CC BY
37
УДК 636.5.082 Аспирант Н.В. ПЛЕШАНОВ
(ФГБНУ ВНИИГРЖ, klaus-90@list.ru)
ФЕНОМЕН ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ В ПРОЦЕССЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЯ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ВОСПРОИЗВОДСТВО У КУР
Птицеводство, сперма, искусственное осеменение, избирательность оплодотворения
Оплодотворение - процесс слияния ядер женской и мужской половых клеток. В процессе оплодотворения или искусственного осеменения спермии, попавшие в яйцевод, продвигаются в направлении его воронки. В продвижении их имеет значение собственная подвижность спермиев, колебание ресничек мерцательного эпителия слизистой оболочки половых путей, сокращение мышц стенок яйцевода [1]. В половых путях самки сперматозоиды подвергаются изменениям, известным под названием капацитация (приобретение способности к акросомальной реакции, изменение в характере биения жгутика) [2]. При внедрении спермия в яйцеклетку происходит акросомальная реакция и растворение желточной оболочки яйцеклетки. Желточную оболочку яйцеклетки у птиц растворяют лизины, выделяемые акросомой спермия. В цитоплазму яйцеклетки проникает головка, шейка и связующий отдел сперматозоида, а хвостик его отбрасывается [3]. Для птиц характерна полиспермия, в куриное яйцо проникает в среднем 20 - 60 спермиев, однако с ядром сливается только один. О судьбе остальных сперматозоидов, проникающих в яйцеклетку, существует много противоречивых наблюдений и мнений. По мнению одних исследователей, все спермии, кроме одного, погибают и их ядра подвергаются деструкции с расщеплением хроматина ферментами. По данным других, оставшиеся спермии ассимилируются зиготой, являясь источником питательных веществ, энергии и, возможно, пластического материала. Третья группа исследователей считает, что эти спермии образуют дополнительные ядра, участвующие в построении желточного синцития, становясь центрами дополнительного дробления цитоплазмы и исполняют роль питательных веществ для зародыша [3, 4].
Но и в самом процессе оплодотворения происходит соединение не случайных сперматозоидов с яйцом, а наиболее подходящих биологически. Выявлено, что оплодотворение не зависит от случая, поэтому конкуренция между сперматозоидами в половых путях самок рассматривается как важнейший этап полового отбора, описанного у насекомых, птиц, млекопитающих и представителей других видов животных. В птицеводстве эта тема особенно актуальна, поскольку многие технологии сохранения генофонда и гетерозиготности в популяциях основываются на том, что генотипы петухов будут представлены в потомстве с равной вероятностью [5]. Известно, что показатели выводимости яиц при искусственном осеменении кур смешанной спермой превышают показатели выводимости яиц от индивидуальных эякулятов. Считается, что это в основном связано с индивидуальными особенностями петухов и качеством спермы (густотой, подвижностью, концентрацией сперматозоидов, состоянием акросомы и др.). С.А. Сахаровой и И.И. Поповым [6] было установлено, что в сложных гнездах как при естественном спаривании, так и при использовании искусственного осеменения смесью свежеполученного или заморожено-оттаянного семени петухов, появляется значительная неравномерность в распределении потомков между производителями. В отдельных случаях петухи вообще не оставляют потомства. Это сопровождается изменением генетической структуры потомков в сравнении с исходной популяцией. В опытах со смесью семени эта разница достигла достоверного уровня.
И.В. Чуркиной [5] также было продемонстрировано, что количество полученных потомков не зависит ни от степени родства родительских особей, ни от качества спермы, ни от доли спермиев этих производителей в смешанном эякуляте. Наибольшим процентом отцовства обладали как петухи с низким коэффициентом сходства по отношению к курицам, так и с высоким. Таким образом был подтвержден феномен избирательности оплодотворения.
Конкретные механизмы такого отбора на сегодняшний день остаются неизвестными, но отдельное внимание по данному вопросу уделяется участию иммунной системы. Это рассматривается учеными как одна из наиболее правдоподобных гипотез. Иммунологические реакции на антигены спермы можно рассматривать как прямое вмешательство иммунной системы в выбор партнера и репродукцию. В этом случае иммунологическое тестирование оказывает влияние на формирование не прекопуляционных (поведенческих), а посткопуляционно-презиготических изолирующих барьеров [7].
На сегодняшний день многие вопросы по проблеме избирательности оплодотворения остаются открытыми, несмотря на их значимость в теоретическом и практическом плане, например при сохранении генофонда редких и исчезающих пород птиц, поскольку при традиционных способах размножения, не учитывающих феномен избирательности оплодотворения, происходит значительное сужение генетического разнообразия популяции и потеря части генофонда породы.
Целью исследований было изучение причины снижения показателей воспроизводства при использовании индивидуальных эякулятов, что необходимо для сохранения редких и исчезающих пород птиц.
Эксперименты проводились во ФГУП «Генофонд» Россельхозакадемии на курах породы Красный Род айланд. Для искусственного осеменения использовались петухи четырех пород: Красный Род айланд, Пушкинская, Кохинхин голубой, Суссекс светлый. Породы были подобраны таким образом, чтобы в суточном возрасте можно было определить отцовство у цыплят при осеменении смешанной спермой по цвету пуха и по оперенности цевки.
Птицы содержались в индивидуальных клетках при принятой в хозяйстве технологии кормления и содержания. Возраст кур и петухов на время опытов составлял 30 - 34 недели. Каждый петух предварительно был оценен и отобран по качеству и количеству спермопродукции [1]. При использовании смешанных эякулятов петухи были равнопредставлены по качеству и количеству спермы. Яйца были проинкубированы в лаборатории ГНУ ВНИИГРЖ Россельхозакадемии. Иммунологическая совместимость родительских пар была оценена по реакции агглютинации эритроцитов петухов сывороткой крови кур методом прямой агглютинации [8].
В результате исследований было получено подтверждение тому, что показатели вывода цыплят от осеменения смешанной спермой выше, по сравнению с результатами от использования индивидуальных эякулятов, на той же птице, что приведено в табл. 1. Разница значительна: 92,3% против 82,0%.
Так же проверка совместимости родительских пар по реакции гемагглютинации (методом прямой агглютинации) показала наличие иммунологической несовместимости у некоторых из них.
Т а б л и ц а 1. Вывод цыплят в зависимости от использования индивидуальных и смешанных эякулятов и иммунологической совместимости родительских пар
Опыт Число голов $ Заложено яиц Получено цыплят % вывода
Индивидуальные эякуляты 115 661 542 82,0
В том числе: отсутствие агглютинации наличие агглютинации 106 623 519 83,3
9 38 23 60,5
Смешанная сперма 110 481 444 92,3
В том числе: отсутствие агглютинации наличие агглютинации 65 282 268 95,0
45 199 176 88,4
Было установлено, что наличие реакции гемагглютинации не является абсолютным препятствием для получения потомства. Однако показатели вывода цыплят от таких пар (при осеменении индивидуальными эякулятами) или присутствие в смеси хотя бы одного петуха, имеющего положительную реакцию с данной курицей, при использовании смешанной спермы, значительно ниже (табл. 1): 83,3% против 60,5% и 95% против 88,4%.
Степень повышения вывода цыплят от использования смешанной спермы зависит от наличия несовместимости хотя бы с одним из петухов в смеси: повышается с 82% до 95% (отсутствие агглютинации) или с 82% до 88,4% (наличие агглютинации).
Более детальное рассмотрение результатов показало следующее. Не все куры одинаково реагируют на использование смешанных эякулятов по сравнению с индивидуальными. Если показатели вывода цыплят в целом увеличиваются, то анализ данных по курам обнаружил различия между ними (рис.). Улучшили результаты выводимости 23% кур. У 47% кур вывод цыплят остался на высоком (80 -100%) уровне; у 24% показатели остались на низком уровне; 6% кур даже ухудшили вывод цыплят.
50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%
-47%
////// ////// ////// //////
^ Улучшили показатели "вывода цыплят" до 80 -100 %
н Не изменили вы сокие показатели
а Не изменили низкие показатели
и Снизили показатель "вывод
Рис. Распределение кур по реакции на осеменение смешанной спермой по сравнению с осеменением
индивидуальными эякулятами
Можно предположить, что увеличение числа петухов увеличивает число несовместимых вариантов. Так, например, среди кур, которые улучшили показатели вывода цыплят при переходе на осеменение смешанной спермой или остались на прежнем высоком уровне, гемагглютинация установлена у 16% кур. Среди кур, которые снизили вывод цыплят или остались на прежнем невысоком уровне, агглютинация наблюдалась у 65% кур.
Таким образом, феномен избирательности оплодотворения оказывает значительное влияние на показатели воспроизводства, причем породная принадлежность кур в данном случае влияния не оказала.
В табл. 2 приведены результаты от осеменения кур породы Красный Род айланд смешанной спермой петухов четырех пород.
Известно, что большее число потомков получается от инопородного семени. И действительно, только 35% цыплят было получено от сочетаний ^ Род айланд Х $ Род айланд. Но при анализе данных по курам эти цифры колебались от 6,7 до 62,5% . От сочетаний ^ Суссекс Х $ Род айланд было получено 13,7% цыплят, (от 3,3 до 40); от ^ Кохинхин Х $ Род айланд 20,6% (от 5 до 57,9) и от ^ Пушкинская Х $ Род айланд (от 5,3 до 70) соответственно. Таким образом, при сохранении генофонда, когда в гнезде используются несколько петухов или осеменение проводится смешанной спермой, избирательность оплодотворения на уровне гамет изменяет структуру популяции и термин "панмиксия" утрачивает смысл.
Т а б л и ц а 2. Распределение потомков от осеменения кур смешанной спермой
петухов четырех пород
Смесь № Осеменено кур голов Заложено яиц Род-айланд Суссекс Кохинхин Пушкинская
шт. % шт. % шт. % шт. %
1 6 24 6 25 4 16,7 5 20,8 8 33,3
2 6 19 5 26,3 1 5,3 11 57,9 1 5,3
3 6 27 5 18,5 2 7,4 15 55,6 3 11,1
4 4 20 4 20 3 15 9 45 4 20
5 8 30 2 6,7 1 3,3 4 13,3 21 70
6 10 45 9 20 2 4,4 13 28,9 18 40
7 8 42 16 38,1 7 16,7 2 4,7 14 33,3
8 8 37 16 43,3 9 24,3 1 2,7 8 21,6
9 7 25 7 28 - - 6 24 8 32
10 5 26 12 46,2 4 15,4 3 11,5 5 19,2
11 6 24 5 20,8 4 16,7 3 12,5 9 37,5
12 4 20 11 55 8 40 1 5 - -
13 6 32 20 62,5 3 9,4 2 6,3 6 18,7
14 6 28 12 42,8 1 3,6 - - 12 42,8
Итого 90 399 130 35 49 13,7 75 20,6 117 29,7
Результаты проведенных экспериментов позволили сделать следующие выводы:
1) вывод цыплят, полученный от осеменения смешанной спермой, значительно выше, чем от использования индивидуальных эякулятов (92,3% против 82%);
2) установлено, что показатели вывода цыплят от иммунологически несовместимых пар, при осеменении кур индивидуальными эякулятами или смесью, в которой хотя бы один петух имеет положительную реакцию с курицей, значительно ниже (6,6 - 20%) по сравнению с результатами осеменения кур индивидуальными эякулятами от петухов с отрицательной реакцией;
3) установлены индивидуальные различия между курами при осеменении смешанной спермой по репродуктивным предпочтениям. Выявлено неравномерное распределение потомков каждого петуха, независимо от породной принадлежности.
Л и т е р а т у р а
1. Целютин К.В., Тур. Б.К. Искусственное осеменение и криоконсервация спермы (петухи, индюки, гусаки, селезни).- СПб.: Павел ВОГ, 2013. - 85 с.
2. http://www.cironline.ru/articles/163/92454/
3. Рольник В.В. Биология эмбрионального развития птиц. - Л.: Наука, 1968. - 425 с.
4. Ожин Ф.В., Родин И.И., Румянцев Н.В. и др. Искусственное осеменение сельскохозяйственных животных. - М.: Сельхозиздат, 1961. - 448 с.
5. Чуркина И.В. Полиморфизм Тв-обогащенной микросателлитной ДНК: Автореф. дис... канд. биол. наук.-СПб, 1999. - 18 с.
6. Сахарова С.А, Попов 1.1. Удосконалення методшв збереження генофонду курей// Птахiвництво.- Борки, 2001. - Вып.51. - С. 135 - 141.
7. Марков А.В., Куликов А.М. Гипотеза "иммунологического тестирования" партнеров - системы распознавания "своих" и "чужих" в исторической перспективе // Известия Российской академии наук. Сер. биол.- 2006. - №4. - С. 389 - 403.
8. Сердюк Г.Н. Генетические методы борьбы с гемолитической болезнью новорожденных поросят: методические рекомендации - Л., 1975. - 30 с.
