ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. В.Н. КАРАЗІНА

Ткачик Тимофій Едуардович

УДК 636.52/.58:575

Комплексне використання різних класів

генетичних маркерів У ПРОЦЕСІ створеннЯ

нових популяцій курей

03.00.15 – генетика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Харків–2008

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано в Інституті птахівництва Української академії аграрних наук

Науковий керівник: | доктор біологічних наук,

старший науковий співробітник

Бондаренко Юрій Васильович

Інститут птахівництва УААН,

головний науковий співробітник

Офіційні опоненти: | доктор біологічних наук,

старший науковий співробітник

Багацька Наталія Василівна

Державна установа „Інститут охорони здоров’я дітей та підлітків АМНУ”,

завідувач лабораторії медичної генетики

кандидат біологічних наук,

Суханов Святослав Всеволодович

Національний науковий центр „Інститут експериментальної і клінічної ветеринарної медицини” УААН,

завідувач сектором генетики відділу шовківництва та технічної ентомології

Захист відбудеться „ _11__” ____06___ 2008 р. о __1515_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К .051.21 Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, біологічний факультет, ауд. III-15.

З дисертацією можна ознайомитися у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4.

Автореферат розісланий „_07_” ____05_____ 2008 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради К 64.051.21 О.М. Федота

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Свійська курка (Gallus domesticus) є зручним модельним об’єктом для популяційно-генетичних досліджень в тваринництві. Завдяки ранній скоростиглості, високій плодючості, великому породному різноманіттю та невибагливості в утриманні цей вид птахів був першим серед тварин, на якому продемонстровано загальнобіологічне значення законів Г. Менделя. Результати генетичних досліджень, отримані на Gallus domesticus, і зараз мають не тільки практичне, а й велике теоретичне значення.

На сучасному етапі розвитку генетики свійських та диких тварин для моніторингу динаміки їх популяційних генофондів широко використовуються різни класи спадкових маркерів (Ю.П. Алтухов та ін., ). Сигнальні гени останнім часом все частіше застосовуються і при створенні нових та удосконаленні існуючих порід і кросів сільськогосподарської птиці (Ю.В. Бондаренко, Н.И. Сахацкий, 2001; В.П. Хвостик, 2004).

Використання в селекційному процесі тільки одного класу генетичних маркерів обмежує інформацію про зміни генетичної структури популяції (В.Т. Сметанін, 2007). Застосування ж генетичних маркерів у комплексі дає можливість всебічно проаналізувати та охарактеризувати мікроеволюційні зміни, які відбуваються в популяціях та породах сільськогосподарської птиці при їх створенні. Такий системний підхід базується на одночасному використанні різних класів генетичних маркерів (поліморфних білків, груп крові, моногенних морфологічних ознак, забарвлення оперення, спадкових ембріональних аномалій), які дадуть змогу отримати більш повну, комплементарну характеристику генетичної структури окремих популяцій птиці.

У зв’язку з цим, проведення комплексного моніторингу мікроеволюційних процесів на всіх етапах синтезу нових різновидів Gallus domesticus має велике наукове і практичне значення. Актуальність проведених досліджень доповнюється і тим, що вони проводились у процесі створення нової популяції м’ясо-яєчних курей для фермерських та присадибних господарств, аналогів яким не має в Україні (О.О. Катеринич та ін., 2003).

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано в 2004–2007 роках у відділі селекції і генетики сільськогосподарської птиці Інституту птахівництва УААН та на експериментальній базі ДПДГ „Борки” ІП УААН. Вона є складовою частиною НДР відділу селекції і генетики сільськогосподарської птиці Інституту птахівництва УААН 2001–2005 рр. „Розробити генетичну програму та створити колорсексні м’ясо-яєчні комбінації курей, добре пристосованих до утримання в умовах присадибних і фермерських господарств” (№ державної реєстрації 0104U004291) та НДР на 2006–2010 рр. “Вивчити популяційно-генетичні та онтогенетичні закономірності експресії продуктивних і адаптивних ознак птиці, розробити методологію створення вітчизняних спеціалізованих ліній та конкурентоспроможних аутосексних гібридів курей комбінованого типу продуктивності” (№ державної реєстрації 0106U003447).

Мета і завдання досліджень. Метою даної роботи було підвищення інформативності генетичного моніторингу популяцій курей у процесі їх створення шляхом комплексного використання різних класів генетичних маркерів. Для досягнення зазначеної мети на вирішення були поставлені наступні завдання:

1. Визначити динаміку генетичної структури популяцій курей загального використання за групами крові, поліморфними типами білків яєць та морфологічними ознаками з чітким дискретним фенотиповим проявом у ході масової селекції.

2. Провести консолідацію вихідних субпопуляцій м’ясо-яєчних курей за генотипами забарвлення оперення і на базі бірківських рябих вивести нову діаутосексну субпопуляцію з подвійною колорсексністю добових курчат.

3. Визначити ефективність колор- і федерсексування добових курчат у різних варіантах схрещувань субпопуляцій м’ясо-яєчної птиці.

4. Дослідити наявність плейотропного ефекту генетичних маркерів статі відносно господарсько-корисних ознак птиці комбінованого типу продуктивності.

5. Вивчити спектр і частоту прояву морфологічних спадкових аномалій ембріонального розвитку в дослідних групах курей.

6. Розробити та скласти генетичний паспорт створених субпопуляцій птиці за комплексом ознак.

Об’єкт досліджень: генетичні процеси, що відбуваються в субпопуляціях бірківських м’ясо-яєчних курей при їх розведенні „в собі”.

Предмет досліджень: генетична структура субпопуляцій бірківських м’ясо-яєчних курей при її визначенні за допомогою різних класів генетичних маркерів.

Методи досліджень: імуногенетичний (вивчення груп крові), електрофоретичний (поліморфізм білків яєць), зоотехнічний (показники продуктивності), патолого-анатомічний (спадкові аномалії та контроль за аутосексингом), генетико-популяційний (частоти генів, генотипів, рівень гетерозиготності, генетичні дистанції), фенотиповий (класифікація дискретних фенотипів птиці), статистичні методи.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше розроблено систему моніторингу, яка ґрунтується на комплексному використанні різних класів генетичних маркерів та спрямована на збереження мінливості локальної популяції м’ясо-яєчних курей за рахунок її субпопуляційного і генетичного структурування. Проведено генетичний моніторинг чотирьох поколінь курей із застосуванням п’яти класів спадкових маркерів, дано оцінку генетичної диференціації дослідних субпопуляцій, встановлено оптимальний рівень гетерозиготності птиці за овопротеїновими локусами (19,90 %) та стан генетичної рівноваги в сьомому поколінні.

Визначено спадкові формули бірківських м’ясо-яєчних курей різних субпопуляцій за локусами, що контролюють забарвлення пуху та швидкість росту оперення. Консолідовано більшість дослідних груп за генами-маркерами статі та доведено високу ефективність застосування колор- і федерсексингу для поділу добових курчат за статтю. Вперше показано відсутність впливу алеля пізньої опереності на господарсько-корисні ознаки бірківських м’ясо-яєчних курей, а також в порівняльному аспекті визначено спектр та частоту прояву спадкових аномалій в субпопуляціях курей загального використання.

Практичне значення отриманих результатів. Визначені генетичні формули забарвлення оперення дослідних субпопуляцій м’ясо-яєчних курей дають можливість ефективно спланувати створення на їх базі аутосексних кросів для отримання маркованих за статтю гібридів для присадибних та фермерських господарств. Створені субпопуляції птиці також можна буде використовувати як лінії-аналізатори для генетичного аналізу забарвлення оперення інших порід та популяцій курей, а запропоновані аутосексні гібриди – як модельні об’єкти для проведення наукових досліджень, зокрема з визначення диференціальної смертності самців і самок у процесі ембріогенезу.

Отримані дані в інтегрованому вигляді зведено в генетичний паспорт, який комплементарно відображає генетичну структуру дослідних субпопуляцій сьомого покоління і є відправним пунктом для розробки програм виведення на їх базі спеціалізованих ліній м’ясо-яєчних курей. Відображена в ньому інформація дасть змогу в подальшому, при переводі цієї птиці на індивідуально-сімейну селекцію, враховувати особливості мікроеволюційних процесів у субпопуляціях, генетичні дистанції між ними для прискореного удосконалення продуктивних та адаптивних ознак птиці загального використання.

Особистий внесок здобувача. Визначення завдань досліджень здійснювалось разом із науковим керівником. Експериментальна частина, статистичний аналіз отриманих даних та безпосередньо написання тексту дисертації виконано здобувачем особисто. Аналіз літературних джерел проведено дисертантом самостійно.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційних досліджень були представлені та обговорені на наукових конференціях: V, VI та VII Українських конференціях по птахівництву з міжнародною участю (Алушта, 2004–2006), міжнародній науково-практичній конференції “Молоді вчені у вирішенні проблем аграрної науки і практики” (Львів, 2006), міжнародній науково-практичній конференції «Сучасність і майбутнє аграрної науки та виробництва” (Львів, 2006), I Всеукраїнській конференції молодих вчених „Новітні технології – птахівництву” (Бірки, 2007).

Публікації. Матеріал, що наведено у дисертаційній роботі, опубліковано у 8 наукових працях, 4 з яких у виданнях, затверджених ВАК України як фахові з біологічних наук.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 163 сторінках комп’ютерного тексту і містить наступні розділи: вступ, огляд літератури, матеріали і методи дослідження, результати власних досліджень, аналіз і узагальнення отриманих результатів, висновки. Перелік посилань нараховує 220 джерел, з них 86 – кирилицею; 134 – латиницею. У тексті дисертації міститься 31 таблиця та 43 рисунки. В додатки винесено 1 таблицю, 6 генетичних паспортів та 2 акта виробничої перевірки ефективності аутосексингу курчат.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури складається з 7-ми підрозділів, у яких описано еволюційне значення поліморфізму як загальнобіологічного явища, наведено класифікацію генетичних маркерів та шляхи їх застосування в селекційному процесі. Дано детальну характеристику п’яти класам спадкових маркерів та обґрунтовано доцільність їх комплексного використання.

Об’єкти, матеріали та методи досліджень. Дослідження було проведено у 2004–2007 рр. у відділі селекції і генетики сільськогосподарської птиці Інституту птахівництва УААН та на експериментальній базі ДПДГ «Борки» ІП УААН. Матеріалом для досліджень служила птиця створюваної популяції бірківських м’ясо-яєчних курей, до складу якої входить вісім субпопуляцій з різним кольором оперення: смугасті (Г-1), сніжні (Г-2), золотисті (Г-3), рябі (Г-4), сріблясті (С), голубі (Г) та синтетичні субпопуляції корніш (К) і плімутрок (97). Для проведення аутосексних схрещувань на базі субпопуляцій Г-2 та К створили групи з раннім (Г-2р та Кр) та пізнім (Г-2п та Кп) типами опереності, а на основі рябих курей – діаутосексну групу (Г-4А).

Дослідна птиця утримувалась відповідно до технологічних норм, наведених у рекомендаціях із племінної роботи з м’ясо-яєчними курми (О.О. Катеринич та ін., 2005).

Розподіл білків курячого яйця на генетично обумовлені фракції проводили методом горизонтального та вертикального електрофорезів у крохмальному гелі за О. Смітісом (1959) з використанням буферних систем Б. Гане (1966). Для аналізу з кожної субпопуляції було відібрано від 39 до 120 проб білка. Рівень гетерозиготності визначали як відношення загальної кількості всіх гетерозигот у даній вибірці до числа досліджених локусів (OV, G(3), G(2), TF). Перевірку генної рівноваги проводили методом ч2 (В.К. Меркурьева, 1977), кластерний аналіз – за алгоритмом середнього зв’язку (В.Е. Дерябин, 1983). Генетичну відстань між групами птиці DN було розраховано за методикою М. Неі (1972).

Групи крові курей вивчали методом сольової гемаглютинації в імунологічних пластинках за методикою О.П. Подстрєшного (1990). Із кожної групи було досліджено від 30 до 84 особин. Частоту прояву еритроцитарних антигенів визначали як долю носіїв даного антигену від усієї вибірки по субпопуляції. Генетичну відстань між групами птиці Ds було розраховано за методикою R. Sokal, P.H.A. Sneath (1963). Дендрограми будували методом кластерного аналізу з використанням алгоритму середнього зв’язку (В.Е. Дерябін, 1983).

Забарвлення та візерунок пуху курчат оцінювали візуально, згідно з літературними джерелами (З.М. Коган, 1979; R.G. Somes, 1988). Основним методом визначення генотипів забарвлення пуху добових курчат й оперення дорослих курей та півнів був фенотиповий аналіз (А.С. Серебровский, 1970; А.В. Яблоков, 1987; Ю.В. Бондаренко, 1995), який дав змогу провести генетичний аналіз якісних ознак без проведення спеціальних схрещувань. Для цього в субпопуляціях досліджували частотний розподіл фенотипів за характерним забарвленням оперення.

Типи опереності добового молодняку визначали за відносною довжиною зачатків першорядних махових і покрівних пір’їн за Р. Соумзом (1988) і В. Мак Гібоном (1977). Частоту домінантного (*K) і рецесивного (*N) алелів у популяціях курей визначали, виходячи із закону Харді-Вайнберга.

Точність колор- та федерсексингу гібридних курчат контролювали японським і анатомічним методами. У ході досліджень вивчали вплив генів-маркерів статі на господарсько-корисні ознаки дослідної птиці (життєздатність, живу масу та морфологічні якості яєць).

Спектр та частоту прояву морфологічних спадкових аномалій у ембріонів було встановлено патолого-анатомічним аналізом відходів інкубації згідно методики А.Н. Тишенкова та ін. (1982). Генетичний тягар у субпопуляціях дослідної птиці визначали як долю виявлених аномалій серед усіх загиблих ембріонів. Ідентифікацію конкретних аномалій розвитку проводили згідно каталогу Р. Соумза (1988). Статистичний аналіз отриманих даних проводили за стандартними методиками (Н.А. Плохинский, 1970).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЬ ТА ОБГОВОРЕННЯ

Біохімічний поліморфізм протеїнів яєчного білка курей. У досліджених субпопуляціях м’ясо-яєчних курей три локуси (OV, G(3), G(2)) були поліморфними. У локусах G(3) та G(2) виявлено три фенотипи АА, АВ та ВВ, тоді як в локусі OV було зафіксовано тільки два з них (АА, АВ). Локус TF у всіх групах відбору був мономорфним й експресувався на фореграмах лише повільною фракцією кональбуміну В (фенотип ВВ). Динаміка частот алелів овопротеїнових локусів в більшості дослідних груп птиці була незначною й носила пилкоподібний характер.

Нами відмічено порушення генетичної рівноваги за частотами алелів білків яєць у групі С в 2004 (локус G(3), ч2= 4,10) та в групі 97 у 2005 році (локус G(2), ч2 = 4,07). Це можна пояснити невеликою їх ефективною чисельністю (31,8 та 76,3, відповідно). У наступних поколіннях, враховуючи цей факт, субпопуляцію С було збільшено до поголів’я 235-ти самок та 24-ох самців (Ne = 72,7–102), а птицю групи 97, в якій на той час також знизилась життєздатність та відтворні якості, було об’єднано з субпопуляцією Г-2. У цілому за всією популяцією м’ясо-яєчних курей порушення стану генетичної рівноваги було відмічено в 2005 році за локусом G(2) та в 2006 році за локусом G(3). Сталося це порушення внаслідок надлишку гомозигот АА і ВВ та недостатньої кількості гетерозигот АВ у більшості дослідних субпопуляцій.

У сьомому поколінні як окремі субпопуляції, так і в цілому вся популяція дослідних курей, прийшли до стану повної генетичної рівноваги (ч2 = 0,02–2,67). Рівень гетерозиготності птиці між шостим і сьомим поколінням, як у більшості окремих субпопуляцій (за винятком субпопуляції Г-3: 17,08–24,29 %), так і в популяції в цілому (19,89–19,91 %) змінювався не суттєво, тому гетерозиготність на рівні 19,90 % слід вважати оптимальною, яка забезпечує м’ясо-яєчним курям максимальну пристосованість до умов вирощування й утримання в ДПДГ „Борки” (табл. 1).

Таблиця 1

Динаміка гетерозиготності за овопротеїновими локусами

субпопуляцій м’ясо-яєчної птиці, (%)

Поко-ління | Субпопуляції | За

популяцією

Г-1 | Г-2 | Г-3 | Г-4 | 97 | К | С | Г

F4 | 18,33 | 18,75 | 20,00 | 18,75 | 20,42 | 19,17 | 21,15 | 16,88 | 19,19

F5 | 14,58 | 15,83 | 19,17 | 20,83 | 17,50 | 18,75 | 19,17 | 16,67 | 17,81

F6 | 19,58 | 21,33 | 17,08 | 19,69– | 20,42 | 21,25 | 19,58 | 19,89

F7 | 22,14 | 18,24 | 24,29 | 17,50– | 18,96 | 21,25 | 17,92 | 19,91

На основі показників генетичних відстаней (DN) побудовані дендрограми (рис. 1–4). Дендрограма на рис. 1 свідчить, що спочатку дослідні групи птиці утворюють два кластери по дві групи в кожному. До першого входять

Рис. 1 | Рис. 2

Рис. 3 | Рис. 4

Рис. 1–4. Дендрограми на основі генетичної відстані за частотою прояву алелів овопротеїнових локусів (F4 – F7, відповідно)

субпопуляції Г-1 та Г-3, а до другого Г-2 та Г. Потім до кластеру Г-1–Г-3 приєднується група Г-4, а до кластеру Г-2–Г – група С. Субпопуляція 97 приєднується до Г-1–Г-3–Г-4, і два комплексних кластера об’єднуються в один. Група К приєднується до загального кластеру останньою, що свідчить про найбільшу генетичну відстань між нею та іншими групами птиці. Перегруповування між субпопуляціями за поколіннями мали таку тенденцію: у 4-му та 6-му поколіннях група К найбільш відрізнялась від усіх груп, і вона останньою приєднувалась до кластерів. Навпаки, у 5-му та 7-му поколіннях вона наближувалась до решти груп. Таке явище можна пояснити пилкоподібним різноспрямованим характером змін частот алелів у групах.

Отже, субпопуляції бірківської м’ясо-яєчної птиці несуттєво відрізняються між собою за параметрами білкового поліморфізму яєць (частотами генів, рівнем гетерозиготності, генетичними дистанціями), що пояснюється їх спільною генеалогією та обмеженим потоком генів між окремими субпопуляціями. Відсутність порушення стану генетичної рівноваги та стабільність рівня гетерозиготності субпопуляцій в F7 свідчать про те, що в їх генофонді за 7 поколінь масового стабілізуючого відбору сформувався і закріпився коадаптований комплекс генотипів (адаптивна норма), який відповідає модальному класу м’ясо-яєчних курей за мірними ознаками в конкретних умовах їх існування.

Господарсько-корисні ознаки м’ясо-яєчних курей з різними генотипами за овопротеїновими локусами білків яєць. У 2007 році у курей субпопуляції Г-2, чисельність якої була найбільшою, на індивідуальному рівні дослідили наявність можливого асоціативного зв’язку генотипів овопротеїнових локусів білка яєць G(3) та G(2) із основними господарсько-корисними ознаками птиці (табл. 2).

Таблиця 2

Кількісні ознаки курей групи Г-2 із різними генотипами

за протеїновими локусами білка яєць

Ознаки | Генотипи за G(3) локусом

АА | АВ | ВВ

N | N | N

Жива маса в 12 міс., кг | 92 | 3,37±0,07 | 125 | 3,39±0,05 | 32 | 3,39±0,08

Маса яєць в 12 міс., г | 89 | 65,64±0,54 | 124 | 66,00±0,50 | 33 | 66,66±0,81

Несучість за 7 міс., шт. яєць | 101 | 103,70±2,19 | 134 | 107,34±1,70 | 36 | 109,25±3,84

Генотипи за G(2) локусом

АА | АВ | ВВ

Жива маса в 12 міс., кг | 15 | 3,49±0,19 | 95 | 3,37±0,06 | 139 | 3,38±0,05

Маса яєць в 12 міс., г | 16 | 65,48±1,38 | 95 | 65,57±0,53 | 135 | 66,29±0,46

Несучість за 7 міс., шт. яєць | 17 | 110,88±4,78 | 100 | 106,23±2,04 | 154 | 105,73±1,76

Комплексні генотипи за G(3) та G(2) локусами

АА АА | АВ АВ | ВВ ВВ

Жива маса в 12 міс., кг | 4 | 3,40±0,52 | 47 | 3,41±0,09 | 21 | 3,43±0,12

Маса яєць в 12 міс., г | 5 | 62,82±2,44 | 48 | 65,67±0,80 | 22 | 67,19±1,10

Несучість за 7 міс., шт. яєць | 5 | 114,20±4,78 | 51 | 104,25±2,90 | 25 | 106,92±5,32

Як видно з даних таблиці 2, вірогідні відмінності в продуктивності між особинами з різними генотипами за G(3) та G(2) локусами білків яєць відсутні. Це свідчить про селективну нейтральність протеїнових локусів білків яєць щодо господарсько-корисних ознак бірківських м’ясо-яєчних курей. Подібні результати були отримані В.П. Хвостиком (2004) на курях яєчного напрямку продуктивності.

Імуногенетичний контроль при створенні нової популяції бірківських м’ясо-яєчних курей. Динаміку генетичної структури субпопуляцій м’ясо-яєчних курей на протязі трьох генерацій (F4–F6) нами визначено за частотою прояву 21-го еритроцитарного антигену. За час проведення досліджень усі антигенні фактори були виявлені хоча б раз у кожній групі дослідної птиці, за винятком антигену CPXХ81 у групі Г-2 та CPXХ75 у групі К, які у вищезгаданих субпопуляціях птиці не ідентифікувались жодного разу.

Найбільш розповсюдженими були антигенні фактори CPBВ2IV, CPXХ23, CPXХ70 та CPXХ71, які виявлялись у всіх дослідних групах птиці, в більшості випадків, з частотою від 50,0 до 98,3До антигенів із середньою частотою прояву можна віднести CPXХ87I, CPXВ21, CPXХ69, CPXХ76, CPXХ87, CPXХ83, CPXХ84 та CPBВ9. Дані фактори груп крові здебільшого ідентифікувались у 15,0–65,0 % випадків. Антигени CPXХ4, CPCС26, CPXХ75, CPXХ81, CPXХ82, CPAА12 зустрічались дуже рідко, і кількість позитивних реакцій з їх участю найчастіше не перевищувала 21,7 %. Решта факторів груп крові (CPBВ3III, CPBВ3II та CPXХ77) характеризувалась неоднаковою частотою прояву.

Аналіз даних F4–F6 показав, що на протязі трьох поколінь моніторингу в дослідних групах намітилась чітка тенденція до збільшення чи зменшення частоти прояву деяких еритроцитарних антигенів. Так, частота антигенів CPBВ2IV, CPXХ70 та CPBВ9 у дослідних групах поступово зменшувалась, і цей показник в F6 був меншим (Р>0,999), ніж в F4. Винятком стала субпопуляція Г-4, у якої цей показник збільшувався (Р>0,99). Частота прояву антигенного фактора CPXХ77 в усіх групах птиці в F5 зменшилась, а в F6 різко збільшилась (Р>0,999). Зміни частоти прояву деяких еритроцитарних антигенів, які відбулися без штучного добору за господарсько-корисними ознаками, можна пояснити дією природного добору та різною селективною цінністю окремих еритроцитарних антигенів.

На основі показників генетичної відстані (DS) нами було побудовано дендрограми (рис. 5–7). Дендрограма на рис. 5 свідчить, що птиця групи Г найбільше відрізняється від інших груп. У наступному поколінні (F5) генетична відстань між субпопуляціями 97 та К значно скоротилась, а група Г-2 за своєю генетичною структурою наблизилась до Г-4, Г та С. Отримані в 2006 році (F6) дані показують помітну диференціацію більшості субпопуляцій за імуногенетичним профілем. Так, відмічено збільшення генетичної дистанції між групами Г-1, Г-2, Г-3, Г-4, К та С і зменшення її між групою Г та всіма іншими дослідними субпопуляціями птиці.

Отже, хоча бірківська м’ясо-яєчна птиця характеризується подібністю антигенного складу крові, очевидно, під впливом природного добору проходять зміни та перебудова її генетичної структури.

Рис. 5 |

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 5–7. Дендрограми на основі генетичної відстані за частотою прояву еритроцитарних антигенів (F4 – F6, відповідно)

Поліморфізм дослідних субпопуляцій курей за формою гребеня. У субпопуляціях м’ясо-яєчної птиці нами було виявлено генетичний поліморфізм за формою гребеня, представлений більш поширеним листоподібним (генотип R*N/*N) та менш поширеним трояндоподібним (генотипи R*R/*R, R*R/*N) фенотипами. У свою чергу трояндоподібний гребінь чітко диференціювався в залежності від структури його поверхні на два спадкових варіанта: шорсткий (генотипи HE*HE/*HE, HE*HE/*N) та гладкий (генотип HE*N/*N).

За період досліджень F5–F7 нами відмічено збільшення частоти трояндоподібного гребеня в групах Г-1 (4,08>11,72, P>0,95) та Г-3 (9,15>21,69, P>0,95) і за популяцією в цілому (6,52>10,06, P>0,99). Такі зміни можна пояснити кращою пристосованістю гетерозигот за формою гребеня, але це питання для м’ясо-яєчної птиці потребує подальшого вивчення.

Консолідація субпопуляцій бірківських м’ясо-яєчних курей за локусами, які контролюють меланогенез. На основі фенотипового аналізу півнів та курей третьої генерації нами було визначено цільові генотипи за забарвленням та швидкістю росту оперення. Відбір на протязі наступних 4-х поколінь особин з типовими для кожної субпопуляції генотипами забарвлення оперення й вибракування небажаних дали змогу консолідувати дослідні групи птиці за фенотиповими маркерами статі та аутосомними факторами меланогенезу (табл. 3).

Таблиця 3

Типові генотипи забарвлення оперення бірківських м’ясо-яєчних курей

Субпопуляція | Фенотип | Генотип

Бірківська смугаста (Г-1) | Чорно-смугасте | >BARR*B/*B S*S/*S TYR*N/*N MC1R*E/*E SILV*N/*N CO*N/*N BL*N/*N

+BARR*B/W S*S/W TYR*N/*N MC1R*E/*E SILV*N/*N CO*N/*N BL*N/*N

Бірківська сніжна

(Г-2) | Біле | >BARR*B/*B S*S/*N TYR*C/*C MC1R*E/*E SILV*N/*N CO*CO/*CO BL*N/*N

+BARR*B/W S*S/W TYR*C/*C MC1R*E/*E SILV*N/*N CO*CO/*CO BL*N/*N

Бірківська золотиста (Г-3) | Золотисте | >BARR*N/*N S*N/*N TYR*N/*N MC1R*N/*N SILV*N/*N CO*CO/*CO BL*N/*N

+BARR*N/W S*N/W TYR*N/*N MC1R*N/*N SILV*N/*N CO*CO/*CO BL*N/*N

Бірківська ряба

(Г-4) | Золотисто-рябе | >BARR*B/*N S*N/*N TYR*N/*N MC1R*N/*N SILV*N/*N CO*CO/*CO BL*N/*N

+BARR*B/W S*N/W TYR*N/*N MC1R*N/*N SILV*N/*N CO*CO/*CO BL*N/*N

Бірківська біла

(К) | Біле | >BARR*N/*N S*N/*N TYR*N/*N MC1R*E/*E SILV*I/*I CO*N/*N BL*BL/*BL

+BARR*N/W S*N/W TYR*N/*N MC1R*E/*E SILV*I/*I CO*N/*N BL*BL/*BL

Бірківська срібляста (С) | Сріблясте | >BARR*N/*N S*S/*S TYR*N/*N MC1R*Y/*Y SILV*N/*N CO*CO/*CO BL*N/*N

+BARR*N/W S*S/W TYR*N/*N MC1R*Y/*Y SILV*N/*N CO*CO/*CO BL*N/*N

Бірківська блакитна (Г) | Блакитне | >BARR*N/*N S*S/*S TYR*N/*N MC1R*E/*E SILV*N/*N CO*CO/*N BL*BL/*N

+BARR*N/W S*S/W TYR*N/*N MC1R*E/*E SILV*N/*N CO*CO/*N BL*BL/*N

У зв’язку з неповним домінуванням алелів у локусах BARR, S, SILV, CO, BL, MC1R ретельний огляд добового молодняку дав змогу у більшості випадків за фенотипом установити генотип особин, тобто візуально відрізнити гомозиготних домінантних і рецесивних особин від гетерозиготних.

Дослідження впливу генів-маркерів статі на господарсько-корисні ознаки м’ясо-яєчних курей. Упродовж двох поколінь (F5 та F6) ми досліджували вплив домінантного гена пізньої опереності на господарсько-корисні ознаки створюваних субпопуляцій м’ясо-яєчних курей з білим забарвленням оперення Г-2 та К. Внаслідок того, що птиця груп Г-2 та К характеризується вираженими м’ясними якостями, в першу чергу цікаво було дослідити наявність впливу гена пізньої опереності на живу масу ремонтного молодняку та дорослої птиці у різні вікові періоди (рис. 8–10).

Субпопуляція Г-2 Субпопуляція К

Рис. 8. Жива маса ремонтного молодняку м’ясо-яєчної птиці у віці 1-21 доба з різним типом опереності (F6)

Субпопуляція Г-2 Субпопуляція К

Рис. 9. Жива маса самців м’ясо-яєчної птиці у віці 1-12 місяців із різним типом опереності (F6)

Як видно з графічних даних, у жодному з вікових періодів немає вірогідних відмінностей за живою масою між групами курей та півнів з раннім та пізнім типами опереності (td = 0,18–1,57). Слід також визнати, що в більшості випадків спостерігається тенденція до більш високої живої маси в групах з раннім типом опереності.

Субпопуляція Г-2 Субпопуляція К

Рис. 10. Жива маса самок м’ясо-яєчної птиці у віці 1-12 місяців із різним типом опереності (F6)

Отже, алель пізньої опереності *K у досліджених групах не здійснює негативного впливу на таку важливу селекційну ознаку, як жива маса молодняку та дорослої птиці. Нами також не було виявлено статистично значимих відмінностей між особинами з раннім та пізнім типами опереності за несучістю, збереженістю дорослої птиці, заплідненістю, виводимістю та морфологічними якостями яєць.

Таким чином, проведені дослідження показали відсутність впливу гена-маркера статі K*K на основні господарсько-корисні ознаки бірківських м’ясо-яєчних курей, що дає можливість використовувати систему алелів *K-*N для створення федерсексних комбінацій птиці загального використання.

Перевірка ефективності колор- та федерсексування добових курчат м’ясо-яєчної птиці. Для одержання федерсексних гібридних курчат ми схрещували півнів груп Г-2 та К, які мали ранній тип опереності в добовому віці, з пізніми за типом опереності курми. Колорсексних гібридних курчат отримали від схрещування бірківських золотистих півнів з бірківськими сріблястими курми та півнів породи полтавська глиняста з бірківськими смугастими самками. Для отримання діаутосексних курчат птицю субпопуляції Г-4А розводили „в собі”.

У результаті проведення першого етапу виробничої перевірки (табл. 4) найвища точність сексування курчат була характерна для двох тестованих федерсексних комбінацій Г-2рЧГ-2п та КрЧКп (98,5 та 98,9 %, відповідно) при швидкості визначення статі 30–31 гол./хв.

Використання у схрещуванні (> полтавська глиняста Ч + Г-1) системи алелів *В-*N забезпечило 97,0 %-ну точність визначення статі гібридних курчат при високій швидкості сексування – 70 гол./хв. У схрещуванні Г-3ЧС за системою алелів *S-*N, експресія яких відбувалась при взаємодії з домінантним інгібітором забарвлення оперення (генотип SILV*I/*N), отримано точність сексування 89,1 % при середній продуктивності праці оператора – 57 гол./хв. Раніше (G.W. Malone, J.R.1979) було показано, що аутосексинг за системою алелів *S-*N більш чітко проявляється при відсутності в генотипі птиці домінантного алеля SILV*I.

Найнижчу точність визначення статі добових курчат (75,0 %) зафіксовано в субпопуляції Г-4А, що пов’язано з недостатньою консолідацією цієї птиці за діаутосексним генотипом забарвлення оперення.

На другому етапі виробничої перевірки (табл. 4) аналізували ефективність сексингу курчат, отриманих від 2-х гібридних комбінацій (Г-2рЧГ-2п та ПГЧГ-1), а також діаутосексної субпопуляції Г-4А при її розведенні „в собі”.

Таблиця 4

Ефективність сексування добових курчат

Аутосексне сполучення | Маркерна система статі | Отри-мано курчат,

голів | Визначено стать,

голів | Кіль-кість поми-лок | Ефективність сексування

Півники | Курочки | Точ-ність,

% | Швид-кість,

гол./хв.

Федерсексинг (1-й етап)

Г-2рЧГ-2п | *K-*N | 67 | 34 | 33 | 1 | 98,5 | 30

КрЧКп | *K-*N | 181 | 91 | 90 | 2 | 98,9 | 31

Федерсексинг (2-й етап)

Г-2рЧГ-2п |

*K-*N | 95 | 46 | 49 | 1 | 98,9 | 31

Колорсексинг (1-й етап)

ПГЧГ-1 | *B-*N | 99 | 50 | 49 | 3 | 97,0 | 70

Г-3ЧС | *S-*N | 110 | 66 | 54 | 12 | 89,1 | 57

Г-4АЧГ-4А | *B/*B, *B/W | 112 | 50 | 62 | 28 | 75,0 | 41

Колорсексинг (2-й етап)

ПГЧГ-1 | *B-*N | 204 | 99 | 105 | 0 | 100,0 | 75

Г-4АЧГ-4А | *B/*B, *B/W | 144 | 69 | 75 | 12 | 91,7 | 42

Колорсексинг за системою алелів *В-*N (> полтавська глиняста Ч + Г-1) забезпечив 100,0 %-ну точність визначення статі гібридних курчат при найбільшій швидкості сексування – 75 гол./хв. Федерсексна комбінація (Г-2рЧГ-2п), як і на першому етапі, теж характеризувалась досить високою точністю визначення статі (98,9 %) при швидкості сексування 31 гол./хв.

У субпопуляції Г-4А на другому етапі було зафіксовано вищу (91,7 %), ніж на першому (75,0 %) точність аутосексування курчат. Підвищення ефективності колорсексингу добових пташенят цієї діаутосексної субпопуляції сталося внаслідок більш ретельного добору типових за діаутосексним фенотипом батьків і матерів.

Таким чином, виробнича перевірка показала високу ефективність аутосексингу, у порівнянні з традиційним вентсексингом, який забезпечує точність визначення статі добового молодняку тільки 93,2 % при швидкості 15–16 гол./хв. (Ю.В. Бондаренко та ін., 2006).

Визначення рівня генетичного тягаря в субпопуляціях м’ясо-яєчних курей. У 2004-2006 рр. протягом племінного сезону встановлювали спектр та частоту прояву морфологічних ембріональних аномалій розвитку у субпопуляціях м’ясо-яєчних курей за каталогом Р. Соумза (R.G. Somes, 1988).

Серед виявлених аномалій розвитку максимальною частотою характеризувались дональд дак (*DD), екзенцефалія (*EX) та вкорочений наддзьобок (*MUB). Середня частота їх прояву серед загиблих ембріонів в популяції коливалась від 1,15 до 2,68 %. Винятком стала ознака вкорочений наддзьобок в 2005 році, яка виявилась лише в 0,72 % випадків. Найвища частота прояву аномалії дональд дак була в субпопуляції Г-2 у 2004 та 2005 роках (6,90 та 5,41 %, відповідно). Найменшою частотою характеризувались аномалії бікранія та ектродактілія (*EC). Вони зустрічались з частотою 0,10–0,33 % в 2004 та 2005 роках, а в 2006 році не зустрілися жодного разу.

Генетичний тягар був розрахований з урахуванням усіх виявлених аномалій в кожній із субпопуляцій. У 2004 році найвищий його показник був в субпопуляціях Г-2, Г-3 та Г-4 і коливався від 10,34 до 14,29 % (рис. 11).

Рис. 11. Динаміка рівня генетичного тягаря у субпопуляціях

м’ясо-яєчних курей (2004-2006 рр.)

У 2005 році цей показник був максимальним у групах С та Г-2, а решта характеризувалась середніми значеннями (4,4–8,0 %). У 2006 році найбільш "забрудненими" летальними генами виявилися групи Г-3 (12,31 %), Г-4 (12,50 %) та К (9,73 %). Мінімальна їх кількість була виявлена в субпопуляції С (3,03 %), а загальний показник за популяцію в цілому сягнув 8,09 %.

Таким чином, за три роки моніторингу встановлено, що субпопуляції Г-3 та Г-4 найбільш "забруднені" летальними генами. В середньому за три покоління частота в них коливалась від 5,70 до 14,29 %. У субпопуляції Г-2 намітилась тенденція до зменшення цього показника (10,34>9,20>5,36 %). Протилежну картину ми спостерігали у групі К, в якій цей показник кожного року збільшувався (3,55>8,00>9,73 %). Субпопуляція Г-1 за всі три покоління моніторингу характеризувалась найменшим рівнем генетичного тягаря (1,82–4,26 %).

За популяцією в цілому рівень леталей поступово збільшувався за три роки і в 2006 році сягнув показника, який вважається максимально допустимим, вище за який необхідно здійснювати спеціальні селекційно-генетичні заходи щодо елімінації летальних генів з популяції курей.

Нами також виявлена подібність спектрів спадково обумовлених ембріональних аномалій розвитку у сухопутної (кури, індики, перепела) та водоплавної (гуси, качки) птиці, що погоджується із законом Н.І. Вавілова про гомологічні ряди у спадковій мінливості. Так, у всіх видів дослідженої птиці зустрічалася екзенцефалія. У гусей, як і у курей, виявлено бікранію та „подвійний мутант”, а у перепелів і курей – перехрещений дзьоб.

Враховуючи інформацію за всіма класами генетичних маркерів розроблено генетичний паспорт кожної із субпопуляцій бірківських м’ясо-яєчних курей та популяції в цілому, який відображає генетичну структуру сьомого покоління дослідної птиці. Нижче наведено генетичний паспорт субпопуляції Г-1 бірківських м’ясо-яєчних курей.

Субпопуляція Г-1 (F7). Початок створення (F0) 2000 рік.

1. Поголів’я дорослої птиці, голів: | Півнів | Курей

13 | 192

2. Групи крові. Частота прояву еритроцитарних антигенів p, %

Антиген | p | Антиген | p | Антиген | p

СРВВ2IV | 71,7 | СРСС26 | 28,3 | СРХХ87 | 46,7

СРХХ4 | 16,7 | СРХХ69 | 33,3 | СРХХ83 | 41,7

СРХХ87I | 43,3 | СРХХ70 | 28,3 | СРХХ81 | 1,7

СРХХ23 | 85,0 | СРХХ71 | 91,7 | СРХХ82 | 11,7

СРВВ2I | 50,0 | СРХХ75 | 3,3 | СРХХ84 | 5,0

СРВВ3III | 33,3 | СРХХ76 | 78,3 | СРАА12 | 15,0

СРВВ3II | 35,0 | СРХХ77 | 55,0 | СРВВ9 | 33,3

3. Поліморфні протеїни білка яєць. Частота алелів овопротеїнових локусів, ч2, He

OV | G(3) | G(2) | Tf | He, %

*A | ч2 | *A | ч2 | *B | ч2 | *B | ч2

1,0000 | 0 | 0,6286 | 0,72 | 0,7429 | 0,05 | 1,0000 | 0 | 22,14

4. Забарвлення оперення дорослої птиці

Фенотип | Генотип

Чорно-

смугасте | >BARR*B/*B S*S/*S TYR*N/*N MC1R*E/*E SILV*N/*N CO*N/*N BL*N/*N

+BARR*B/W S*S/W TYR*N/*N MC1R*E/*E SILV*N/*N CO*N/*N BL*N/*N

5. Морфологічні ознаки

екстер’єру птиці | 6. Морфологічні аномалії ембріонального розвитку

Ознака

Фенотипи

Генотип

p, *N

Форма

гребеня

листоподібна

R*N/*N

0,940

трояндоподібна

R*R/*R; R*R/*N

Поверхня

гребеня

шорстка

HE*HE/*HE

HE*HE/*N

0,447

гладка

HE*N/*N

Опереність шиї

гола

NA*NA/*NA

NA*NA/*N

0,997

оперена

NA*N/*N

Швидкість опереності

рання

K*K/*N, K*N/*N, K*N/W

0,690

пізня

K*K/*K, K*K/*N, K*K/W |

Ознака

Відсоток

серед загиблих ембріонів

Екзенцефалія

2,13

Дональд дак–

Перехрещений дзьоб–

Вкорочений наддзьобок

2,13

Подвійний мутант–

Інші–

Рівень генетич-ного тягаря, %

4,26

7. Мінливість господарсько-корисних ознак

Показник | ± | ± | ±, %

Жива маса курей у 52 тижні, кг | 3,34±0,12 | 0,53±0,09 | 15,7±2,03

Жива маса півнів у 52 тижні, кг | 4,22±0,09 | 0,19±0,06 | 4,6±1,15

Маса яєць у віці 52 тижні, г | 65,3±0,59 | 4,60±0,34 | 7,05±0,50

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі запропоновано та апробовано систему комплексного моніторингу мікроеволюційних процесів у структурованій популяції курей у процесі породоутворення. Доведено доцільність одночасного використання п’яти класів генетичних маркерів (поліморфні білки, групи крові, моногенні морфологічні ознаки, забарвлення оперення, спадкові ембріональні аномалії) для більш повної, комплементарної характеристики генетичної структури окремих субпопуляцій м’ясо-яєчних курей та популяції в цілому.

1. Установлено, що на сьомому поколінні вільного спарювання дослідні субпопуляції м’ясо-яєчних курей за біохімічними маркерами (локуси OV, G(3), G(2), TF) прийшли до стану генетичної рівноваги згідно із законом Харді-Вайнберга. Рівень гетерозиготності субпопуляцій за поліморфними системами білків яєць в різних поколіннях коливався від 14,58 до 24,29 % і в цілому за популяцією в F6 та F7 стабілізувався на мікроеволюційному оптимумі – 19,90 %.

2. Динаміка частот генів овопротеїнових локусів із покоління в покоління в більшості дослідних груп птиці була незначною й носила пилкоподібний характер. Генетичні відстані (DN) між дослідними групами курей за біохімічними маркерами були незначними і знаходились на рівні 0,0001–0,0252, тоді як за частотою прояву еритроцитарних антигенів цей показник (DS) коливався в межах 0,080–0,235 і за період моніторингу поступово збільшувався.

3. Досягнуто майже повної гомозиготності дослідних груп птиці за цільовими генотипами забарвлення (7 локусів) та швидкості росту (1 локус) оперення. Це дозволило отримати високу ефективність визначення статі гібридних добових пташенят за типами опереності крила (точність федерсексингу – 98,5–98,9 % при швидкості 30–31 гол./хв.) та забарвленням пуху за системою генів *B-*N (точність колорсексингу – 97,0–100,0 % при швидкості 70–75 гол./хв.), у порівнянні з традиційним вентсексингом (93,2 % та 15–16 гол./хв., відповідно).

4. Не виявлено впливу алеля пізньої опереності *K, а також генотипів поліморфних овопротеїнових локусів G(3) та G(2) на господарсько-корисні ознаки бірківських м’ясо-яєчних курей.

5. Визначено спектр та частоту прояву спадкових аномалій у субпопуляціях бірківських м’ясо-яєчних курей. Найпоширенішими виявились такі аномалії розвитку, як екзенцефалія, дональд дак, перехрещений дзьоб, вкорочений наддзьобок. Сумарний генетичний тягар у деяких субпопуляціях (Г-3, Г-4) перевищував максимально допустиме видове значення (8,0 %), що потребує в подальшому проведення спеціальних селекційно-генетичних заходів щодо зниження частоти летальних генів.

6. Виявлено подібність спектрів спадково обумовлених ембріональних аномалій розвитку у різних видів сухопутної (кури, індики, перепела) та водоплавної (гуси, качки) птиці, що погоджується із законом Н.І. Вавілова про гомологічні ряди у спадковій мінливості.

7. Розроблено генетичний паспорт кожної із субпопуляцій бірківських м’ясо-яєчних курей та популяції в цілому, який відображає генетичну структуру сьомого покоління дослідної птиці та дає можливість ефективно планувати подальшу селекційно-племінну роботу.

ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бондаренко Ю.В., Рожковський О.В., Ткачик Т.Э. Изучение оперяемости суточного молодняка у разных пород кур и индеек // Птахівництво: Міжвід. темат. наук. зб. (за матеріалами V Української конференції з міжнародною участю) / ІП УААН. – Борки, 2004. – Вип. 55. – С. 37–43. (Дисертантом проведено експериментальну роботу в повному обсязі, аналіз результатів дослідження та підготовлено до друку).

2. Бондаренко Ю.В., Ткачик Т.Э., Кутнюк П.И. Генетический груз в популяциях сухопутной сельскохозяйственной птицы // Птахівництво: Міжвід. темат. наук. зб. (за матеріалами VI Української конференції з міжнародною участю) / ІП УААН. – Борки, 2005. – Вип. 57. – С. 94–98. (Дисертантом проведено експериментальну роботу в повному обсязі, аналіз результатів дослідження та підготовлено до друку).

3. Ткачик Т.Е. Імуногенетичний контроль при створенні нової популяції бірківських м’ясо-яєчних курей // Науковий вісник ЛНАВМ імені Гжицького. – 2006. – Том 8, № 2, (29), ч. 3. – С. 210–216.

4. Ткачик Т.Е., Бондаренко Ю.В. Генетичний моніторинг популяції бірківських м’ясо-яєчних курей за поліморфними локусами білків яєць // Науковий вісник