CC BY
28
УДК 575:636.2.086.2
Костенко С.О., к.б.н., доцент ([email protected]) © Нацюналънийутверситет 6iopecypcie i природокористування Украши, Кигв
АСИНХРОНШСТЬ РОЗЩЕПЛЕННЯ ЦЕНТРОМ1РНИХ РАЙОН1В ХРОМОСОМ В ЦИТОГЕНЕТИЧНИХ ДОСЛ1ДЖЕННЯХ СВШСЬКИХ
ТВАРИН
Стаття присвячена анал1зу ефективност1 та дощлъностг використання у цитогенетичних дослгдженнях acuHxpoHuocmi розщеплення центром1рних раиотв хроматид. Внаслгдок анал1зу власних та даних тших дослгднитв встановлено породоспециф1чтстъ та видоспециф1чтстъ Mirnueocmi тварин за частотою метафазних пластинок з асинхронным розщепленням центром1рних раиотв хроматид та зв'язок цъого показника з репродуктивними якостями.
Ключое1 слова: асинхронтстъ розщеплення центром1рних райошв хроматид, порода, свит, великарогата худоба, кот.
Вступ. Вперше асинхронне розщеплення центром1рних райошв хроматид (АРЦРХ) було описано П.Ф1тжеральдом на приклад! хромосоми X при цитогенетичному обстеженш л1тшх жшок [1]. В бшьшост1 публжацш, кл1тиною з АРЦРХ вважають м1тотичну кл1тину, в якш передчасно роздшилися центромери одше! або декшькох хромосом, а решта хромосом 36epirae характерну метафазну структуру. На думку деяких дослщниюв, ¿снуе ч!тко визначений порядок подшу хромосом на стадп тзньо! метафази [2, 3], i АРЦРХ - один з можливих мехашзм1в виникнення анеуплощп [4]. При цьому до анеуплодп можуть призвести як випереджаючий подш центромери дано! хромосоми на стади метафази [5], так i порушення порядку розходження певних хромосом в анафаз1 (out-of-phase separation) [4].
Загалом, до тепершнього часу, АРЦРХ не пщлягае обов'язковш реестраци i не враховуеться як цитогенетична аномал1я при проведенш цитогенетичних дослщжень. Однак, в кер1вництв1 для цитогенетиюв, виданому в Оксфорд! в 1992 рощ, даються рекомендацп враховувати це явище при анал1з1 метафазних хромосом.
На сьогодш у цитогенетичних дослщженнях свшських тварин не завжди придшяють достатню увагу виявленню АРЦРХ, недостатньо дослщжений И вплив на продуктивш ознаки та зв'язок з шшими цитогенетичними параметрами, чому i присвячена дана стаття.
Матер1ал i методи. Дослщжували кор!в украшсько! чорно-рябо! молочно! породи господарств Кшвсько! областг СГВК «Мр1я» с.Горностайпшь, 1ванк1вського району (6 гол.), СГВК ¿м. Мтчурша с. Дитятки 1ванк1вського р-ну (14 гол.). знаходяться в зош ди хрошчного низькодозового юшзуючого опромшення (24-96 мкР/год.) СВК ¿м. Щорса Бшоцерювського р-ну (24 гол.),
© Костенко С.О., 2012
61
СТОВ «ArpocBiT» Мирошвського р-ну (28 гол.), TOB «КняжичЬ Броварського р-ну (6 гол.) знаходяться на територ1ях з експозицшною дозою опромшення IIIS мкР/год.
Цитогенетичний анал1з плщниюв здшснювали в наступних господарствах: ТЗОВ ЛНВЦ «Захщплемресурси» породи голштинська (чорно-ряба масть, n=9), симентальська (n=4), Хмельницьке головплемпщприемства породи голштинська (чорно-ряба масть) (n=8 ), абердин-ангус (n=4), Вштовецьке племоб'еднання породи голштинська (чорно-ряба масть) (n=3), та абердин-ангус (=5), Менське племоб'еднання симентальська порода (n=10), TOB «ArpiKop Холдинг полкька м'ясна (n=13), шароле (n=6), абердин-ангус (n=10), твденна м'ясна (n=10), CHMeHTanbCbKa(n=5), ДСП«ГСЦУ голштинсько! породи (чорно-ряба масть, n= 8).
Цитогенетичш препарата готували згщно методики, описано! А. Шельовим та В. Дзщюк [6]. У процес! дослщжень враховували кшьюсш порушення хромосом - анеуплощш (A-I; 2n±2) i (A-II; 2n±10), пол1пло1дш (ПП), частоту кл1тин ¿з асинхроншстю розщеплення центром1рних райошв хроматид (АРЦХ), структурш абераци - розриви хромосом (РХм) та хроматид (РХд,). Мжроядерне тестування проводили на цих самих препаратах, пщраховуючи двоядерн1 л1мфоцити (ДЯ,), одноядерн1 л1мфоцити з м1кроядрами (МЯ,), м1тотичний ¿ндекс (MI). Частоту ДЯ, МЯ, MI вираховували на 1000 кл1тин.
Результати досл1дження. В результат! проведених нами досл1джень велико1 рогато! худоби було виявлено, що АРЦРХ була характерною не для ycix досл!джених груп тварин. Так, за даними Стародуб Л.Ф. у певно! частини цитогенетично проанал!зованих тварин не знайдеш метафазн! пластинки з АРЦРХ [7]. Не були виявлен! тварини з АРЦРХ серед пл!дник!в порщ: пол!ська м'ясна, шароле, п!вденна м'ясна, та частини особин абердин-ангус. У плщниюв симентальсько! порди в племпщприемстах "Зах!дплемресурси" i Менське виявили 1,7±0,69 та 0,7±0,28 % метафазних пластинок з АРЦРХ.
Сл!д зазначити, про наявшсть в!дм!нностей м!ж середн!ми значениями частот кл!тин з АРЦРХ окремих груп пл!дник!в голштинсько! породи: вщ 1,0 до 9,0%. Суттевою була також ¿ндив!дуальна м!нлив!сть окремих тварин. Пор!вняння отриманих нами даних з результатами попередн!х досл!джень Дз!цюк В.В. свщчать про те, що у деяких господарствах спостер!гаеться тенденц!я до зростання частоти АРЦРХ. Так, якщо за даними В.В.Дз!цюк, частота кл!тин з АРЦРХ була характерною в переважнш б!льшост! для буга!в молочного напрямку продуктивност! i складала 4,43+2,0 % для укра!нсько! чорно-рябо! молочно! породи, 6,5+2,65 % для голштинсько! i 13,4+2,25 % для червоно! степово!, а для м'ясного напрямку продуктивност! - вщ 1,6+0,43 % (л!музин) до 3,7+1,75 % (украшська м'ясна) [8].
В наших дослщженнях пл!дник!в м'ясного напрямку продуктивност! ми виявили метафазн! пластинки з АРЦРХ лише серед тварин породи абердин-ангус. Тварини, що утримувались в одному господарств! були роздшеш на дв! групи. Перша група характеризувалась 65,5 % запл!днювальною здатн!стю, а
62
друга - 70,5 %. Цжаво вщм1тити, що для першо! групи властив! висою частоти клггин з АРЦРХ (10,0 %), та хроматидними розривами (рис.1). Пор1вняння цитогенетичних показниюв тварин з р1зною заплщнювальною здатшстю свщчить про можливу наявшсть асощацп м1ж р1внем АРЦРХ та розрив1в хроматид I репродуктивною функщею плщнимв.
Слщ зазначити, що висока частота АРЦРХ, не типова для тварин м'ясного напрямку продуктивное^, може бути обумовлена наявшстю неврахованих генотоксичних фактор1в, що впливають на цей показник [9]. Висока частота кл1тин з хроматидними розривами може свщчити про вплив генотоксичних агенив в тслясинтетичний перюд. В той же час не можна виключати впливу особливостей метабол1зму тварин, що пов'язаш з репарацшною та ¿мунною системами в зв'язку з тим, що тварин двох груп утримували в одному господарств! I припустити те, що особини одше! групи мали висою показники активност! антиоксидантно! системи на вщмшу ввд
ШШО!.
Отже, виявлення АРЦРХ за цитогенетичного анал1зу свшських тварин е доцшьним I дозволяе видшити групу ризику, що необхщно оцшювати при боштуванш тварин. На користь цього свщчать також рекомендацп щодо цитогенетичного тестування людей [10], згщно яких анал1з АРЦРХ вважаеться доцшьним у комплексному дослщженш карютипово! мшливост!.
12 10 8 6 4 2 0
=
=
Ш^ТтЖ
1 група
2 група
ВА1
ЕЭА2 □ АРЦРХ ИРХм ПРХд
Рис.1. Частоти метафаз з цитогенетичними порушеннями (%) у груп р1зно*1 запшднювано1 здатносп плщннкт абердин-ангуськоУ породи.
Для виявлення впливу низькодозового юшзуючого опромшення на частоту кл1тин з АРЦРХ ми провели анал1з цитогенетично! мшливост! тварин, що утримуються в р1зних радюеколопчних умовах. Дослщження Джус П.П. не виявили статистично в!рогщних вщмшностей за р1внем кл1тин з АРЦРХ, що характерш для кор1в украшсько! чорно-рябо! породи в залежност! вщ наявност! хрошчного низькодозового опромшення на вщм!ну вщ свиноматок велико! бшо! породи [11].
Якщо в контрольних умовах частота кл!тин з АРЦРХ у свиней була 2,3 ± 0,68 %, то в умовах опромшення - 6,23 ± 0,05 %. Слщ зазначити, що за даними
63
Дзщюк частота кл1тин з АРЦРХ у велико! бшо! породи - 3,3+1,93 %. Таким чином, була виявлена видоспециф1чшсть вщповвд карютипу на вплив низькодозового юшзуючого опромшення за рахунок збшьшення частот кл1тин з АРЦРХ[11].
Вивчення цитогенетичних показниюв свиней велико! чорно! породи дозволило виявити породоспециф1чшсть мшливост1 АРЦРХ. Так, для свиноматко велико! чорно! породи частота кл1тин з АРЦРХ була 0,4±0,31 % [12]. Результати дослщжень Дзщюк В.В. також свщчать про наявшсть породоспециф1чност1 за частотою метафаз з АРЦРХ у свиней. Найвищий р1вень кл1тин з АРЦРХ нею виявлений у породи ландрас (5,21±1,84 %), а найнижчий (1,23±0,75 %) у миргородсько! породи [8]. Таким чином, як в наших дослщженнях, так \ у Дзщюк В.В. виявлений значний генетичний потенщал некомерцшних порщ за низьким р1внем цитогенетично! мшливосп, що може бути обумовлено особливостями !х систем репараци, наявшстю та актившстю антиоксидант1в в тканинах. Сказане вище заслуговуе на привернення уваги щодо використання велико! чорно! та миргородсько! порщ у створенш м1жпородних пбрид1в при промисловому схрещуванш для покращення продуктивних показниюв нащадюв {якост1 продукци.
На жаль, яюсть продукци аборигенних порщ в Укра!ш дослщжена на сьогодш мало, що не сприяе !х популяризаци. Бюх1м1чний анал1з тварин мангалицько! породи свщчить про !! аналопчш особливостг Свинина, отримана вщ тварин манагалицько! породи рекомендована в якост1 джерела антиоксидант1в, в тому числ1 деяких лшвдв та лшопротевдв, що сприяють покращенню обмшу речовин та пщвищенню ¿муштету [13].
Цитогенетичш дослщження коней р1зних порщ пщтверджують наявшсть породоспециф1чност1 частоти прояву АРЦРХ. Так, якщо для голштинсько! породи коней було виявлено 1,25±0,77 %, то для укра!нсько! верхово! -1,88±0,77 %, а для новоолександр1вського ваговоза - 7,36±1,11 % [14]. Самим низьким був р1вень кл1тин з АРЦРХ у рисистих коней - 0,25±0,6 % [15].
Отже, наявшсть виражених породоспециф1чних вщмшностей у р1зних вид1в свшських тварин (ВРХ, свиш, кош) за частотами метафазних пластинок з АРЦРХ може свщчити про те, що на !х прояв суттевий вплив мають не тальки генотоксичш фактори, а I особливост1 метабол1зму фермешгв, як1 забезпечують мехашзми подшу кл1тини, I обумовлеш пол1морф1змом структурних гешв, за комплексом яких I р1зняться породи.
Висновки.
АРЦРХ - показник дестабшзацп карютипу, який дощльно використовувати при цитогенетичному анал1з1 племшних тварин.
Пщвищена вщносно характерно! для породи частота кл1тин з АРЦРХ тварини свщчить про !! геномну нестабшьшсть I може впливати на репродуктивш якостг
Перспективи подальших дослщжень слщ спрямовувати на виявлення особливостей цитогенетично! мшливост1 та метабол1зму аборигенних порщ свшських тварин.
64
Л1тература
1. Fitzgerald P. A mechanism of X-chromosome aneuploidy in lymphocytes of aging women // Humagenetik.-1975.-Vol. 28.- № 4.-P. 153-158.
2. Mehes K. Nonrandom anaphase segregation of mitotic chromosomes // Acte Genet. Med. Gemellol.-1975.-Vol. 24.- № 7.-P. 175-8.
3. Vig B.K. Centromere separation: existence of sequences // Experiential.-1981.-Vol. 37, № 6.-P. 566-7.
4. Vig B.K. Sequence of centromere separation: occurrence, possible, significance, and control // Cancer Genet.Cytogenet.-1983.-Vol. 8, № 3.- P. 249-274.
5. Fitzgerald P.H., Archer S.A., Morris C.M. Evidence for therepead primary non-disjunction of chromosome 21 as a result of premature centromere division (PCD) // Hum.Genet.-1986.-Vol. 72, № 5.- P. 58-62.
6. Шельов A.B. Методика приготування метафазних хромосом л!мфоцит!в перифершно! кров! тварин / А. Шельов, В. Дзщюк. - К. : Аграрна наука, 2005.-240с. - (Методики наукових дослщжень i3 селекцп, генетики та бютехнологп).
7. Костенко С. О. Вплив цитогенетичних порушень на якють спермопродукцп плщниюв велико! рогато! худоби / С.О.Костенко, Л.Ф.Стародуб // Науковий вюник Национального ушверситету 6iopecypciB i природокористування Укра!ни, - 2010. - Вип. 145.- С. 65-73.
8. Дщюк В.В. Хромосомний пол1морф1зм окремих вид1в i порщ с1льськогосподарських тварин/В.В.Дз1цюк.- автореферат дис. на здобуття наукового ступеня доктора сшьськогосподарських наук за спец. 03.00.15-генетика.- Чубинське.-2009.- 31с.
9. Tarnok A., Mehes K., Kosztolanyi G. No effect of vanadate on centromere separation sequence // Acta Biol. Hung.-1993.- Vol. 44 (2-3).-P.297-301.
10. Human Cytogenetics: A practical Approach. II. Malignancy and Acquired Abnormalites. Eds DE Rooney & BH Czepulkowski. N.Y.: Oxford Universiti Pres., 1992.-P. 67-95.
11. Костенко С.А., Джус П.П., Коновал O.H. Видоспецифичность дестабилизации кариотипа Sus scrofa и Bos taurus Сборник научных трудов международной научно-практической конференции под общ.ред.доктора с.-х. наук А.А. Афонина (17-18 ноября 2011 г. Брянск) «Актуальне проблемы биологической безопасности» .- Брянск: Издательство «Курсив», 2011.- С.88-92.
12. Костенко С.О., Стародуб Л.Ф., Джус П.П. Цитогенетичний скриншг велико1 чорно! i велико! б!ло! пор!д свиней //Зб!рник наукових праць Под!льського державного аграрно-техшчного ун!верситету. Сер!я «Технолог!я виробництва i переробки продукц!! тваринництва» випуск 20, С. 122 - 124.
13. Стойко Ф. Опыт выращивания органических свиней - порода Мангалица в Карпатском регионе / Ф.Стойко // Материлы 2-ой Международной конференции «Развитие Органического Сектора в Центральной, Восточной Европе и странах Средней Азии», 10-11 сентября 2009 г., г. Тбилиси, Грузия, ел.ресурс: http://organicconference.elkana.org.ge/files/conf/c1/2.pdf.
65
14. Джус П.П. Мжпородна диференщащя коней за цитогенетичними параметрами / Джус П.П., Костенко С.О., Супрун I.O. //Науковий вкник Льв1вського национального ушверситету ветеринарно! медицини та бютехнологш 1меш С.З.Гжицького том 13, № 4 (50) сер1я «бюлопчш науки» С.58-63.
15. Костенко С.О., Стародуб Л.Ф. Цитогенетичне тестування росшсько! рисисто! породи коней/ Розведення i генетика тварин.- Мжвщомчий тематичний зб1рник 1нституту розведення i генетики тварин, - К.- Аграрна наука.- 2009.- Вип. 43.- С. 187 - 192.
Робота еиконана за фiнaнcoвoï тдтримки Державного фону фундаментальных досл\дженъ Украти.
Summary Svitlana Kostenko National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv
PREMATURE CENTROMERE DIVISION CHROMOSOMES IN
CYTOGENETIC INVESTIGATION OF DOMESTIC ANIMALS
The article analyzes the effectiveness and feasibility of use in studies of premature centromere division chromosomes. As a result of their analysis and data from other researchers found breed and species-specific animal variability in frequency metaphase plates of premature centromere division chromosomes and relationship this indicator with reproductive qualities.
Key words: premature centromere division chromosomes, breed, pigs, cattle,
horses.
Рецензент - д.с.-г.н., професор Щербатий 3.£.
66
