Дифференциация основных пород пчел с использованием микросателлитов Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 638.145

Н.И.Кривцов,

акад. РАСХН, д-р с.-х. наук, профессор, Рязанский ГАТУ

Н.А.Зиновьева, чл.-корр. РАСХН, д.с.-х.н., профессор, ВИЖ РАСХН

A.В.Бородачев, д-р с.-х. наук, профессор, Рязанский ГАТУ

B.ИЛебедев, д-р с.-х. наук, профессор, Рязанский ГАТУ

М.С.Форнара, мл. научн. сотр., ВИЖ РАСХН

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПОРОД ПЧЕЛ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОСАТЕЛЛИТОВ

Вследствие разнообразия природноклиматических условий к разведению на территории Российской Федерации рекомендованы три породы, сформированные под влиянием длительного естественного отбора и определенном воздействием массовой селекции, каждая из которых приспособлена к эффективному использованию опре-деленного типа медосбора.

В Государственный реестр пород, допущенных к разведению в России, включены среднерусская (Apis mellifera mellifera), карпатская (Apis mellifera carpatica) и серая горная кавказская (Apis mellifera caucasica Gorb.), обладающие высоким генетическом потенциалом продуктивности и биологическими особенностями.

Среднерусские пчелы (Apis mellifera mellifera) имеют относительно крупные размеры тела (ширина 3-го тергита 4,8-5,2 мм), короткий хоботок (6,0-6,4 мм), темную окраску, отличаются светлой печаткой меда, агрессивностью, значительной ройливостью. Благодаря хорошей зимостойкости, устойчивости к ряду заболеваний, высокой яйценоскости маток, эффективному использованию позднего сильного медосбора, эти пчелы районированы в 52 регионах Центрального, СевероЗападного, Приволжского, Уральского, Сибирского федеральных округов и составляют 60 % от общего количества пчелиных семей в стране. Среди популяций среднерусской породы известны такие, как бурзянская, вологодская, верхнекамская, горно-алтайская, красноярская, татарская, уральская и др. (Н.И. Кривцов, Н.Н. Гранкин, 2004).

Пчелы карпатской породы (Apis mellifera

carpatica) имеют средние размеры тела, промежуточные по значению между среднерусскими и серыми горными кавказскими, серую окраску с серебристым отливом, преимущественно светлую печатку меда. Они характеризуются миролюбием, умеренной ройливостью, интенсивным весенним развитием, эффективным использованием различных типов медосбора и районированы в 28 регионах Северо-Западного, Северо-Кавказского, Центрального, Приволжского и Южного федеральных округов, составляя 17 % общей численности пчелиных семей России.

Пчелы серой горной кавказской породы (.Apis mellifera caucasica Gorb.) при небольших размерах тела серой окраски отличаются самыми длинными хоботками (до 7,2 мм), характеризуются темной печаткой меда, исключительным миролюбием, слабой ройливостью, эффективным использованием несильного продолжительного медосбора, в т.ч. с бобовых культур. Являются самыми эффективными (после шмелей) опылителями семенников клевера лугового (Tpifolium pretense L.). Эти пчелы рекомендованы к разведению в 16 регионах Северо-Кавказского, Центрального, Приволжского и Южного федеральных округов, а доля их составляет 14 % от общего числа пчелиных семей (Н.И. Кривцов, С.С. Сокольский, Е.М. Любимов, 2009).

Изучение генофонда пород пчел, контроль их чистопородности имеет важное значение при выборе исходного материала для выведения новых линий, типов и пород. Для определения принадлежности пчел к определенной породе традиционно используют морфологические показатели

© Кривцов Н. И., Зиновьева Н.А., Бородачев А. В., Лебедев В. И., Форнара М. С., 2011

отдельных особей и поведенческие - пчелиных семей. Однако эти признаки существенно варьируют под влиянием условий внешней среды и географической широты местности.

Наряду с классическими, в НИИ пчеловодства Россельхозакадемии при творческом сотрудничестве с сотрудниками Института общей генетики РАН и ВНИИ животноводства Россельхозакадемии проведена работа по применению молекулярногенетических методов для идентификации пород пчел и их генетической паспортизации (Н.И. Кривцов и др., 2010; Н.А. Зиновьева и др., 2011).

Цель исследований - определить чистопо-родность пчел с использованием молекулярногенетических методов их идентификации и выявить различия между основными породами, разводимыми в России.

Материал и методы исследований Материалом для исследований служили пчелы, отобранные с пасек племенных хозяйств, занимающихся разведением районированных пород. Пчел карпатской породы отбирали с пасек Федерального государственного унитарного предприятия племенного пчелоразведенческого хозяйства «Майкопское» Республики Адыгея, серой горной кавказской - Краснополянской опытной станции пчеловодства Краснодарского края, среднерусской - Научно-производственного центра по селекции пчел «Татарский» Республики Татарстан.

Исследование полиморфизма микросател-литных (МС) маркеров ядерной ДНК выполняли Таблица 1 - Информативность разработанной

в Центре биотехнологии и молекулярной диагностики Государственного научного учреждения Всероссийского научно-исследовательского института животноводства Россельхозакадемии. Выделение ДНК проводили с помощью NCC колонок и перхлоратного метода. Мультиплексный микро-сателлитный анализ восьми локусов АО24, А88, А113, АРО43, АРхО1, НВ-С16-05, НВ-ТНЕ-03, НВ-С16-01 осуществляли на 16-капиллярном генетическом анализаторе АВ13130х1 Genetic analyzer. Обработку полученных результатов провели с использованием программ MSA_WINv2,65, Phylip, GenA^6,0.

Результаты исследований

Проведенные исследования показали поли-морфность всех локусов МС у изучаемых пород пчел (табл.1).

Наибольшее генетическое разнообразие установлено у пчел карпатской породы, у которых среднее число аллелей на локус составило 9,25. У этих же пчел по сравнению с другими выявлено и наибольшее число эффективных - 4,90 и информационных аллелей - 4,50. Наименьшим генетическим разнообразием характеризовались пчелы среднерусской породы, у которых среднее число идентифицированных эффективных и информативных аллелей составило соответственно 7,75; 2,78 и 3,25.

Детальный анализ локусов показал высокую информативность выбранных восьми МС (табл.2).

системы анализа МС для различных пород пчел

Порода Число особей Среднее число аллелей на локус

всего, Na эффективных, Ne информативных, Ni

Карпатская 66 9,25+0,74 4,90+0,36 4,50+0,23

Среднерусская 90 7,75+0,60 2,78+0,25 3,25+0,17

Серая горная кавказская 113 8,50+0,79 3,76+0,41 4,00+0,30

Таблица 2 - Характеристика полиморфизма МС у пчел различных пород

Порода Число особей Число аллелей в локусе

4 2 О А 8 8 О А 3 < 3 4 о CL А 01 £ А 01 - 6 О - В X 5 0 - 6 О - В X 3 0 ш X Т - В X

Среднерусская 90 5 3 11 7 9 16 6 5

Карпатская 60 3 7 15 6 11 18 5 9

Серая горная кавказская 113 3 3 12 7 12 19 5 7

Минимальное число аллелей в локусе у пчел различного происхождения составило 3, а максимальное у среднерусской породы - 16, карпатской

- 18, а у серой горной кавказской породы - 19.

Другой характеристикой аллелофонда пород является наличие «приватных» аллелей, т.е. аллелей, встречающихся только в одной из них. Данный показатель рассматривается в качестве

одного из критериев характеристики специфичности популяции и отсутствия интенсивного обмена генами между сравниваемыми популяциями. Чем больше «приватных» аллелей в породе, тем более изолированной она является (табл.3).

Наибольшее число «приватных» аллелей установлено у пчел карпатской породы. Между пчелами среднерусской и серой горной кавказской пород существенных различий в числе «приватных» аллелей не выявлено.

Мерой генетической изменчивости в популяции является степень наблюдаемой гетерозиготности. Частота гетерозигот - важный показатель, поскольку каждая гетерозигота несет разные аллели и иллюстрирует наличие изменчивости (Вейер Б., 1995). Для более точной оценки изменчивости популяции вводится показатель ожидаемой гете-розиготности, рассматривающий уровень аллельного разнообразия. Оценка фактической и ожидаемой степени гетерозиготности, рассчитанная по 8 локусам МС, дана в табл.4.

Во всех исследованных породах медоносной пчелы наблюдался дефицит гетерозигот, что, по

всей видимости, является следствием гаплоид-ности трутней. На дефицит гетерозигот указывают также положительные значения индекса фиксации Fis (количественно отражает отклонение частот встречаемости гетерозиготных генотипов от теоретически ожидаемой по Харди-Вайнбергу доли гетерозигот при случайном спаривании внутри популяции): 0,035 для среднерусской, 0,113 для карпатской, и 0,064 - серой горной кавказской породы. Расчет значения Fit показал 19,8 % дефицита гетерозигот в исследованных породах пчел. Среднее значение Fst по 8 локусам всех пород равнялось 0,137. Это свидетельствует о том, что 86,3 % всей изменчивости обусловлено внутрипо-родным разнообразием, а 13,7 % приходится на межпородные различия.

Определение генетической принадлежности особи к своей породе или вероятность идентификации породной принадлежности особи на основании ее анализа по МС показывает, насколько далеко находится друг от друга каждая из пород, при условии независимого исследования микросателлитов (табл.5, рис.1).

Таблица 3 - Наличие «приватных» аллелей у различных пород пчел

Порода Число особей Число аллелей в локусе

OJ О < со со о < 3 < 3 4 о CL < 01 £ < 01 - 6 О - 0Û X 5 0 - 6 О - 0Û X НВ-ТНЕ-03 2 О Т

Среднерусская 90 2 - 2 1 3 2 1 11

Карпатская 60 4 1 1 5 3 1 2 17

Серая горная кавказская 113 - - - 1 2 5 2 - 10

Таблица 4 - Фактическая и ожидаемая степени гетерозиготности у исследованных пород пчел

Порода Число особей Степень гетерозиготности Избыток (+) / дефицит (-) гетеро-зигот, %

Фактическая, Но Ожидаемая, Не

Среднерусская 90 0,515 0,545 -3,1

Карпатская 60 0,682 0,752 -7,0

Серая горная кавказская 113 0,578 0,615 -3,6

Таблица 5 - Оценка генетической консолидированности исследуемых популяций пчел

Порода Число особей Породная принадлежность особи

к собственной породе,% к другой породе, %

Среднерусская 90 100,0 0,00

Карпатская 60 97,0 3,0

Серая горная кавказская 113 98,2 1,8

Всего 269 98,5 1,5

■ - карпатская; Л - среднерусская; о - серая горная кавказская Рис.1 - Анализ генетической консолидированности пород пчел

Как видно из табл.5 и рис.1, анализ, проведенный по восьми локусам МС, показал высокую идентичность особей в породах (98,5 %). Наиболее консолидированными оказалась среднерусская порода (100,0 %), наименее - карпатская порода (97,0 %).

Для выявления генеалогических связей между породами произвели расчет генетических расстояний. Если различия отсутствовали, то расстояние приравнивали к нулю, если же породы не име-ли общих аллелей, то расстояние приравнивали к его максимальному значению. Генетические рас-стояния между исследуемыми породами пчел, рассчитанные по Nei (1983), представлены в

Наибольшей генетической удаленностью у исследованных пород характеризуется среднерусская. Карпатская и серая горная кавказская породы пчел более близки друг к другу, что проявляется на генеалогическом дереве в формировании ими единого кластера.

В результате исследований дана молекулярногенетическая характеристика аллелофонда карпатской и других пород пчел России с использованием микросателлитов.

Определена фактическая и ожидаемая степень гетерозиготности разводимых пород, генетическая консолидированность каждой из них, и выявлены генеалогические различия между ними.

табл.6 и на рис.2.

Таблица 6 - Генетические расстояния между исследуемыми породами пчел, рассчитанные по Nei М.

[1983]

Порода Карпатская Среднерусская Серая горная кавказская

Карпатская 0,000 0,264

Среднерусская 0,550 0,000 0,683

Серая горная кавказская 0,000

Среднерусская

Карпатская

Серая горная кавказская

Рис.2 - Генетические взаимоотношения между породами пчел

Библиографический список

1. Вейр Б. Анализ генетических данных. Пер. с англ. Зайкина Д.В., Пудовкина А.И., Татарен-кова А.И.. - М.: Мир, 1995. - 400 с.

2. Зиновьева Н.А., Кривцов Н.И., Форнара М.С., Гладырь Е.А., Бородачев А.В., Березин А.С., Лебедев В.И. Оценка изменчивости аллелофонда микросателлитов при создании специализированных линий медоносной пчелы среднерусской породы // Достижения науки и техники АПК. - 2011.

- № 10. - С.51-52.

3. Кривцов Н.И., Гранкин Н.Н. Среднерусские пчелы и их селекция. - Рыбное: ГНУ НИИ пче-

ловодства РАСХН, 2004. - 140 с.

4. Кривцов Н.И., Сокольский С.С., Любимов Е.М. Серые горные кавказские пчелы. - Сочи, 2009. - 192 с.

5. Кривцов Н.И., Горячева И.И., Удина И.Г., Бородачев А.В., Монахова М.А. Идентификация пород и популяций медоносной пчелы с использованием метода ПЦР // Сельскохозяйственная биоло-гия. - 2010. - № 6. - С.26-29.

6. Nei M., Tajima F., Tateno Y Accurary of estimated phylogenetic trees from molecular data // J. Mol. Evol.

- 1983. - 19. - P.133-170.

УДК: 637.1.3

Н.И. Морозова, д-р с.-х. наук, профессор, Рязанский ГАТУ Ф.А. Мусаев, д-р с.-х. наук, профессор, Рязанский ГАТУ Л.В. Иванова, зоотехник-селекционер, ООО «Покровское»

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА В УСЛОВИЯХ РЕКОНСТРУИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА

Интенсификация молочного скотоводства на основе разработки и внедрения достижений научно-технического прогресса является одним из основных направлений повышения молочной продуктивности и качества молока в современных условиях рынка. Реконструкция и модернизация молочных комплексов позволяет внедрить поточно-цеховую систему производства, высокотехнологичное оборудование и информационные технологии [1,2,3].

В племенном репродукторе по голштинской породе ООО «Покровское» Рязанской области основным направлением производственной деятельности является молочное скотоводство. С целью повышения молочной продуктивности, объемов производства молока и его качества на предприятии проведена реконструкция молочного комплекса, модернизация технологического оборудования, механизация и автоматизация трудоемких процессов.

На молочном комплексе созданы производственные цеха, доильный зал, цех первичной обработки молока и родильное отделение. Содержание высокопродуктивных голштинских коров, завезенных нетелями из Нидерландов и Венгрии,

- круглогодовое стойловое.

В производственных цехах созданы оптимальные условия микроклимата за счет реконструкции крыши, окон, перепланировки и переоборудования устаревших помещений.

Молочный комплекс с привязным содержанием реконструирован на беспривязно-боксовое содержание. Для доения коров комплекс оборудован двумя доильными залами Ирландской фирмы «Dairymaster».

На комплексе созданы следующие производственные цеха: цех раздоя и осеменения коров (190 дн.); цех производства молока (91-305 дн.); цех сухостойных коров (60 дн.); родильное отделение (10 дн.); доильный зал; цех первичной обработки молока; ветеринарная амбулатория в родильном отделении; информационный центр управления технологическими процессами (селекция, кормление, доение и первичная обработка молока).

Количество коров в секциях находится в пределах от 25 до 50 голов. Секции разгорожены легкой разборной изгородью, с отдельным выходом на доильную площадку. Группы коров сформированы с учетом их продуктивности, периода лактации, живой массы и возраста. Выделены три группы: новотельные, дойные и сухостойные.

Все цеха, содержащие коров, имеют свобод-

© Морозова Н. И., Мусаев Ф. А., Иванова Л. В., 2011