CC BY
31
HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro HamoHaibHoro ymBepcurery BeTepHHapHOi MegnuUHH Ta 6i0TexH0iroriH iMeHi C.3. f^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj
doi: 10.15421/nvlvet7415
ISSN 2519-2698 print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 636.32/38:591.16.612.063
Стан i перспективи застосування бттехнолопчних методiв вiдтворення у
племiнному BiB4apcTBi
Проведено аналiз лтературних даних щодо застосування методу трансплантацп ембрютв у племтному вiвчарствi. Доведено, що теоретичною основою методу трансплантацп ембрiонiв е наявтсть великоI кiлькостi зародкових клтин у яечниках самок, бiльшiсть яких при звичайних способах вiдтворення не бере участi у цих процесах, а також висока вiрогiд-тсть успадкування генетичних ознак тсля пересадки ембрютв рецитентом. На цт основi вiд самки протягом життя можна одержати декыька десятюв нащадюв. Головним напрямом технологи трансплантацп ембрiонiв е розробка нових методiв, яш забезпечать одержання найбыьшо! кiлькостi доброятсних ембрiонiв бажаних генотитв як за рахунок тдук-цп множинноI овуляцп, так i шляхом культивування фол^лярних ооцитiв поза оргатзмом. Вiдмiчено, що використання трансплантацп обмежуеться рядом чинниюв, яш недостатньо вивчет i багато з них е суперечливими, зокрема непередба-чуватстю результатiв тдукцп множинноI овуляцп. Розробка способу прогнозування результатiв полiовуляцu рiзко тдви-щить ефективтсть трансплантацп ембрiонiв та значно зменшить затрати трудових i фтансовихресурЫв. Показано, що одним iз головних факторiв переводу методу трансплантацп на практичну основу е розробка способiв щпоконсервування ембрiонiв. Це дозволить спростити пiдбiр за статевим циклом реципiентiв з донорами, здтснити транспортування на велик вiдстанi та проводити пересадку в запланованих селекцтних стадах.
Подальше удосконалення методу, поряд iз застосуванням сучасних досягнень генетики, ембрюлогп i ендокринологи дозволить у найближчш перспективi розробити комплексний метод прискореного створення у вiвчарствi селекцтних стад високопродуктивних тварин.
Ключовi слова: вiвцематки-донори, рецитенти, полiовуляцiя, трансплантащя ембрютв, ^оконсерващя, гормональн препарати, яечники, жовтi тта.
Проведен анализ литературных данных по применению метода трансплантации эмбрионов в племенном овцеводстве. Доказано, что теоретической основой метода трансплантации эмбрионов является наличие большого количества зародышевых клеток в яичниках самок, большинство которых при обычных способах воспроизводства не принимает участия в этих процессах, а также высокая вероятность наследования генетических признаков после пересадки эмбрионов реципиентом. На этой основе от самки в течение жизни можно получить несколько десятков потомков. Главным направлением технологии трансплантации эмбрионов является разработка новых методов, которые обеспечат получение наибольшего количества доброкачественных эмбрионов желаемых генотипов как за счет индукции множественной овуляции, так и путем культивирования фолликулярных ооцитов вне организма.
Citation:
Sharan, M., Grymak, K. (2017). Curent state and futyre of using the biotechnological methods of reproduction in sheeps breeding. Scientific Messenger LNUVMBT named after S.Z. Gzhytskyj, 19(74), 67-70.
М.М. Шаран, Х.М. Гримак [email protected], [email protected]
1нститут бюлоги тварин НААН Украти, вул. В. Стуса, 38, м. Льв1в, 79034, Украгна
Состояние и перспективы применения биотехнологических методов воспроизводства в племенном овцеводстве
Н.Н. Шаран, Х.М. Гримак [email protected], [email protected]
Институт биологии животных НААН Украины, ул. В. Стуса, 38, г. Львов, 79034, Украина
Отмечено, что использование трансплантации ограничивается рядом факторов, которые недостаточно изучены и многие из них противоречивы, в частности непредсказуемостью результатов индукции множественной овуляции. Разработка способа прогнозирования результатов полиовуляции резко повысит эффективность трансплантации эмбрионов и значительно уменьшит затраты трудовых и финансовых ресурсов. Показано, что одним из главных факторов перевода метода трансплантации на практическую основу является разработка способов криоконсервирования эмбрионов. Это позволит упростить подбор по половому циклу реципиентов с донорами, осуществить транспортировку на большие расстояния и проводить пересадку в запланированных селекционных стадах.
Дальнейшее совершенствование метода, наряду с применением современных достижений генетики, эмбриологии и эндокринологии позволит в ближайшей перспективе разработать комплексный метод ускоренного создания в овцеводстве селекционных стад высокопродуктивных животных.
Ключевые слова: овцематки-доноры, реципиенты, полиовуляция, трансплантация эмбрионов, криоконсервация, гормональные препараты, яичники, желтые тела.
Curent state and futyre of using the biotechnological methods of reproduction in
sheeps breeding
M. Sharan, K. Grymak [email protected], [email protected]
Institute of Animal Biology NAAS, V. Stus Str., 38, Lviv, 79034, Ukraine
The analysis of publication related to the usage of embryo transplantation method in breeding sheep had been conducted. It is proved that the theoretical basis of the method of embryo transplantation is the large number of germ cells in the ovaries offemales, most of which during the usual method of reproduction does not participate in these processes, and the high probability of inheriting genetic characteristics of embryos after transplantation by recipient. On this basis, from females throughout her life we can get a few dozen of descendants.
The main aspects of embryos transplantation technology is to development of new methods that will ensure obtaining of the greatest number of good-quality embryos with desirable genotypes, both by the induction of multiple ovulation and by cultivation of follicular oocytes outside the body. It has been defined, that its usage is limited by a number of factors that are not well studied and many of them are contradictional, in particular unpredictable results of the multiple ovulation induction. The development of the method ofpredicting the results ofpolyovulation will significantly increase the efficiency of embryos transplantation and significantly reduce the cost of labor and financial resources. It has been shown, that one of the main factors of making transplantation more practical is to develop the methods of embryos cryopreservation. This will simplify the selection of recipients and donors by the sexual cycle, will further long distance transportation and will enable the transplantation in the planned breeding herds.
The further of the method, along with modern advances of genetics, embryology, endocrinology, will in the near future lead to develop a comprehensive method for the accelerated creation in sheep breeding flocks of high performance animals.
Key words: sheep-donors, recipients, polyovulation, embryotransplantation, cryopreservation, hormones, ovaries, the corpus lu-teum.
Збшьшення виробництва продукцп в1вчарства не-можливе без щдвищення продуктивное^ тварин. Однак, при традицшних методах ведення галуз1 - це процее довготривалий. Потр1бш принципово нов1 пвдходи в селекцшно-племшнш робоп, а саме: широ-ке впровадження у практику сучасних досягнень генетики, селекци i бютехнологи, зокрема методу трансплантацп ембрюшв. Це сприятиме штенсивному використанню генетичного потенщалу тварин, забез-печить у найкоротшi строки отримання необхвдно1 кшькосп висококласного племшного молодняку, створення селекцшних стад та збереження цшного генофонду (Muhamedgaliev et al., 1981; Bodo et al., 1984; Jemst, 1986; Kvasnickij et al., 1988; Burkat, 1988; Zubets, 1994; Zubets, 1995; Ajbazov and Aksenova, 2011).
Теоретичною основою методу трансплантацп ембрюшв е наявшсть велико1 кшькосп зародкових клггин у яечниках самок, бшьшстъ яких за використання звичайних способiв вщтворення не бере учасп у цих процесах, а також висока вiрогiднiсть успадкування генетичних ознак тсля пересадки ембрюшв реците-нтом (Klinskij and Alekseenko, 1979; Jernst, 1984;
Ajbazov and Aksenova, 2011; Aksenova et al., 2012). На цш основi вщ самки впродовж життя можна одержати декшька десятшв нащадшв.
За штенсивно1 селекци матерiв плщнишв без використання трансплантацп ембрюшв досягають пвд-вищення ефекту селекци всього на 5-10%. Метод трансплантацп дозволяе пвдвищити коефщент розм-ноження високоцшних тварин у 2-5 разiв i вщповщно тдвищити селекцшний ефект на 25% (Neimann, 1988; Ruane, 1988; Krychowski, 1989; Madison, 1994). Таким чином, прискорене одержання плвднишв, здатних бути покращувачами, при створенш селекцшних стад е важливим завданням методу трансплантацп в прак-тицi селекцiйно-племiнноï роботи.
Особливого значення метод трансплантацiï ембрь онiв набувае при виведенi нових лшш, типiв i порiд тварин. Вш дозволяе швидшими темпами створити ядра нових популяцш, вiдiграе важливу роль у вико-ристаннi свггових генетичних ресурсiв.
Багато уваги придшяеться пересадцi ембрiонiв, як засобу шдвищення темшв в1дтворення, а також, як одного iз фундаментальних бiологiчних методiв дос-л1дження репродуктивноï функцiï тварин. Групи тва-
рин-аналопв близьких за спадковютю, одержат методом трансплантацИ, е винятково цшними i дозво-ляють конкретшше аналiзувати проблеми фшологи, бюх1мц, генетики та !мунологп вщтворення, вивчити вплив генетичних i кормових факторiв на розвиток ембрюшв, визначити причину !х загибелi у до!мпла-тацiйний та iмплатацiйний перiоди.
Головним напрямом удосконалення технологи трансплантаци ембрiонiв е розробка нових методiв, якi забезпечать одержання найб!льшо! кiлькостi доб-роякiсниx ембрюшв бажаних генотипiв як за рахунок iндукцü' множинно! овуляцп, так i культивуванням фолiкулярниx ооцитiв поза оргашзмом. Але викорис-тання методу трансплантацп ембрюшв у тваринницт-вi обмежуеться рядом факторiв, яш недостатньо ви-вченi й багато з них е суперечливими. Так, iз досль джень ряду вчених (Gordon, 1988; Ernest and Sergeev, 1989; Zhulynskaja and Lobacheva, 2007) вiдомо, що вiд 30-35% самок-донорiв ембрiонiв взагалi не одержу-ють, а у 40% - ввдсутш придатнi ембрюни для пересадки. Проте, одностайно! думки у вчених i практиков про причини такого явища немае.
У цьому аспектi однiею з серйозних причин, яш стримують широке впровадження методу трансплан-тацп у племшне тваринництво, е непередбачуванiсть результата шдукцп множинно! овуляцй' (Ernest and Sergeev, 1989; Lee et al., 2000; Freitas et al., 2003; Ajbazov et al., 2006; Aksenova et al., 2013).
Розробка простого способу прогнозування результата полювуляцп рiзко пiдвищить ефективнiсть трансплантаци ембрiонiв та значно зменшить затрати трудових i фiнансовиx ресурсiв. Л.С. Малахова (Malahova, 2005), порiвнюючи три схеми стимуляци суперовуляцп у вiвцематок iз застосуванням фол!ку-лостимулюючого гормону (ФСГ-n; США), Фолирош-ну (Литва) та Фолiмагу (Росiя), встановила, що за реакщею полювуляцп, одержанням кшькосп ембрю-нiв, у тому числ! на донора, перевагу мали схеми ш-дукцй' множинно! овуляцй' iз застосуванням ФСГ - n та Фолiмагу.
Дослiдженнями А.-М.М. Айбазова, Т.В. Мамонтова (Ajbazov and Mamontova, 2014) з порiвняння шдук-ци множинно! овуляцй' у кiз-донорiв фол!кулостиму-люючим препаратом - «ФСГ-супер» i «Оваген» вияв-лено, що полювулящею на введения екзогенного гормону «ФСГ-супер» прореагувало 86% оброблених шз за реакцй' полювуляцп 12,4 жовтих тш i виxодi прида-тних ембрюшв 68%. Застосування препарату «Ова-ген» забезпечило наявшсть у яечниках 14,5 жовтих тш за виходу повноцiнниx ембрiонiв 75,3%. На думку авторiв, обидва препарати ефективнi i за !х застосування досягаеться висока полiовуляцiя iз великим вщсотком виходу придатних ембрiонiв.
П.В. Аксенова, А.М.М. Айбазов, Д.В. Коваленко та ш. (Ajbazov et al., 2012) розробили схему iндукцi! полювуляцп у шз, яка передбачае введення !мпланта-нта «Крестар» на 8-му добу, одноразову ш'екцш 500 ОД Фолтэну та iн'екцi! 7 мл Овагену з iнтервалом 12 год за одноразово! дози 1 мл (початок ш'екцп - за 60 год до видалення iмплантанта); введення 500 ОД Хо-рулону у момент фшсаци статево! охоти. Запропоно-вана схема забезпечуе полiовуляцiю яечникiв шз-
донорiв у межах 15,5-17,5 жовтих тш, одержання 12,3-13,8 ембрiонiв на одну тварину, в тому числ! придатних до трансплантаци 74,3-90,4 вщсотка.
Важливе теоретичне i практичне значення мае ви-яснення ролi рiзниx чинникiв, як1 впливають на при-живлення трансплантованих ембрiонiв у рецишента. За даними П.В. Аксенова (Aksenova, 2014), тсля пересадки ембрюшв в!вцям-рецитентам, яким через 5 дшв пiсля операцп для пвдвищення !х приживлення вводили препарат «Хорулон» (хорюн-гонодотрошну), приживлення становило лише 33%.
Одним з головних чиннишв переводу методу трансплантацп ембрюшв у вiвчарствi на практичну основу е розробка способiв крiоконсервування ембрiонiв. Це дозволило спростити пiдбiр за статевим циклом рецишента з донорами, здшснити транспортування на велик! вiдстанi i проводити пересадку ембрiонiв у запланованих селекцiйниx стадах.
Однак, на даний час не розробленi прост! та доста-тньо надшт методи крюконсервування репродуктив-них клгган овець, як! здатш задовольнити запити виробництва. Заморожування ембрюшв пов'язане з дорогим крюгенним обладнанням i значними матер!а-льними затратами, (Aksenova et al., 2012; Aksenova et al., 2013). Автори стверджують, що найвищу стшшсть до крюконсервування продемонстрували ооцити шз, 2-4 бластомерт ембрюни та морули за швидкого режиму заморожування з використанням обладнання французько! ф!рми IMV.
P. Stecher, I. Vaderzwalmen, N. Zech (Stecher et al., 1999), Д.А. Пикус (Pikus, 2005) провели усшшш екс-перименти !з заморожування ембрюшв овець способом вггрифжацп за використання великих швидкос-тей охолодження.
Лггературт дан! та практичний анал!з трансплантацй ембрюшв овець i к1з свщчать, що сьогодт е реальна можливють одержувати за статевий цикл по чотири-шють доброяшсних ембрюшв вщ високоцшних в!вцематок-донор!в i 40-45% суягносп. Проте ряд питань, зв'язаних з удосконаленням методу транспла-нтацп ембрюшв, залишаються невиршеними, потре-бують техшчно! доробки i наукового обгрунтування. До них вщносяться: надшшсть ввдбору в!вцематок, щдукщя множинно! овуляцп, продукування донорами доброяшсних ембрюшв, низькотемпературне крюко-нсервування та гарантшна аплгкащя ембрюна рецит-енту.
Подальше удосконалення методу, поряд !з застосуванням сучасних досягнень генетики, ембрюлогп i ендокринологи дозволить у найближчш перспектив! розробити комплексний метод прискореного створен-ня у в!вчарстш селекцшних стад високопродуктивних тварин.
Бiблiографiчнi посилання
Muhamedgaliev, F.M., Tojshibekov, M.M., Abil'dinov, R.B. (1981). Transplantacija zigot v plemynnomovcevodstve. Alma-Ata: Nauka (in Russian).
Bodo, J., Buvanendran, V., Hogdes, J. (1984). Manual for training courses on the animal genetic resources conservation and management. Rome: FAO.
Jernst, L.K. (1986). Perspektivy prikladnoj biotehnologii. Vestn. S.-h. nauki. 2, 120-126 (in Russian).
Kvasnickij, A.V., Martynenko, N.A., Bliznjuchenko, A.G. (1988). Transplantacijaj embrionov i geneticheskoaj ainzhenerija v zhivotnovodstve. Kiev: Urozhaj (in Russian).
Burkat, V.P. (1988). Biotehnologija i teoreticheskie aspekty selekcii. O merah po povysheniju jeffektivnosti i uluchsheniju organizacii bolee shirokogo ispol'zovanija biotehnologii v plemennom zhivotnovodstve: Tez. Dok. 11Resp. Nauch. -proizvod. konf. L'vov, 24-26 (in Russian).
Zubets, M.V. (1994). Formuvannia molochnoho stada z prohramovanoiu produktyvnistiu. Kyiv.: Urozhai (in Ukrainian).
Zubets, M.V. (1995). Do pytannia formuvannia spadkovosti silskohospodarskykh tvaryn. Teoretychni i i praktychni aspekty porodoutvoriuvalnoho protsesu u molochnomu ta miasnomu skotarstvi, 64-65 (in Ukrainian).
Ajbazov, M.M., Aksenova, P.V. (2012). Vozmozhnost' i perspektivy poluchenija pervichnyh transgennyh zhivotnyh-producentov belkov cheloveka. Ovcy, kozy, sherstnoe delo. 3, 33-35 (in Russian).
Klinskij, Ju.D., Alekseenko, A.N. (1979). Transplantacija zarodishej u sel's'kohozjajstvennyh zhivotnyh. Itogi nauki i tehniki. 12, 52-112 (in Russian).
Jernst, L.K. (1984). Individual'naja reakcija jaichnikov korov pri inducirovanii superovuljaciej. Dok. VASH-NIL. 6, 22-24 (in Russian).
Ajbazov, M.M., Aksenova, P.V. (2011). Transplantacija jembrionov u molochnih koz. Culegere de lucrari a Simpozionului stiintific cu participare internationala consacrat aniversarii Maximovca, 286-290 (in Russian).
Aksenova, P.V., Ajbazov, M.M., Kovalenko, D.V. (2012). Biotehnologicheskie metody i priemy intensifikacii vosproizvodstva ovec i koz. Ovci, kozy, sherstnoedelo. 2, 35-38 (in Russian).
Neimann, H. (1988). Tiefgefrioren von Embryonen Landwirts chaftlicher Nutztiere. Prakt. Tierarzt. 69(9), 2934.
Ruane, J. (1988). Reviem of the use of embryo transfer in the genetic improvement of dairy cattle. Animal Breeding Abstracts. 56(6), 437-446.
Krychowski, T. (1989). La transplantation embryonnairea I URCEO: optimizes la selection. Bull. techn. Insem. Ar-tif. 52, 35-36.
Madison, V.V. (1994). Perevaga importu embrioniv. Tvarynnyctvo Ukrainy. 4, 5 (in Ukrainian).
Zhulynskaja, O.S., Lobacheva, Y.V. (2007). Predvarytel'nye rezul'taty ocenky ovcematok po vagynal'nym mazkam na prygodnost' k stymuljacyy superovuljacyy. Sbornyk nauchntih trudov Stavropol'skogo nauchno-yssledovatel'skogo ynstytuta zhyvotnovodstva y kormoproyzvodstva. 1 (in Russian).
Gordon, A. (1988). Kontrol' vosproyzvodstva sel'skohozjajstvennyh zhyvotnyh. M.: Agropromyzdat (in Russian).
Ernest, L.K., Sergeev, N.Y. (1989). Transplantacyja embryonov sel'skohozjajstvennyh zhyvotnyh. M.: Agropromizdat (in Russian).
Lee, C.S., Fang, N.Z., Koo, D.B. (2000). Embryo recovery and transfer for the production of transgenic goats from Korean native strain. Small Ruminant Research. 37, 57-63.
Freitas, V.J.F., Serova, I.A., Andreeva, L.E. (2003). Birth of normal kids after microinjection of pronuclear embryos in a transgenig goat (Capra hircus) production program in Brazil. Genetics and Molecularv Research. 2(2), 200-205.
Ajbazov, A.-M.M., Malahova, L.S., Trubnikova, P.V. (2006). Sinhronizacija polovoj ohoty u molochnyh koz. Ovcy, kozy, sherstjanoe delo. 2, 32-33 (in Russian).
Aksenova, P.V., Ajbazov, A-M.M., Seitov, M.S. (2013). Ocenka kachestva i ustojchivosti k kriokonservacii jembrionov koz v zavisimosti ot stadii razvitija. Izvestija Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 6(44), 85-87 (in Russian).
Malahova, L.S. (2005). Kachestvennye pokazateli jembrionov v zavisimosti ot primenjaemyh gonadotropinov. Sbornik nauchnyh trudov Stavropol'skogo nauchno-issledovatel'skogo instituta zhivotnovodstva i kormoproizvodstva. 1, 37-40 (in Russian).
Ajbazov, A.-M.M., Mamontova, T.V. (2014). Rezul'taty stimuljacii follikulogeneza zaanens'kih koz. Sbornik nauchnyh trudov Stavropol'skogo nauchno-issledovatel'skogo instituta zhivotnovodstva i kormoproizvodstva. 7, 26-37 (in Russian).
Ajbazov, A.-M.M., Aksenova, P.V., Kovalenko, D.V. (2012). Itogi i perspektivy razrabotki i primenenija biotehnologicheskyh metodov i priemov intensifikacii vosproizvodstva ovec i koz. Sbornik nauchnyh trudov Stavropol'skogo nauchno-issledovatel'skogo instituta zhivotnovodstva i kormoproizvodstva. 5, 17-23 (in Russian).
Aksenova, P.V. (2014). Rezul'taty aprobacii usovershenstvovannogo metoda transplantacii jembrionov u ovec: analiz prizhivljajemosti zigot, effektivnosti vynashivanija ploda i razvitija jagnjat-transplantantov. 1, 11-13 (in Russian).
Aksenova, P.V., Ajbazov, A.-M.M. (2009). Rezul'taty stimuljacii follikulogenezazaanenskih koz // Aksenova P.V. Shemy sinhronizacii polovogo cikla u molochnyh koz. Materialy v mezinarodni vedeckoprakticka conference «Modarni Vymozenosti Vedy». Praha. Publishing House «Edication and Science», 45-48 (in Russian).
Stecher, P., Vaderzwalmen, I., Riedler, N., Zech, N. (1999). Vitrification of humal embryos on height stage of development. Institute Reproduktionsmedisin und Endokrinologie, Austria. 11(1), 104.
Pikus, D.A. (2005). Opyt primenenija metoda OPS-vitrifikacii jembrionov ovec. Sbornik nauchnyh trudov GNU SNIIZhK. http://cyberleninka.ru/article/n/opyt-primeneniya-metoda-ops-vitrifikatsii-embrionov-ovets#ixzz4dBAo2fYW (in Russian).
Cmammn nadiümna do peda^ii 3.02.2017
