Кариотипическая нестабильность у коров в норме и с нарушениями репродуктивных функций при разных вариантах подбора Текст научной статьи по специальности «Животноводство и молочное дело»

Раздел 3. РАЗВЕДЕНИЕ, СЕЛЕКЦИЯ, ГЕНЕТИКА И ВОСПРОИЗВОДСТВО ЖИВОТНЫХ

УДК 636.2.082.12^233

КАРИОТИПИЧЕСКАЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ У КОРОВ В НОРМЕ И С НАРУШЕНИЯМИ РЕПРОДУКТИВНЫХ ФУНКЦИЙ ПРИ РАЗНЫХ ВАРИАНТАХ ПОДБОРА

А. В. БАКАЙ, Ф. Р. БАКАЙ, А. И. БАКАЙ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К. И. Скрябина» г. Москва, ул. ак. Скрябина, д. 23., Российская Федерация, 109472

(Поступила в редакцию 22.01.2014)

Введение. Нарушения воспроизводительных качеств коров отмечают повсеместно и, как правило, к ним относят увеличение продолжительности сервис-периода, возникновение нарушений эмбрионального развития, аборты и мертворождения. В последнее время отмечают рост числа выявленных мутаций у коров разных генотипов. Наиболее ранними методами выявления аномалий воспроизводительных качеств являются цитогенетические методы. Они позволяют установить генетический брак и выявить повышенную вероятность образования хромосомно-аномальных гамет и степень повреждения генотипа [2, 5].

Под хромосомной нестабильностью понимают нарушения в геномном аппарате клетки, причем наличие таких клеток во всем организме небольшое. Проявление неспецифических хромосомных аберраций, которые появляются, как правило, в процессе деления клетки (митозе или мейозе), выражается в возникновении различных хромосомных аномалий, анеуплоидии, разрывов, возникновении ди- и трицентриче-ских хромосом.

В своих исследованиях А. В. Бакай с соавт. (1988), анализируя продуктивные качества у животных черно-пестрой породы с разным уровнем кариотипической изменчивости, пришли к выводу, что наиболее стабильный кариотип был у коров со средней продуктивностью, тогда как у животных с низкими и высокими показателями удоев была обнаружена повышенная частота полиплоидии.

Рядом авторов [3, 6] было показано увеличение числа кариотипиче-ских аномалий у животных со сниженными репродуктивными качествами.

В своих исследованиях А. И. Жигачев (2000) установил, что у животных с частыми перегулами уровень хромосомных аномалий превышал таковой у коров с отсутствием нарушений в воспроизводстве в 3 раза (6,9 % и 2,5 % соответственно).

Изучая уровень хромосомных аберраций у быков, Ю. А. Перчихин (1985) обнаружил, что данный показатель наиболее высок у животных с высокой перинатальной смертностью потомства (коэффициент корреляции +0,46).

Цель работы - изучить кариотипическую нестабильность у коров с нарушениями репродуктивных функций при разных вариантах подбора.

Материал и методика исследований. Объектом исследования служили высококровные племенные голштинизированные коровы черно-пестрой породы ЗАО ПЗ «Повадино» Домодедовского района Московской области. Для изучения влияния генотипических и фено-типических факторов на воспроизводительные качества коров пользовались данными первичного зоотехнического учета (стандартная форма 2 - Мол, каталоги племенных быков, журналы отелов и искусственного осеменения коров). По материалам племенных документов были сформированы три группы коров в зависимости от показателей плодовитости. Первая группа, численностью 17 голов, состоит из животных, у которых наблюдались аборты, мертворождения. Во вторую группу, состоящую из 20 голов, вошли животные с неполноценным половым циклом, сервис-период которых составляет 100 дней и более. Третья группа, численностью 53 головы, считалась условно контрольной с отсутствием нарушений репродуктивных функций. Основными методами исследований были генетико-статистический, цитогенетиче-ский и зоотехнический. Для приготовления препаратов хромосом использовали венозную кровь животных, которую стерильно брали из яремной вены в гепаринизированные флаконы. Препараты хромосом тщательно просматривали под микроскопом, подсчитывая ди- и полиплоидные метафазы. В процессе исследований учитывали следующие показатели при кариотипическом анализе: морфологию хромосом, анеуплоидию (гиперплоидия: 2п+ 2 и гипоплоидия: 2п - 2; полиплоидия: 3п, 4п); пространственное расположение хромосом (ассоциации акроцентриков; сближение гомологичных хромосом, парное расположение половых хромосом). Для статистической обработки материалов применены алгоритмы, изложенные [4]. При организации выборок учитывались: типичность, объективность и однородность первичных материалов племенного учета. При оценке результатов использовали

критерии различия: параметрические (критерий Стьюдента), три уровня значимости достоверности. Дополнительная статистическая обработка материала проводилась с помощью пакета программ Microsoft Excel 2007.

Результаты исследований и их обсуждение. Исследования лимфоцитов крови коров разных генотипов (табл. 1) показали, что среди коров с нарушениями воспроизводительных способностей в пределах первой группы достоверных различий по уровню анеуплоидии и полиплоидии не выявлено.

Т а б л и ц а 1. Кариотипическая нестабильность у коров при разных вариантах подбора

Вариант подбора Показатели

Анеуплоидия, % Полиплоидия, %

Х ± SX | Cv, % Х ± SX | Cv, %

Первая группа (n =17) - животные с нарушенной воспроизводительной способностью

Внутрилинейный 16,63±1,94 20,18 0,63±0,01 1,59

Межлинейный 16,24±0,66 15,27 0,62±0,00 2,03

Вторая группа (n=20) - животные, сервис-период которых не менее 100 дней

Внутрилинейный 12,72±0,77 25,70 0,48±0,01 3,18

Межлинейный 13,60±1,70 28,08 0,48±0,01 1,49

Третья группа животных (n=53) - условно контрольная г руппа

Внутрилинейный 13,38±0,55 28,10 0,54±0,00 2,09

Межлинейный 12,05±1,07 42,01 0,53±0,01 3,16

Цитогенетический анализ животных с нарушениями полового цикла, сервис-период которых оказался не менее 100 дней, показал, что у коров с внутрилинейным вариантом подбора доля клеток, несущих числовые нарушения, снижается до 12,72 %. Снижается и доля полиплоидных клеток - 0,48 %. В то же время в пределах второй группы по уровню полиплоидии у коров с различным вариантом подбора достоверных различий не установлено.

Достоверно значимые различия по уровню анеуплоидии определены между животными первой и третьей группы при внутрилинейном подборе. Мы считаем, что цитогенетический мониторинг базируется на кариотипической норме и любые отклонения от нормы следует принимать как генетический риск. Первая группа животных с нарушениями воспроизводительных качеств имеет нарушения в кариотипе, и ее использование в дальнейшей племенной работе связано с риском снижения воспроизводства стада. Так, среди всех коров при внутрили-нейном подборе число абортов составило 9.

При оценке генетического груза в популяциях голштинизированно-го скота принято учитывать аберрации хромосом (табл. 2). Наиболее высокий уровень аберрантных хромосом мы отмечаем у коров первой группы с внутрилинейным подбором (11,1-15,0 %). В первой группе, где коровы имеют нарушения воспроизводительных качеств, в частности аборты и мертворождения, среди 3 особей с внутрилинейным подбором структурные нарушения составляли 15,0 %, что достоверно (Р >0,99) выше, чем у коров с таким же типом подбора во второй группе (6,56 %) и третьей (5,51 %).

Проведенный анализ структурных нарушений хромосом среди коров с межлинейным подбором с разными воспроизводительными качествами показал неоднозначное влияние генотипа на уровень структурных нарушений хромосом. Так, 14 коров с нарушениями репродуктивных функций (аборты и мертворождения) имели 11,1 % аберрантных клеток, что на 8,1 % больше, чем у коров с тем же типом подбора, но имеющих сервис-период не менее 100 дней (Р>0,999).

Частота встречаемости структурных нарушений хромосом различается в пределах второй группы - у 18 особей нарушения составляют 6,56 % с внутрилинейным подбором, что достоверно меньше (Р>0,99) числа аномальных хромосом (3,0 %) у коров в этой группе с межлинейным подбором.

Т а б л и ц а 2. Доля клеток со структурными нарушениями хромосом и ассоциативной способностью у коров разных генотипов

Вариант подбора Показатели

Аберрации, % Ассоциации, %

Х ± 8Х | СУ, % Х ± 8Х | СУ, %

Первая группа (п =17) - животные с нарушенной воспроизводительной способностью

Внутрилинейный 15,00±1,15 13,33 68,27±0,09 0,22

Межлинейный 11,10±0,99 33,18 68,33±0,06 0,34

Вторая группа (п=20) - животные, сервис-период которых не менее 100 дней

Внутрилинейный 6,56±0,62 40,26 50,11±0,03 0,26

Межлинейный 3,00±1,00 47,14 50,05±0,15 0,42

Третья группа животных (п=53) - условно контрольная группа

Внутрилинейный 5,51±0,28 35,06 41,41±0,02 0,31

Межлинейный 6,50±0,89 33,35 41,50±0,04 0,26

Многие авторы отмечают неслучайное расположение хромосом в интерфазе и метафазе (Жигачев А. И., 2006, Красавцев Ю. Ф. 2006 и др.). Проведенный анализ расположения хромосом в разных группах показал, что пространственное расположение хромосом связано не

столько с генотипом, сколько с распределением коров по группам. Наименьшая доля метафаз с ассоциациями хромосом отмечена в группе коров, не имеющих нарушения репродуктивных функций, - 41,441,5 %. Доля клеток с ассоциациями возрастает до 50,1 % у коров, имеющих сервис-период менее 100 дней. Наиболее часто встречаются ассоциации среди коров первой группы, нарушения которых обеспечены абортами и мертворождениями, - 68,2 %. Достоверно значимых различий по уровню ассоциаций среди коров с разным вариантом подбора в пределах каждой группы не выявлено.

Таким образом, по уровню цитогенетических показателей можно оценивать и прогнозировать репродуктивные возможности коров. Среди коров, имеющих тяжелые формы нарушения репродуктивных качеств (аборты и мертворождения), отмечены наиболее высокие цитогенетиче-ские показатели и выявлены они у коров с внутрилинейным подбором.

Основная цель кариотипирования коров состоит в изучении спектра и частоты хромосомных мутаций у потомков отдельных быков производителей и контроля динамики их проявления для селекционной профилактики распространения наследственной патологии.

Изучение частоты хромосомных аберраций показало, что среди всех дочерей голштинских быков наиболее высокий уровень аберраций отмечен у потомков быка Сапфира 6985 - 13,50 % линии Монтвик Чифтеин 95679 и быка Дебюта 190 - 13,25 % линии Силинг Трайджун Рокит 252803 (см. рис.). Потомки этих двух линий широко используются в Московской области. Особо следует отметить, что в ПЗ «Пова-дино» коровы первой группы имеют высокую частоту встречаемости аберрантных хромосом. В среднем по группе этот показатель составил 11,7 %. Дочери быков Водопад 7787, Диез 2042, Сапфир 6985, Дебют 190 и Камерон 47 достоверно превосходят по наличию структурных нарушений хромосом сверстниц дочерей быков второй группы, продолжительность сервис-периода которых составляла не менее 100 дней. Достоверное превосходство мы наблюдаем и при сравнении частоты встречаемости хромосомных аберраций у отдельных коров с нормальной репродуктивной функцией. В пределах этой группы наименьшее число клеток с аберрациями хромосом было у 16 дочерей быка Дебют 190 - 4,5 %. Наибольшее число клеток с аберрациями хромосом было у дочерей быка Жордан 778 - 7,0 %.

Кариологический мониторинг позволяет дополнить селекционный процесс в стадах новым методом генетического анализа и проводить тщательную оценку генотипов племенных животных не только по признакам продуктивности, но и по показателям воспроизводства.

В данном исследовании среди всех групп коров, отобранных для анализа, мы чаще всего встречаем потомков быка Дебют 190, линии С. Т. Рокит 0252803. В первой группе потомки представлены 10 до-черми, уровень нарушений хромосом которых составил более 13,2 %.

бв,г Ы,1 в мзь

50,13 адб ьср,15

40 1

30

16,1

30 г. 10

0,62 0.63

о V ~ '

к

9

№ С.«! пи „I

11И 145 щ

Л 91111V ¥ III

> 0.4! ... " »

1 £ ~Т\ 0,49 С.48 048

1 I 4 1 1 1 1 |

1

- ■ ■ 5

№ »> М. с.

■ ■

С." о,и

% 5

5 I

■ ГЬлчппсидич.Ч ¿бфргдии.КХ* И ■ Анвуп/он/ии.Ч X* К* » Ассоциации,•?< Хь 5Х

Рис. Наличие хромосомных аберраций у дочерей разных быков-производителей

Во второй группе также 10 дочерей Дебюта, у которых частота аберрантных хромосом 5,78 %. В третьей группе где коровы не имеют нарушений репродуктивных функций, также встречаются потомки быка Дебюта 190 и мы наблюдаем самый низкий уровень аберрантных хромосом - 4,5 %. Это еще раз подтверждает необходимость индивидуального цитогенетического тестирования маточного поголовья высокопродуктивных стад. В данном случае в стаде у потомков одного и того же быка репродуктивные аномалии выражены ярко, и в другом случае они находятся в пределах средних значений стада.

Маточное поголовье не охвачено кариологическим мониторингом, который в настоящее время должен стать элементом племенной работы. При подборе следует учитывать и особенность кариотипа коров.

Генетические аномалии встречаются не у всех особей и являются редкими событиями, клетки же с хромосомными ассоциациями являются обычным явлением (табл. 3). Все дочери, потомки быков ведущих голштинских линий, имеют в генотипе клетки с ассоциациями хромосом. Для первой группы, где отмечены случаи мертворождений и аборты, уровень ассоциаций составил 68,3 %. Достоверных различий

между дочерями быков разных линий и в пределах одной линии не выявлено.

Т а б л и ц а 3. Наличие хромосомных ассоциаций у дочерей разных племенных быков

Группы Линии Быки Ассоциации, %

Х± 8Х Су, %

Первая группа (п =17) - животные с нарушенной воспроизводительной способностью Монтвик Чифтейн 95679 Водопад 7787 68,3±0,2 0,59

Диез 2042 68,0±0,2 0,41

Сапфир 6985 68,3±0,1 0,31

Сайлинг Т.Рокит 0252803 Дебют 190 68,3±0,1 0,14

Камерон 47 68,3±0,1 0,31

Наутилас 133 68,2±0,1 0,39

Вторая группа (п=20) - животные, сервис-период которых менее 100 дней Монтвик Чифтейн 95679 Фонд 268 50,1±0,2 0,25

Сайлинг Т.Рокит 0252803 Дебют 190 50,0±0,3 0,32

Камерон 47 50,1±0,2 0,14

Третья группа животных (п=53) - условно контрольная группа Монтвик Чифтейн 95679 Диез 2042 41,4±0,1 0,42

Жордан 778 41,5±0,1 0,51

Пикланд 3394 41,3±0,1 0,09

Фонд 268 41,4±0,2 0,42

Сайлинг Т.Рокит 0252803 Дебют 190 41,4±0,3 0,35

Камерон 47 41,4±0,1 0,14

Наутилас 133 41,4±0,2 0,31

Р. Соверинг198998 Блеск 228 41,4±0,1 0,46

Май 3493 41,4±0,1 0,06

Солярис 61492131 41,4±0,2 0,26

Во второй группе, где у коров отмечены неполноценные половые циклы и сервис-период не менее 100 дней, хромосомы также имеют высокую способность вступать в ассоциации. Наличие ассоциаций мы наблюдаем в 50 % клеток. Для третьей группы наличие хромосомных ассоциаций - явление нормальное, но частота клеток, способных вступить в ассоциации, снижается и составляет в среднем по группе 41 %. Не выявлены достоверные различия в ассоциативной способности хромосом среди здоровых коров третьей группы, не имеющих отклонений в воспроизводительных качествах.

Таким образом, высокий или низкий уровень ассоциаций не связан с генотипом и происхождением животных, в большей степени ассоциативная способность хромосом связана с проявлением различных патологий репродуктивных функций.

Анализ данных табл. 4 свидетельствует о том, что процессы поли-плоидизации клеток более выражены в 1 группе коров, имеющих нарушения воспроизводительной способности (0,62-0,63 %), и менее у коров с сервис-периодом 100 дней и более (0,48-0,49 %).

Т а б л и ц а 4. Наличие полиплоидии у дочерей разных племенных быков

Группы Линии Быки Полиплоидия, %

Х± 8Х Су, %

Первая группа (п =17) - животные с нарушенной воспроизводительной способностью Монтвик Чиф-тейн 95679 Водопад 7787 0,6±0,01 0,9

Диез 2042 0,6±0,02 3,4

Сапфир 6985 0,6±0,01 2,2

Сайлинг Т.Рокит 0252803 Дебют 190 0,6±0,02 1,5

Камерон 47 0,6±0,01 1,1

Наутилас 133 0,6±0,01 2,7

Вторая группа (п=20) - животные, сервис-период которых менее 100 дней Монтвик Чиф-тейн 95679 Фонд 268 0,4±0,01 3,4

Сайлинг Т.Рокит 0252803 Дебют 190 0,4±0,01 3,1

Камерон 47 0,4±0,01 2,9

Третья группа животных (п=53) - условно контрольная группа Монтвик Чиф-тейн 95679 Диез 2042 0,5±0,01 1,0

Жордан 778 0,5±0,01 1,3

Пикланд 3394 0,5±0,01 2,6

Фонд 268 0,5±0,01 2,4

Сайлинг Т.Рокит 0252803 Дебют 190 0,5±0,03 2,3

Камерон 47 0,5±0,01 2,3

Наутилас 133 0,5±0,02 1,5

Р. Соверинг 198998 Блеск 228 0,5±0,01 3,5

Май 3493 0,5±0,01 2,6

Солярис 61492131 0,5±0,01 2,6

Клетки с измененным числом гаплоидных наборов хромосом называют полиплоидными. В пределах каждой группы у дочерей племенных быков разных линий не выявлены достоверные различия по уровню полиплоидных клеток. В то же время высокий уровень полиплоидных клеток можно принять как критерий оценки проявления нарушений воспроизводительных качеств.

Анализ анеуплоидии у дочерей различных племенных быков показал, что наиболее ярко различия по уровню анеуплоидии выражены между животными первой и третьей группы (табл. 5).

Т а б л и ц а 5. Наличие анеуплоидии у дочерей разных племенных быков

Группы Линии Быки Анеуплоидия, %

Х± 8Х Су, %

Первая группа (п =17) - животные с нарушенной воспроизводительной способностью Монтвик Чифтейн 95679 Водопад 7787 15,4±1,7 19,6

Диез 2042 16,1±1,5 13,1

Сапфир 6985 18,9±1,0 7,4

Сайлинг Т. Рокит 0252803 Дебют 190 16,3±1,3 16,1

Камерон 47 17,5±0,5 0,4

Наутилас 133 15,4±2,2 25,6

Вторая группа (п=20) - животные, сервис-период которых менее 100 дней Монтвик Чифтейн 95679 Фонд 268 15,3±2,1 28,0

Сайлинг Т. Рокит 0252803 Дебют 190 11,7±0,8 20,9

Камерон 47 12,5±3,1 35,0

Третья группа животных (п=53) - условно контрольная группа Монтвик Чифтейн 95679 Диез 2042 8,2±0,2 5,9

Жордан 778 13,3±3,9 41,8

Пикланд 3394 12,6±2,4 34,1

Фонд 268 14,0±1,4 21,2

Сайлинг Т. Рокит 0252803 Дебют 190 13,7±1,6 30,8

Камерон 47 13,1±2,5 38,9

Наутилас 133 11,1±1,1 27,3

Р. Соверинг 198998 Блеск 228 14,5±1,9 26,6

Май 3493 15,3±0,4 4,6

Солярис61492131 14,46±1,3 20,6

Индивидуальный мониторинг показал, что дочери Сапфира 6985 линии Монтвик Чифтейн 95679 отличаются высоким уровнем анеуплоидии - 18,9 %. Дочери этого быка достоверно превосходили дочерей быка Водопад 7787 на 3,47 % этой же линии, а также потомков линии С.Т.Рокит 0252803 дочерей быка Наутилас 133 на 3,5 % (Р>0,99).

Вторая группа коров с сервис-периодом не менее 100 дней была представлена потомками быков Фонд 268, Дебют 190 и Камерон 47. Наименьшей долей клеток с числовыми нарушениями хромосом в пределах второй группы отличались дочери быка Дебют 190 - 11,7 %, наибольшей - дочери быка Фонд 268 - 15,35 %, разница достоверна (Р>0,99).

При анализе количественных аномалий хромосом у коров третьей группы установлено, что дочери быка Диез 2042 имели 8,27 % количественных нарушений, и это наиболее низкий уровень анеуплоидных клеток среди всех голштинских потомков, используемых в ПЗ «Повадино».

Третья группа животных представлена коровами, не имеющими нарушений репродуктивных функций. Среди них мы отмечаем наличие анеуплоидных клеток у дочерей быков Май 3493 (15,3 %), Блеск 228 (14,5 %), Солярис 61492131 (14,4 %) линии Рефлекшин Соверинг 198998.

В течение длительного времени максимально строгие требования к наследственным качествам предъявлялись в скотоводстве к племенным быкам. Однако применение контроля генетической полноценности племенных животных с целью выявления и выбраковки носителей генетического брака актуально и среди высокопродуктивных коров.

Заключение. Таким образом, установленные популяционно-стати-стические параметры неконституциональной кариотипической изменчивости у коров высокопродуктивного стада ПЗ «Повадино» позволят классифицировать животных по уровням отдельных кариотипических характеристик с целью отбора животных без нарушений воспроизводительных качеств для дальнейшего использования в племенной работе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Б а к а й, А. В. Использование цитогенетических данных в практике селекционно-племенной работы с крупным рогатым скотом / А. В. Бакай, Ю. А. Перчихин // Всесоюз. конф. по генетике с.-х. животных. - М., 1985. - С. 5-6.

2. Б а к а й, А. В. Кариотипическое исследование сельскохозяйственных животных / А. В. Бакай, Ю. А. Перчихин, А. С. Семенов. - М.: МВА им. К. И. Скрябина. - М., 1986. - 20 с.

3. Б а к а й, А. В. Популяционно-статистические параметры показателей кариотипи-ческой изменчивости коров черно-пестрой породы / А. В. Бакай, Ю. А. Перчихин // Современные методы селекции в промышленном животноводстве: сб. науч. ст. / МВА. -Москва, 1988. - Т. 22. - № 5. - С. 19-22.

4. Б а к а й, А. В. Генетика / А. В. Бакай, И. И. Кочиш, Г. Г. Скрипниченко. - Москва: Изд-во КолосС, 2006. - 448 с.

5. Б а к а й, А. И. Воспроизводительные качества голштинизированных коров с разным уровнем кариотипической нестабильности: дис. канд. биол. наук: 06.02.01 / А. И. Бакай; Московская государственная академия им. К. И. Скрябина. - Москва, 2009. - 112 с.

6. Н и к о н о р о в, П. Н. Повышение резистентности стада в промышленном скотоводстве / П. Н. Никоноров // Науч.-техн. бюлл. ИЭВ Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 1980. - Вып. 17. - С. 23-25.

УДК 636.237.21.082.233

СРОКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОРОВ ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ ПРИ РАЗНЫХ МЕТОДАХ ПОДБОРА

А. В. БАКАЙ, Ф. Р. БАКАЙ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К. И. Скрябина» г. Москва, ул. ак. Скрябина, д. 23, Российская Федерация, 109472

(Поступила в редакцию 25.01.2014)

Введение. Использование животных с ценными генотипами требует нового отношения в изучении хозяйственных признаков. Комплексное