,788, то в кінці - 0,679 (Р<0,01), а чорноголових овець – 0,772-0,658 (Р<0,001), що свідчить про наявність процесу консолідації породи.
Характеристика ліній овець асканійської м’ясо-вовнової породи овець за розподілом генетико-молекулярних маркерів. За розподілом молекулярно-генетичних маркерів проаналізовано рівень генетичної диференціації генеалогічних ліній кросбредного та чорноголового типів овець. З урахуванням отриманих результатів побудовано дендрограму, яка наочно ілюструє міжлінійні взаємини (рис.2).
Показано, що кластери першого порядку , які об’єднали три лінії чорноголового типу, поєднані у єдиний кластер Г (r=0,019; 0,049). Кластери другого порядку, що об’єднали чотири лінії кросбредного типу 856, 1181, 5527, 2562, утворили кластер Д (r=0,043-0,078). Третій кластер Е на рівні r=0,085 об’єднав лінії кластерів Г та Д. Лінія 7527 утворила дистанційно відокремлений кластер Ж з порівняно досить високим показником відстані (r=0,363).
Таким чином, за рівнем генетичних параметрів лінії чорноголового та кросбредного типів асканійської м’ясо-вовнової породи об’єднані в окремі групи (крастери) генетичних взаємин. При цьому середньозважений (0,124) та загальний рівні (0,019-0,363) міжлінійної диференціації в межах кожного типу не високий.
Суттєво відрізняється лише лінія кросбредних овець 7527, генотипи якої можна успішно використовувати в системі міжлінійних доборів для підтримання генетичної мінливості стада, а можливо і для отримання ефекту гетерозису. Інші лінії доцільно використовувати у внутрішньолінійних доборах для отримання тварин з високою спадковою стійкістю.
Рис.2. Дендрограма міжлінійних відносин у стаді кросбредних овець племзаводу “Асканія-Нова” за молекулярно-генетичними маркерами
Відносна життєздатність та пристосованість різних генотипів кросбредних овець. Також було визначено вплив природного відбору на життєздатність та пристосованість різних генотипів в межах трьох останніх суміжних поколінь. Дослідження проведені з використанням транспортного високополіморфного білку трансферину. Встановлено, що в кожній з досліджених генерацій найвищим рівнем життєздатності та пристосованості відрізняється гомозигота TfCC (w=1,50-1,82), а найнижчим – гетерозигота TfBС (w=0,29-0,76), тобто комбінація алелів TfB та Tf C, один з яких зустрічається часто, інший – рідко.
При аналізі середнього значення пристосованості загалом окремо всіх гомозигот та окремо всіх гетерозигот в межах кожного покоління виявлено одну й ту ж закономірність, перевагу адаптивної норми гомозигот над гетерозиготами. У першому поколінні W гомозигот дорівнює 0,71, а гетерозигот – 0,69; у другому – 0,75 та 0,47; у третьому – 0,74 та 0,66.
Отже, вектори відбору гомо- та гетерозиготних генотипів різноспрямовані. Особливо велика різниця за цим параметром спостерігається в R2 , коли умови навколишнього середовища були найгіршими, а дія природного відбору – найвища.
Зв’язок молекулярно-генетичних маркерів з основними селекційними ознаками овець асканійської м’ясо-вовнової породи. Досліджено ефекти модального відбору кросбредних овець та рівень поєднуваності батьківських пар за імуногенетичними маркерами. Щоб достатньо повно охарактеризувати генофонд популяції, вибірка була рендомізованою. Кожне ягня відразу ж після народження атестували за 8 конституціональними ознаками. Крім цього все поголів’я атестовано за еритроцитарними антигенами систем груп крові та типами білкових локусів.
В залежності від сум нормованих відхилень лінійних параметрів новонароджений молодняк розподілили на три класи. В класах розподілу з використанням лінійних промірів тварин обраховано основні індекси тілобудови овець.
В цілому характер індексів тілобудови показав, що група М+ складається з тварин м’ясного напряму продуктивності, М0 – м’ясо-вовнового, М- - вовново-м’ясного.
Для вияснення ефективності підбору пар з батьківських особин від різних груп розподілу було проаналізовано 90 вірогідних за походженням пар, серед яких всі плідники за своїми конституціональними та продуктивними особливостями були представлені типом М+, а вівцематки – М-, М0, М+ (табл.6).
Встановлено, що підбір пар М+> на М++ дає найкращі результати. Настриг вовни у отриманого при цьому потомства суттєво вищий у порівняні з ровесницями, народженими від батьків з іншими варіантами поєднання (Р<0,05).
Таблиця 6. Настриг вовни у ягнят кросбредного типу, народжених від різних варіантів поєднання батьківських особин
Батьки |
n | Настриг чистої вовни, кг
± Sx
> | +
М+ | М- | 37 | 3,65 ± 0,086*
М+ | М0 | 33 | 3,86 ± 0,110
М+ | М+ | 17 | 4,04 ± 0,156*
Проведено аналіз взаємозв’язку загального рівня гетерозиготності (Р.Г.) за білковими локусами з рівнем розвитку м’ясної та вовнової продуктивності (табл.7).
Таблиця 7. Продуктивність овець в залежності від рівня гетерозиготності (Р.Г.) генотипу за білковими локусами, ± Sx
Р.Г. | n | Жива маса при народженні, кг | Жива маса в 1 рік, кг | Настриг чистої вовни, кг
Кросбредний тип
0,00 | 14 | 3,92±0,212* | 48,76±1,192 | 3,65± 0,167*
0,25 | 86 | 4,48± 0,094 | 53,85±0,961 | 3,87± 0,088
0,50 | 178 | 4,37± 0,072 | 56,60±0,771 | 4,01± 0,076
0,75 | 118 | 4,58± 0,080** | 56,20±0,923 | 4,05± 0,102*
1,00 | 17 | 4,61± 0,201* | 56,93±2,348 | 3,82± 0,189
Чорноголовий тип
0,00 | 17 | 4,02±0,246* | 55,33±3,310 | 3,76± 0,203*
0,25 | 44 | 4,24± 0,142 | 51,25±1,460 | 3,79± 0,138*
0,50 | 148 | 4,40±0,086 | 51,26±1,123 | 3,78± 0,017*
0,75 | 139 | 4,56± 0,091* | 53,11±1,081 | 3,84±0,098
1,00 | 23 | 4,74± 0,220** | 58,95±2,005 | 4,24± 0,183*
Встановлено, що в цілому з підвищенням значення Р.Г. від нуля до одиниці рівень продуктивних ознак зростає в середовищі обох типів овець. Так, жива маса при народженні кросбредних овець з Р.Г.=0,0 становить 3,92 кг, а з Р.Г.=0,75 та 1,0 відповідно 4,58 кг та 4,61 кг (Р<0,05). Аналогічна різниця спостерігається і серед тварин чорноголового типу.
За настригом вовни найвищим показником ознаки відрізняються кросбредні вівці з Р.Г.=0,75, а чорноголові – з Р.Г.=1,0.
Отже, добираючи тварин з урахуванням генотипу за молекулярно-генетичними маркерами таким чином, щоб отримувати високогетерозиготне потомство, можна підвищити рівень живої маси та настриг вовни овець асканійської м’ясо-вовнової породи.
Також були проаналізовані різні варіанти підбору батьківських пар з урахуванням індексу схожості в парах батько-мати (табл.8).
Таблиця 8. Продуктивність молодняку овець асканійської м’ясо-вовнової породи в залежності від величини індексу генетичної схожості (ra) їх батьків
ra | Жива маса при
народженні, кг | Жив маса в 1 рік,
кг | Настриг чистої вовни, кг
n | ± Sx | n | ± Sx | n | ± Sx
0,0 – 0,32 | 38 | 4,65±0,126* | 35 | 54,77±1,160 | 35 | 4,13±0,115**
0,33 – 0,64 | 56 | 4,77±0,120* | 48 | 55,04±0,910 | 48 | 4,09±0,091*
0,65 – 1,0 | 16 | 4,17±0,245 | 15 | 52,88±2,115 | 15 | 3,68±0,165
Встановлено, що кращими показниками відрізняються тварини із середнім (ra=0,33–0,64) та низьким ступенем схожості (ra=0,0-0,32) батьківських особин практично за всіма дослідженими параметрами. Їм достовірно (Р<0,05-0,01) поступаються вівці третьої групи, отримані від батьків з максимальним рівнем імуногенетичної схожості. Тобто, різноякісний підбір батьків позитивно вплинув на розвиток їх потомства.
Економічна ефективність проведених досліджень. За проведеними розрахунками, при формуванні генотипів тварин із середнім та високим ступенем гетерозиготності можна додатково отримувати продукції з розрахунку на 100 голів в сумі 1780-2380 гривень, що сприятиме інтенсифікації галузі в господарствах з розведенням овець асканійської м’ясо-вовнової породи. Разом з тим необхідно зазначити, що абсолютно більша частка прибутку (89,4-93,4%) отримується за рахунок додаткового приросту живої маси і це є серйозним аргументом на користь розвитку м’ясного та м’ясо-вовнового вівчарства в Україні.
Таким чином, в цілому комплексні дослідження овець асканійської м’ясо-вовнової породи з кросбредною вовною з використанням молекулярно-генетичних маркерів дали можливість провести глибокий аналіз особливостей популяцій; встановити закономірності формування і розвитку їх генетичних структур; визначити асоціативні зв’язки між генетичними маркерами та рівнем розвитку продуктивних ознак овець асканійської м’ясо-вовнової породи.
ВИСНОВКИ
1. Вівці асканійської м’ясо-вовнової породи з кросбредною вовною характеризуються поліморфним станом А, В, С, D, R-систем груп крові, а також білків трансферину і гемоглобіну та ізоферментів лужної фосфатази і сироваточної арілестерази. Мономорфізмом: альбуміну, карбоангідрази та амілази-1. Рівень поліморфності локусів груп крові варіює в межах 1,62-4,41, білків та ферментів – 1,14-3,21, що обумовлює можливості використання молекулярно-генетичних маркерів у генетико-біохімічних та імуногенетичних дослідженнях овець.
2. Співвідношення між рідкісними генотипами і з високою частотою зустрічальності коливаються в інтервалі 0,11-0,33, що є підтвердженням високого рівня поліморфізму білкових та ізоферментних систем крові досліджених типів овець.
3. Еритроцитарні антигени В-системи груп крові кросбредних овець асканійської селекції утворюють 22 гомо- та гетерозиготних генотипи, які детермінуються 15 алелями; А-системи – 6 генотипів та 4 алеля; С-система – 5 генотипи і 4 алеля; D та R-системи – по 3 генотипи та 2 алеля. У Tf-локусі ідентифіковано 5 електрофоретичних типів, що формують 15 генотипів, в Hb-системі – 3 типи та 4 генотипи, в ізоферментних локусах – по 3 генотипи та 2 алеля.
4. Популяції овець асканійської м’ясо-вовнової породи характеризуються високим рівнем генетичної мінливості. Середній ступінь гетерозиготності за групами крові складає 0,565, за білковими локусами – 0,456, що значно вище аналогічного показника серед ряду видів диких та свійських тварин і відповідає дивергенції популяції на стадії розвитку. У часовому інтервалі рівень генетичної мінливості даного формування постійно знижується, що свідчить про наявність процесу генетичної консолідації породи.
5. У досліджених популяціях овець спостерігається порушення співвідношення між розповсюдженням гомо- та гетерозиготних генотипів у більшості білкових локусів з правостороннім ексцесом (D = + 0,071.+ 0,324), що свідчить про надлишок фактичної гетерозиготності у порівнянні з теоретично очікуваною.
6. Аналіз філогенетичних взаємин між новоствореними типами та їх материнськими породами свідчить про те, що генетична дистанція добре корелює з таксономічним рангом досліджених популяцій овець, тобто чим вище ранг порівнювальних таксонів, тим більше значення генетичних відстаней між ними.
7. За рівнем розповсюдження імуногенетичних маркерів генеалогічні лінії кросбредного та чорноголового типів овець об’єднані в окремі кластери, котрі характеризують рівень міжлінійної диференціації. При цьому конфігурація кластерів, побудованих окремо за генетичними та продуктивними параметрами, не співпадає, тобто фенотип досліджених ліній є більш мінливим в процесі селекції, ніж генотип за молекулярно-генетичними маркерами.
8. В екстремальних умовах навколишнього середовища вектори відбору гомо- та гетерозиготних генотипів різноспрямовані і перевага за високополіморфними локусами в основному надається гомозиготним тваринам. При цьому більш пристосованими є рідкісні генотипи TfCC, TfАА, TfBE, TfАC.
9. Знижений рівень гетерозиготності кросбредних овець зумовлює відносно малі значення кількісних ознак продуктивності і ефект більшої пристосованості середніх фено- та генотипів, що відхиляються за сукупністю ознак праворуч від центру розподілу.
10. Спрямований відбір та підбір на отримання високогетерозиготних генотипів сприяє підвищенню рівня живої маси овець асканійської м’ясо-вовнової породи на 6,0...6,3%, настригу вовни – на 7,5...7,9%.
11. Підбір батьківських пар М+> х М++ позитивно впливає на рівень вовнової продуктивності їх потомків. При цьому настриг вовни останніх у порівнянні з ровесницями вищий на 1,6...10,3%.
Пропозиції виробництву
1. Для контролю за динамікою генетичної структури популяцій овець асканійської м’ясо-вовнової породи з кросбредною вовною необхідно здійснювати систематичний моніторинг з використанням імуно- та біохімічних маркерів.
2. Для підвищення м’ясної та вовнової продуктивності тварин кросбредного і чорноголового типів при підборі батьківських пар доцільно враховувати їх генотипи за білковими поліморфними локусами з метою формування високогетерозиготного потомства.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Дем’яненко А.А. Імуногенетична характеристика популяцій овець асканійської м’ясо-вовнової породи племзаводу „Маркеєво” // Вівчарство. – 2005. – № 31-32. – С. 231-234.
2. Іовенко В.М., Дем’яненко А.А. Генетичні особливості кросбредних овець асканійської селекції // Матер. Міжнар. науково-практичної конф. “Вівчарство: стан, проблеми, перспективи.” – Кам’янець-Подільськ, 2004. – С. 45-46. (Автором визначенні завдання роботи, отримано експериментальні дані, проведено їх аналіз та написання статті).
3. Дем’яненко А.А., Іовенко В.М. Генетична структура популяції кросбредних овець племзаводу „Маркеєво” за молекулярно-генетичними маркерами // Аграрний вісник Причорномор’я, Одеса, Вип. 32, 2006 С. 58-60. (Здобувачем проведено аналіз генетичної структури овець дослідженого типу за поліморфними білками і ферментами крові).
4. Дем’яненко А.А. Генетична характеристика ліній овець асканійської м’ясо-вовнової породи з кросбредною вовною племзаводу „Асканія-Нова” // Таврійський науковий вісник. – Херсон: Айлант, 2006. Вип. - 46 . – С. 60-66.
5. Іовенко В.М., Дем’яненко А.А. Відносна життєздатність та пристосованість різних генотипів кросбредних овець // Вівчарство. – 2006. – № 33. – С. 87-89. (Автором вивчено взаємозв’язки між життєздатністю та пристосованістю окремих генотипів овець і підготовлено до друку статтю).
6. Дем’яненко А.А. Рівень гетерозиготності та продуктивні ознаки овець асканійської м’ясо-вовнової породи // Вісник аграрної науки Причорномор’я. – Миколаїв: МДАУ., 2007. – Вип. 1(39). – С.192-197.
Дем’яненко А.А. Популяційно-генетична оцінка асканійської м’ясо-вовнової породи овець з використанням молекулярно-генетичних маркерів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.02.01 – розведення та селекція тварин. Херсонський державний аграрний університет, Херсон, 2007.
З використанням поліморфізму систем груп крові, білків та ферментів крові досліджено параметри генофонду та генетичної структури асканійської м’ясо-вовнової породи з кросбредною вовною та її структурних елементів. Здійснено комплексну оцінку рівня генетичної мінливості популяції, динаміки генетичної інформації у часовій дивергенції. Показано дію природного відбору та виявлено генотипи, які впливають на стан генетичної структури стад. Визначено рівень міжлінійної диференціації за молекулярно-генетичними маркерами. Досліджено взаємозв’язок окремих та комплексних генотипів з рівнем розвитку основних селекціонованих ознак овець і встановлено, що з підвищенням гетерозиготності особин рівень їх продуктивності зростає. Кращими параметрами живої маси та настригу вовни характеризуються тварини, отримані від підбору батьківських пар з низьким рівнем генетичної схожості.
Ключові слова: вівця, локус, алель, генотип, генетична структура, гетерозиготність, жива маса, настриг вовни.
Демьяненко А.А. Популяционно-генетическая оценка асканийской мясошерстной породы овец с использованиям молекулярно-генетических маркеров. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.02.01 – разведение и селекция животных. Херсонский государственный аграрный университет, Херсон, 2007.
В диссертации изложены результаты исследований генофонда и генетической структуры асканийской мясошерстной породы с кроссбредной
