Благодаря целенаправленной селекции, проводившейся в последние десятилетия, значительно повысился генетический потенциал животных по многим хозяйственно полезным признакам. Вместе с тем все чаще возникают проблемы, связанные с плодовитою животных и резистентностью их к болезням опыт показывает, что эти проблемы невозможно решить только за счет улучшения кормления, технологии содержания или средствами ветеринарной терапии. На практике фармацевтические средства и препараты, повышающие иммунитет, очень часто оказываются недостаточными для лечения и профилактики болезней.
Результаты исследований советских и зарубежных ученых подтверждают немаловажное значение наследственности в проявлении резистентности или восприимчивости животных к определенным болезням, устойчивости к неблагоприятным факторам внешней среды. Известный ветеринарный генетик Ф. Б. Хатт, подчеркивая значение генетической профилактики болезней, отмечал, что внутри вида находятся индивидуумы, способные жить с возбудителями болезни, в то время как другие заболевают. Он считал, что в результате накопления благоприятно действующих генов резистентных индивидуумов можно создать резистентные к болезням линии и породы.
|
|
В настоящее время используются генетические методы для юиска и анализа причин, обусловливающих снижение уровня воспроизводительной функции и жизнеспособности, распространение аномалий, а также ведется разработка научно обоснованной системы их профилактики.
Установлено, что многие формы патологий животных имеют генетическую основу и связаны с мутациями и рекомбинациями наследственного материала — генов и хромосом.
Роль мутаций и рекомбинаций генов в возникновении патологии у животных. Мутации, представляющие собой стойкие изменения в структуре ДНК, хромосом и количественном составе кариотипа, постоянно и с определенной частотой возникают в популяциях животных.
Фенотипически мутации нередко проявляются в формах врожденных уродств (аномалий), в смертности, снижении жизнеспособности и устойчивости к болезням, нарушении воспроизводительной функции. В популяциях сельскохозяйственных животных в процессе длительного их существования накоплен определенный груз вредных рецессивных мутаций и аберраций хромосом. Для профилактики распространения вредных мутаций необходима прежде всего организация учета всех форм патологии животных.
Генетический контроль (мониторинг) вредных мутаций должен включать тщательный клинический анализ болезней и уродств, экспертизу происхождения аномальных животных, выяснение роли наследственности в их этиологии. Значение проблемы генетического мониторинга в современном животноводстве связано с рядом обстоятельств. Так, в связи с использованием искусственного осеменения постоянно сокращается число производителей; следовательно, степень влияния каждого из них на генофонд стада, распространение наследственных дефектов значительно увеличилась. Поэтому особо важное значение при организации рупномасштабной селекции приобрела оценка генотипов быков, хряков, баранов, используемых в интенсивном воспроизводстве. Контроль воспроизводительных способностей производителей общепринятыми методами по качеству потомства не дает полных сведений о возможности генетического влияния их на оплодотво-.ряемость, эмбриональную смертность, рождение аномального и Нежизнеспособного, подверженного заболеваниям плода. Ситуация осложняется тем, что большинство аномалий и уродств — го рецессивно наследуемые генные мутации, фенотипически проявляющиеся только в гомозиготном состоянии. Наследуемые Хромосомные аномалии фенотипически проявляются лишь у взрослых дочерей производителей в виде гибели эмбрионов. [ Для проверки производителей на носительство скрытых генетических дефектов и элиминации их из воспроизводства необходимы регистрация всех случаев уродств и аномалий, контроль состояния структуры и функции хромосом.
|
|
Организация мониторинга в животноводстве позволяет контролировать уровни мутагенов в окружающей среде, их влияние, на хромосомный аппарат, рост, развитие и продуктивность животных, осуществлять профилактику распространения генетической патологии. Г Известно, что генетический груз популяций животных представлен широким спектром не только генных мутаций, но и аберраций хромосом, которые подразделяются на количественные изменения в кариотипе — анеуплоидию (полиплоидия, гипер-плоидия, гипоплондия) и структурные перестройки (транслокация хромосом, инверсии, делеции, нехватки, дупликации и др.). Избыток или недостаток хромосом у индивидуума, как правило, приводит к его гибели еще в эмбриональную стадию развития. Исключения составляют носители моносомни, трисомин и некоторых других вариантованеуплоидии по половым хромосомам, которые выживают, но являются бесплодными.
Живые носители структурных перестроек хромосом не имеют выраженных фенотипических отклонений. Однако в гаметогенезе у них формируются половые клетки с несбалансированным набором хромосом, дающие начало нежизнеспособным эмбрионам, что является причиной снижения уровня воспроизводительной, функции. Эти аберрации, являясь сбалансированной частью хромосомных мутаций, передаются по наследству.
Особенности распространения генетических аномалий животных. В современных условиях разведения животных, когда генотип производителя за короткое время может быть" репродуцирован тысячами его потомков, ущерб от рождения аномального приплода, снижения его плодовитости и жизнеспособности может быть больше улучшающего эффекта по продуктивности, если производитель является носителем вредных генов или аберраций хромосом.
При использовании в разведении быков, содержащих в кариотипе вредные гены, их самих, а также их сыновей и внуков частота генетической аномалии быстро возрастает. Например, в костромской породе интенсивно использовали быка Бурхана 6083, в потомстве которого было зарегистрировано несколько типов уродства (укорочение нижней челюсти, мопсовидность и пучеглазие, водянка, слепота, уродства конечностей и др)-В результате, если частота этих аномалий в приплоде Бурхана составила 4,87 %, то у его внука быка Жетона 3501 уже 17,3 % потомков имели уродства головы.
Анализ 14 линий костромского скота (Жигачев А. И., 1986) выявил большое число уродств в линии Ладка. Причиной такого явления обычно служит насыщение родственной группы животных (линии) рецессивными мутациями при отсутствии браковки гетерозиготных по вредным генам животных.
|
|
Влияние дрейфа генов, усиление концентрации вредного аллеля возрастают при повышении нагрузки на одного производителя. Скорость протекания генетико-автоматических процессов (дрейфа) зависит от эффективной численности популяции. Для определения последней используют формулу Ate = 4Nf Nm/Nf + Nm, где Ne — эффективная численность популяции; Nf — количество самок; tfm — количество самцов, участвующих в размножении.
Зависимость интенсивности генетико-автоматических процессов (дрейфа) от размера популяции определяется по формуле К = 72/Ve, где К — доля, на которую изменяется концентрация аллеля.
Так, если на поголовье 1000 маток будут использоваться 5 быков, величина К составит 2,0 %, а при использовании одного Ебыка К будет равна 10%. Особенно резко может повыситься частота мутантного аллеля в популяции, если при разведении линии генотип гетерозиготного родоначальника будет репродуцироваться с применением инбридинга, как это имело место в линии Ладка и его продолжателя Бурхана. В пяти поколениях этой линии зарегистрировано 117 телят-уродов. В большинстве случаев родословные отцов и матерей замыкались на трех предков — быков Бурхана, его отца Ладка и деда Салата. В ряде случаев инбридинг был комплексным — одновременно на указанных производи гелей или усиливающимся, что повышало вероятность перехода мутантных генов в гомозиготное состояние.
Следует иметь в виду, что при интенсивном использовании ограниченного контингента производителей в товарных хозяйствах генетическое разнообразие популяции суживается даже при своевременной ротации линий. Такое положение может привести к сочетанию родственных по генотипам (гетерозиготных носителей вредных генов) производителей и маток. С другой стороны, интенсивное кроссирование линий в племенных хозяйствах неизбежно будет приводить к стихийному родственному спариванию в товарных хозяйствах и массовому проявлению инбредной депрессии, в том числе повышению частоты уродств и аномалий в популяциях.
|
|
Инбредная депрессия может возрасти в результате миграции. Под миграцией в животноводстве понимают импорт производителей, маток или гамет (спермиев, а также яйцеклеток и эмбрионов), закупки племенных животных из других зон страны. При использовании завезенных животных в местную популяцию могут быть введены не только желательные гены, повышающие продуктивность, но и аллели, обусловливающие летальные и полулетальые аномалии.
Сдвиги концентраций рецессивного аллеля q при Миграциях определяются по формуле q — —т (q — 17m), где т — Величина обмена генами, a qm — средняя концентрация аллеля по ей системе популяций, между которыми идет обмен генами, "Ли в той определенной популяции, откуда поступают животные Дубинин Н. П., 1985). Из формулы видно, что величина сдвига концентраций рецессивного аллеля зависит от частоты рецессивного аллеля в исходной популяции, откуда мигрируют особи, и частоты миграции.
Случаев распространения генетических аномалий вследствие миграций известно немало. Например, в ФРГ в результате интенсивного использования на местном поголовье черно-пестрого скота отдельных быков голштинской породы, импортированных из США, резко возросла частота пупочных грыж у телят. Эту же аномалию наблюдали в потомстве двух быков голландской породы, закупленных в ЧССР из Нидерландов.
Таким образом, чтобы не допустить массового распространения наследственной патологии, необходимы проверка генотипов производителей на носительство вредных генов и исключение из интенсивного использования носителей мутаций.
Профилактика распространения летальных и полулетальных аномалий у сельскохозяйственных животных. Летальные и полулетальные аномалии в основном связаны с переходом в гомозиготное состояние мутантных рецессивных генов. Это означает, что родители аномальных животных являются гетерозиготными носителями данных мутаций. Для того чтобы вредные рецессивные мутации не распространялись в конкретном стаде или породе, необходима организация генетического контроля (мониторинга) за проявлением патологии у животных.
Прежде всего, в каждом стаде должна быть налажена система учета рождения уродливого и аномального приплода. На основании этого учета проводится генетический анализ для установления роли наследственности в возникновении аномалий. Такой анализ должен подкрепляться сведениями из литературы относительно этиологии данной патологии.
Если в популяции животных появляется врожденная аномалия и установлено, что она контролируется аутосомным рецессивным геном, то родителей, от которых получен аномальный потомок, и других фенотипически нормальных их потомков не оставляют для воспроизводства. Это вызвано тем, что родители являются гетерозиготными носителями рецессивной мутации и половина их нормальных потомков имеет такой же ген в гетерозиготном состоянии. Особенно недопустимо использование гетерозиготных по вредным рецессивным генам производителей в племенных хозяйствах.
Если аномалии возникают у высокопродуктивных родителей в племенных стадах, то мужских потомков целесообразно проверять на гетерозиготное носительство путем родственных спариваний. Для интенсивного использования производителей в последующем отбирают только тех из них, у которых при инбридинге не было аномального приплода. Проверка производителе по качеству потомства должна предусматривать учет не только продуктивности потомства, но и его жизнеспособности.
Влияние генетических факторов на мертворожденность и постнатальную смертность молодняка.
Мертворожденность и гибель молодняка в первые дни после рождения причиняют значительный ущерб животноводству. Подсчитано, что в общем доходе, получаемом от коровы, 10—12 % составляет доход от теленка. Мертвыми рождаются от 1 до 10 % телят. Причины мертворождений Могут быть различными. Значительную долю (около 20 %) перинатальной смертности приплода крупного рогатого скота составляют трудные отелы.
На частоту мертворожденность оказывают также влияние генетические и средовые факторы, порода и методы разведения родителей.
Установлено влияние отцов на частоту мертворождений и смертности телят после рождения. Перинатальная смертность может быть связана с применением инбридинга. Например, в плем-заводах «Сычевка», «Никольский» (сычевская порода) и «Пролетарий» (костромская порода) соответственно 81,4; 80,0 и 85,8 % мертвых телят родились в результате родственного спаривания. В этих хозяйствах был выделен ряд семейств и пар мать—дочь, где при родственном подборе рождались нежизнеспособные телята, а отдельные коровы неоднократно давали мертворожденный приплод. У некоторых коров после отела нежизнеспособным теленком нарушалась воспроизводительная функция. Они длительное время не приносили приплода, что приводило к их выбраковке. Другие коровы выбывали сразу после отела мертвым теленком.
При проверке производителей по качеству потомства необходимо вести строгий учет заболеваемости и смертности, а также вынужденного убоя молодняка. Быков, имеющих преимущество по ряду селекционируемых признаков, но характеризующихся повышенной смертностью потомков (более 5 %), следует использовать очень ограниченно.
Для определения генетических и средовых причин смертности приплода в товарных хозяйствах необходимо одновременно использовать сперму не одного, а нескольких производителей.
В этом случае достоверно повышенная частота смертности в потомстве определенного быка при прочих равных условиях Должна рассматриваться как проявление генотипа данного производителя.
20. Закон Червинского - Малигонова
Многочисленными исследованиями бесспорно доказано положительное влияние полноценного, обильного кормления на рост и развитие животных.
Н. П. Чирвинский, изучая массу и линейные промеры скелета северных короткохвостых овец, постоянно получавших различные по питательности рационы, пришел к выводу, что под влиянием плохого питания в большей мере недоразвиваются те части скелета, которые отличаются высокой скоростью роста.
А. А. Малигонов своими работами показал, что выводы Н. П. Чирвинского распространяются на все органы и ткани животных всех видов.
На основании этих исследований впоследствии был сформулирован закон, получивший в зоотехнии название закона Чирвинского — Малигонова.
Суть закона состоит в следующем: при недокорме в большей степени страдают те органы и ткани, в период интенсивного развития которых организм испытывал недостаток питательных веществ; при обильном питании животного наиболее интенсивно растут и развиваются те органы и ткани, которые в данный период имеют наибольшую скорость роста. Степень недоразвития животных зависит от продолжительности периода скудного питания и степени недокорма. Чем короче неблагоприятный период и незначительней недокорм, тем быстрее и в большей степени наступает компенсация развития. Хотя полной компенсации, как правило, не наступает, молодые животные значительно быстрее, чем взрослые, восстанавливают массу и линейные размеры.
Общебиологический смысл закона о недоразвитии заключается в том, что степень компенсации недоразвития организма, вызванного скудным питанием, прямо пропорциональна последующему уровню питания и обратно пропорциональна возрасту животного и продолжительности периода скудного питания. Однако этот закон нельзя понимать абсолютно, так как в период онтогенеза наиболее защищенными оказываются те органы, которые биологически являются наиболее важными для вида. В зависимости от того, в какой период произошла задержка роста, А. А. Малигонов выделил три типа недоразвития: эмбрионализм, инфантилизм и неотению.
Эмбрионализм возникает в результате недостаточного и неполноценного питания матери во время беременности. Выражается Эмбрионализм в сохранении у взрослого животного сходства с эмбрионом ранней стадии развития: непропорционально большая, голова, короткие и тонкие ноги. Эмбрионы имеют плоское удлиненное туловище, слабую оброслость. Они отличаются пониженной резистентностью к болезням.
И н ф а н т и л и з м возникает в результате плохих условий кормления и содержания молодняка после рождения. Такие животные сохраняют пропорции телосложения молодняка даже во взрослом состояний высоконогие (травоядные), с плоской грудью, коротким туловищем: узким задом.
Неотения — преждевременное развитие половых органов у животных, отставших в развитии в эмбриональный период или после рождения. Для животных с признаками неотении характерны высоконогость, плоское укороченное туловище, большая голова, низкая живая масса.
На индивидуальное развитие животных, кроме фактора кормления, влияют микроклимат помещений, свет, упражнения и климатические условия. На рост и развитие молодняка и их последующую продуктивность отрицательно влияет резкая смена температуры воздуха днем и ночью, летом и зимой. Слишком высокая и слишком низкая температура окружающего воздуха при повышенной влажности неблагоприятно сказывается на продуктивности животных.
В эмбриональном и постэмбриональном развитии животных (онтогенезе) существует несколько периодов, которые отличаются скоростью роста и дифференцировки отдельных тканей, органов, частей и пропорций тела.
Эмбриональное развитие. Период эмбрионального развития животных начинается с момента образования оплодотворенной яйцеклетки — зиготы и кончается рождением. Продолжительность эмбриогенеза у животных разных видов следующая, дней:
Продолжительность эмбрионального периода может колебаться в зависимости от породы, условий кормления и содержания маток, упитанности и состояния здоровья.
Зародышевый период начинается с образования зиготы, а кончается имплантацией зародыша и формированием плаценты. Продолжительность его у коров 35 дней, у овец — 30 дней, у свиней — 25 дней. В зародышевый период происходят основные формообразовательные процессы: дробление зиготы, образование зародышевых листков, закладка органов и тканей. Формируются особенности и телосложение эмбриона, свойственные виду. В зародышевый период образуется плацента. Масса эмбриона растет медленно.
Предплодный период внутриутробного развития у коров длится 25—26 дней, у овец — 17—18 дней, у свиней — 12—17 дней; он является переходным от зародышевого к плодному, характеризуется высокой напряженностью органогенеза, началом окостенения скелета, формированием мускулатуры. В этот же период происходит половая дифференциация.
Плодный период самый продолжительный. Начинается он с окончания предплодного периода и заканчиваете t рождением животного. У коров он составляет 75 % от обще! продолжительности эмбрионального периода (с 61-го по 284-i день), у овец-у69 % (с 47-го по 150-й день), у свиней—67 % (с 39-го по 114/й день). В плодный период идет интенсивный рост] завершается дифференцировка тканей, органов и систем
В связи с тем, что в зародышевый период развития происходят главным образом качественные преобразования зародыша, необходимо большое внимание уделять биологической полноценности рациона беременных маток. Неполноценное кормление матери в начальный период беременности ведет к абортам, рассасыванию зародышей, рождению слабого потомства.
В плодный период эмбриогенеза, особенно во второй.половине, значительно повышается скорость роста плода, увеличивается его масса, поэтому необходимо повышать уровень питания беременных маток.
В зависимости от условий кормления и содержания матери продолжительность зародышевого и плодного периодов может изменяться.
В эмбриогенезе у животных отмечено несколько критических моментов, обусловленных переходом зародыша к новому типу питания, что, вероятно, сопровождается перестройкой белкового синтеза.
Первый критический период наступает на 3—5-й день после овуляции, до выхода зародыша в матку и образования бласто-дермического пузырька. Второй период совпадает с началом имплантации зародыша к стенке матки. В это время зародыш питается «маточным молочком» с помощью трофобласта.
Третий период наступает в момент имплантации зародыша к стенке матки и заканчивается образованием плаценты. У крупного рогатого скота имплантация начинается на 13—15-й день после овуляции, у овец и свиней — на 11—13-й день, у крольчих — на 7—9-й день.
Четвертый критический период наступает в момент окончательного становления плацентарного питания.
Постэмбриональное развитие. Постэмбриональный период начинается с момента рождения и кончается смертью животного. В постэмбриональном развитии различают 5 периодов: новорожденности, молочный, полового созревания, зрелости и старения.
В период новорожденности происходят адаптация организма к условиям послеутробного развития, становление многих функций; кроветворения, терморегуляции, мочевыделения (вне связи с аллантоисом) и др. Постепенно вырабатываются условные рефлексы, с помощью которых осуществляется связь организма с окружающей средой. Основной пищей в этот период является сначала молозиво, а затем молоко матери. Длительность периода новорожденности 2—3 нед.
Молочный период у крупного рогатого скота длится 6 мес, у ягнят — 3,5—4 мес, у жеребят — б—8 мес. Основной пищей является молоко матери, наряду с этим постепенно молодняк приучается к растительным кормам.
В период полового созревания у животных происходит становление половых функций: начинают функционировать половые железы, формируются половые рефлексы, развиваются вторичные половые признаки. У самцов и самок начинают выделяться зрелые половые клетки. В этот период завершается формирование типа телосложения особи. У крупного рогатого скота половая зрелость наступает в 6:—9 мес, у овец и коз — в 6—8 мес, у свиней — в 4—5 мес и у кобыл — в 12—18 мес.
Период физиологической зрелости характеризуется расцветом всех функций: максимальная продуктивность, наивысшая производительная способность. У крупного рогатого скота он наступает в возрасте от 5 до 10 лет, у овец — от 2 до 6 лет, у свиней — от 2 до 5 лет.
В период старения происходит угасание всех функций. Снижаются воспроизводительная способность, продуктивность; наступают дряхление организма, атрофия тканей, органов.
Наиболее ответственными моментами при выращивании животных являются периоды новорожденности, молочный и полового созревания, когда происходит процесс интенсивного послеутробного развития животного. В это время молодняк особенно нуждается в полноценном питании и оптимальных условиях содержания.
Интерьер
Под интерьером понимает совокупность внутренних особенностей, физиологических биохимических и анатомо-гистологических свойств организма в связи с его конституцией, экстерьером и направлением продуктивности. Основоложником учения об интерьере сельскохозяйственных животных был Лискун.
Изучение интерьера дает возможность установить соотносительное развитие в организме органов, тканей и систем и на основе этого познать внутреннюю структуру организма; конституциональные особенности на основании изучения физиологических и биохимических свойств организма; течение формообразовательных процессов на различных этапах индивидуального развития и факторы, воздействующие на них.
В настоящее время для изучения интерьера используют физиологический, химический, цитомолекулярный, биохимический, анатомический, рентгеноскопический, генетический и иммуногенетический методы.
Методы изучения интерьера и клинической диагностики во многом совпадают. Различия состоят в целях исследования. Интерьерные показатели в зоотехнии необходимы для более глубокого познания конституции, для уточнения племенной оценки, отбора, подбора и рационального использования животных. При этом исследуют иммунологические свойства крови, анатомию и гистоструктуру внутренних органов, костяка, молочные, потовые и сальные железы, нуклеиновые кислоты, ферменты и др. Так, при изучении морфологического и гистологического строения молочной железы многими учеными было выявлено, что у высокомолочных коров в вымени на долю железистой ткани приходится 75—80 %, а на долю жировой — 20—25 %.
Установлена положительная корреляция между числом потовых желёз уха и молочностью у коров.
У крупного рогатого скота установлены тесные взаимосвязи между биохимическими показателями крови телок в возрасте 15 дней и последующей их молочной продуктивностью. Коэффициенты корреляции с удоем за первую лактацию составили: общего белка — плюс 0,61; общего иода — минус 0,52, белковосвячанного иода — минус 0,58; связь между количеством уксусной кислоты с жирномолочностью составляет плюс 0,66. Биохимические показатели крови с успехом используются для раннего прогнозирования удоев молочных коров.
У быстрорастущего молодняка птицы в раннем возрасте отмечается повышенная активность ферментов сыворотки крови, что и обеспечивает ему возможность быстрого роста. Молодняку птицы, отличающемуся минимальными затратами корма на прирост массы в возрасте 35- 60 дней, свойственна несколько сниженная амилазная и повышенная трансаминазная активность сыворотки крови. При спаривании кур и петухов, контрастных по уровню биохимических показателей сыворотки крови, особенно если в качестве материнской или отцовской формы используются особи со средним уровнем белковосвязанного иода сыворотки крови и щелочной фосфатазы, получают потомство с высокой скоростью роста, жизнеспособностью и хорошими мясными качествами (живая масса молодняка повышается на 20 %).
У свиней активность свободного инсулина и уровня сахара в сыворотке крови находится в прямой связи с энергией роста. Коэффициенты корреляции между этими показателями находятся ка уровне 0,41 и 0,66. В последние годы изучение групп крови у животных приобретает особую роль. Группы крови наследственно обусловлены, не меняются в течение жизни животного, поэтому они могут служить генетическими маркерами в решении ряда теоретических и практических вопросов селекции. По группам крови устанавливают происхождение животных, анализируют генетическую структуру популяции, определяя в ней уровень гетерозиготности.
На практике наряду с группами крови изучается и полиморфизм белков.
Например, по полиморфным признакам установлены особенности структуры популяций у различных видов сельскохозяйственных животных и выявлены зависимости между генотипиче- ским состоянием животных и их продуктивными и воспроизводительными показателями.
Таким образом, оценки конституции, экстерьера и интерьера дополняют и уточняют характеристики животных, что, в конечном итоге, дает возможность более полно выявить их племенные и продуктивные качества.
Гетерозис
В селекции животных особое внимание обращается на повышение скорости роста, увеличение продуктивности, плодовистости, на устойчивость к болезням помесей или гибридов I поколения.
Наблюдаемое у гибридов I поколения свойство превосходить по определенным признакам лучшую из родительских форм называют гетерозисом.
Делят гетерозис на такие формы: приспособительную, пышного развития и. мутационную.
Гусставсон различает репродуктивную (отражающаяся на повышении многоплодности), соматическую (то же, что и Пышное развитие) и п риспособительную формы.
В некоторых случаях наблюдается суммарный эффект этих трех форм гетерозиса. Но иногда гетерозис проявляется односторонне. У мулов, например, сильно выражен соматический и приспособительный гетерозис, но резко подавлен репродуктивный (мулы бесплодны).
Выраженность гетерозиса зависит и от условий жизни гетерозиготных животных. Приспособительный гетерозис позволяет животным лучше адаптироваться даже к очень неблагоприятным условием, а соматический — проявляется часто только в более благоприятных условиях.