Молекулярно-генетические методы и их использование в свиноводстве

Нормированное кормление один из главных факторов, влияющих на темпы роста и реализацию генетического потенциала. В связи с этим рационы должны составляться не по единым для всех регионов страны нормативным справочникам, а на основе зональных детализированных, в зависимости от возраста и физиологического состояния животных.

Эффективное использование кормов с учетом фактической питательности можно организовать только в тех хозяйствах, которые располагают сведениями об их химическом составе.

Получение высококачественного молока в необходимых количествах возможно лишь в том случае, если перед этим проведена соответствующая селекционно-пле-менная работа. Учитывая, что достижение высоких показателей продуктивности, а также устойчивости к некоторым заболеваниям маточного поголовья на 70...75 % зависит от племенной ценности быков, необходимо проведение анализа потем производителям, которые используются и использовались в стадах. План племенной работы со станом в хозяйстве, породой в районе и области

— одна из основных задач, которую ставят сельхозтоваропроизводители перед учеными.

С 2008 с приоритетный национальный проект «Развитие АПК» трансформировался в Государственную программу развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы.

Соглашение о реализации мероприятий Государственной программы, заключенное между Министерством сельского хозяйство Российской Федерации и Правительством Вологодской области предусматривает увеличение производства молока во всех категориях хозяйств к 2012 г. до 546 тыс. т, или на 12,6 % от уровня 2007 г., численности коров в сельхозпредприятиях и фермерских хозяйствах до 100 тыс. гол., надоя на 1 корову — до 6000 кг.

Результативность аграрного производства складывается из множества факторов, поэтому только их комплексное рассмотрение, анализ и внедрение научно-обоснованной системы ведения молочного скотоводства позволит улучшить качество и увеличить объем производства сельскохозяйственной продукции. Это в сочетании с прозрачным и защищенным рынком, доступностью к кредитам станет предпосылкой для улучшения условий жизни тружеников села

DEVELOPMENT OF THE LIVESTOCK SECTOR IN VOLOGDA REGION INSIDE OF THE PRIORITY NATIONAL PROJECT

E.A. Tjapugin

Summary. Vologda region occupies the first place in the country on the production of milk by agricultural enterprises per inhabitant and one of the first - on the level of milk productivity, which was 4691 kg in 2007. Livestock sector is a key branch of the region agriculture, where stabilization set and the tendency of an increase in production outlined. In many respects this is connected with the active participation of enterprises in the priority national project.

Key words: milk cattle breeding, food supply, cultivated pastures, the technical and technological re-equipment.

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В СВИНОВОДСТВЕ

НА ЗИНОВЬЕВА, член-корреспондент РАСХН, заместитель директора

ВНИИ животноводства E-mail: vij@vij.ru

Резюме. Ключевой аспект дальнейшего совершенствования потенциала свиней — внедрение в селекционные программы современных генетических методов. В Центре биотехнологии и молекулярной диагностики ВНИИ животноводства разрабатывается комплексная система мо-лекулярно-генетической оценки свиней, которая базируется на анализе ДНК-маркеров. В статье указаны возможности использования различных ДНК-маркеров в селекционных программах в свиноводстве.

Ключевые слова: свиноводство, маркерная селекция, ДНК-маркеры, маркеры «происхождения», маркеры «продуктивности», устойчивостькпослеотъемнойдиарее, плодовитость, энергия роста и состав туш, маркеры генов наследственных заболеваний, стресс-чувствительность, синдром «кислое мясо».

УДК : 577.21

Развитие сельского хозяйства страны предусматривает международный обмен генофондом животных с целью использования лучших мировых селекционных достижений. Потенциал свиней национальных генетических нуклеусов развитых стран (США, Канады, Германии, Дании и других) и ведущих племенных компаний (английская PIC, голландские — Нурог и Topigs, ирландская — Hermitage, французская Cooperl и др.) сегодня находится приблизительно на одинаковом уровне. Поэтому ключевой аспект дальнейшего совершенствования потенциала свиней — внедрение в селекционные программы современных генетических методов.

В этой связи перспективно использование так называемых ДНК-маркеров (полиморфные участки ДНК с неизвестными до сих пор функциями, но с известной позицией на хромосоме). Они находятся в тесном сцеплении с локусами количественных признаков (QTL), передаются по наследству и позволяют маркировать и прослеживать происхождение всех локализованных в этом участке, но пока не известных локусов, обусловливающих проявление признаков. Основное

свойство генетических маркеров — полиморфизм. Их использование сегодня идеально дополняет методы традиционной селекции, так как позволяет оценивать генетический потенциал животных непосредственно на уровне генотипа, независимо от пола, возраста и физиологического состояния отдельных особей.

Принимая во внимание актуальность работ в этом направлении, важное место в исследованиях ВНИИ животноводства уделяется теоретическим основам и определению генетической обусловленности признаков продуктивности животных. В Центре биотехнологии и мо-лекулярнойдиагностики Института разрабатывается комплексная система молекулярно-генетической оценки свиней, которая базируется на анализе ДНК-маркеров «происхождения» (I тип), «продуктивности» (II тип) и генов наследственных заболеваний.

Маркеры «происхождения». В 2007 г. во ВНИИЖ завершены исследования по разработке системы молекулярно-генетического контроля происхождения свиней. В селекционных программах, использующих современные генетические методы, достоверность происхождения имеет значение не только как метод контроля записей племенного учета. Ее роль существенно возрастает в связи с внедрением BLUP-индексов как критериев оценки и отбора животных [6]. Пред ложенная система состоит из 12 микросателлитных локусов, рекомендованных ISAG, сформированных в 2 мультиплексные панели. Она позволяют обнаруживать несовпадения происхождения животных с данными племенного учета с точностью не менее 99,9 %. Сравнительный анализ достоверности происхождения свиней 10 триад (мать—отец

— потомок) с использованием иммуногенетического и молекулярно-генетического методов выявил 100 %-ное совпадение результатов. Кроме того, разработанная система служит инструментом контроля состояния генофонда пород и популяций свиней, характеристики генетических отличий вновь создаваемых типов, оценки консолидированности линий [1,2].

Маркеры «продуктивности». Результатом исследований QTL стала разработка систем анализарядаДНК-мар-керов селекционно-значимых признаков продуктивности животных:

маркеры многоплодия — гены эстрогенового рецептора (ESR), бета-субъединицы фолликуло-стимулирую-щего гормона (FSHB), рецептора фолликулостимулирующего гормона (FSHR), ядерного коактиватора А1 (NCOA1) и рецептора эритропозгина (EPOR);

маркеры устойчивости к заболеваниям — гены рецептора Е. coli F18 (ECR F18 / FUT1) и К88 (MUC4);

маркеры энергии роста и состава туш — гены инсули-но-подобного фактора роста 2 (IGF-2), гипофизарного транскрипционного фактора 1 (PIT1), рецептора мела-нокоргина 4 (MC4R);

Селекция свиней на устойчивость к послеотьемной диарее традиционными методами затруднена, с одной стороны, из-за относительно низкой наследуемости этого признака, с другой, вследствие необходимости использования трудоемких методов диагностики серо-типа возбудителя. Мы рекомендуем проводить ДНК-

тестирование с использованием в качестве маркера гена рецептора ECR F18. Установлено, что животные, имеющие генотип АА, преимущественно устойчивы к послеотьемной диарее, а потомство, полученное от родителей с генотипом АА, характеризуется повышенной сохранностью (до 10 % выше, чем у потомства, полученного от подбора пар нежелательного типа). Проведенные исследования на 1824 гол. свиней 44 популяций показали относительно низкую частоту встречаемости «желательного» аллеля А этого гена [3].

Прямая селекция свиней на плодовитость характеризуется низкой эффективностью из-за большого влияния на этот признак факторов внешней среды и из-за ограниченного полом проявления. Коэффициент наследования многоплодия у свиней составляет приблизительно 0,1. Мы рекомендуем включать в селекционные программы генетическое тестирование плодовитости свиней с использованием 5-и генетических маркеров ESR, FSHB, FSHR, NCOA1 и EPOR. Экспериментальные данные о генетических профилях свиней различных пород по гену ESR (1493 гол., 41 популяция), NCOA1 (733 гол., 19 популяций) и EPOR (579 гол., 4 популяции) свидетельствуют, что животные, имеющие желательные генотипы по названным генам, превосходят особей с нежелательным генотипом по признаку многоплодия на 0,5...1,5 поросенка на опорос [5].

Один из главных генов, влияющих на энергию роста и мясностъ туш свиней IGF-2. Мы определили частоты встречаемости его аллелей и генотипов у 1860 гол. свиней 24-х популяций. Потомство хряков, несущих желательный генотип QQ гена IGF-2, характеризуется повышенным среднесуточным приростом (+30.. .80 г/сут.), по сравнению с потомством хряков с генотипом qq, и мясностью туш (площадь мышечного глазка больше на 3.. .7 см2, толщина шпика меньше на 3...7 мм, выход постного мяса выше на 2...3 %), а также отличается пониженными (на 0,1. ..0,2 кг) затратами корма на 1 кг прироста [4].

Кроме того, возможно тестирование по ряду других ДНК-маркеров, действие которых на продуктивность известно по данным зарубежных авторов, но не подтверждено собственными экспериментами.

Генетические аномалии. Актуальной в свиноводстве остается проблема ранней диагностики стресс-чувствительности и отбора по признаку генетической устойчивости к стрессам (ген Ryrl). Чувствительность к стрессам

— наследственно обусловленный порок свиней мясных пород, связанный с их интенсивной селекцией на мясную продуктивность. Он проявляется в повышенной смертности поросят под воздействием стресса (технологического, транспортного и др.) и в ухудшении качества мяса (PSE-мясо). Кроме того, восприимчивые к стрессу свиньи отличаются худшими продуктивными признаками. Поддействием стресса вслед за напряжением в мышцах, затрудненным дыханием и повышенной частотой пульса из-за нарушения кровообращения и сердечного шока развивается злокачественный гипертермический синдром (MHS). Мы разработали методику диагностики, основанную на анализе генотипа Ее использование дает возможность выявлять всех носителей этого наслед-

ственного порока, втомчислескрытых,чгопозволяетис-кпючить появление чувствительного к стрессам потомства и значительно повысить сохранность поросят. Зная генотип можно разработать программу использования хряков-улучшателей мясных пород (скрытых носителей порока), исключив при этом риск повышенного отхода поросят. Наибольшей частотой встречаемости стресс-чувствительных животных характеризуются породы пьетрен и лавдрас. На основании анализа 1860 голов свиней (29 популяций) установлено, что у свиней пород крупная белая, йоркшир и дюрок, стресс -чувствительный аллель, как правило, не встречается.

Аллель ЮЧ гена (РЯКАОЗ) обусловливаетповышен-ное отложение гликогена в мышцах, что ведет к увеличению образования молочной кислоты и к снижению pH мяса в процессе созревания (синдром «кислое мясо»). Это вызывает ухудшение качества некоторых продуктов переработки. Мясо свиней, несущих аллель ШЧ-, характеризуется также пониженной влагоудерживающей способностью, что приводит к уменьшению выхода вареного окорока. Большинство свиноводческих предприятий заинтересованы в исключении этой мутации, так как она оказывает отрицательное влияние на выход продукции. При изучении 23 популяций свиней различных пород, разводимых в племпредприятиях России и Беларуси (670 голов) наличие нежелательного аллеля 0 этого гена не установлено.

Перечень маркеров, рекомендуемых к использованию, постоянно расширяется. Основываясь на сведениях, взятых из мировой литературы, мы выбираем потенциальные гены-кандидаты для применения в селекции свиней. Для каждого из них разрабатываются аналитические тест-системы и проводятся экспериментальные исследования на животных различных пород в ряде сельхозпредприятий на предмет связи генотипов таких генов с признаками продуктивности. Только в случае получения позитивных результатов они рекомендуются для использования.

Процесс освоения маркерной селекции на предпри-

ятии реализуется поэтапно. Предварительно методом анализа выборки животных оценивается генетический потенциал стада и разрабатываются критерии селекции для каадой из групп свиней. На первом этапе тестируют всех хряков основного поголовья и ремонтных хрячков по комплексу ДНК-маркеров, на втором — свиноматок первого-второго опороса по стрессовой чувствительности (только для мясных пород) и плодовитости (по гену ЕБЯ). Кроме того, рекомендуется тестирование хряков, используемыхдля получения Р2, по ДНК-маркерам стрессовой чувствительности, устойчивости к диарее и качеству мяса, на третьем этапе с учетом результатов ДНК-тестирования по плодовитости подбирают родительские пары, на четвертом — тестируют ремонтный молодняк, полученный от спариваний с учетом маркерных генотипов, и отбирают животных с желательными генотипами для использования в воспроизводстве. В результате освоения программы маркерной селекции все основные хряки будут иметь желательные генотипы по генам стрессовой чувствительности, многоплодия, устойчивости к диарее и качеству мяса. Благодаря этому доля желательных генотипов в основном стаде будет постоянно повышаться, что позволит значительно увеличить продуктивность свиней и, как следствие, эффективность отрасли. В качестве элемента технологии использования результатов молекулярно-генетических исследований пред ложено построение маркерных профилей животных. Их анализ может послужить основанием для разработки селекционной стратегии предприятий.

Учитывая актуальность подобных исследований, а также их интеграцию в научное обеспечение производства наша цель дальнейшее совершенствование, широкая практическая апробация и внедрение комплексной системы генетической оценки животных на основе использования ДНК-технологий. Эго позволит повысить точность определения племенной ценности животных, что уже в ближайшие 3...5 лет сделает возможным повышение эффективности племенной работы в свиноводстве на 5... 10 %.

Литература.

1. Зиновьева НА., Ларионова П.В., Мантикова В.Г., Шавырина К.М., Карелина О.Е. Характеристика линейной и внутрилинейной структуры нового типа свиней «Ачинский» с использованием ДНК-микросателлитов // Промышленное и племенное свиноводство, 2006, № 3, с. 60.

2. Зиновьева НА., Ларионова П.В., Тихомирова Т.И., Гладырь ЕА., Шавырина К.М. Генетическая характеристика свиней пород крутая белая и йоркшир различного происхождения с использованием ДНК-маркеров // Доклады РАСХН, 2008, № 2, с. 33-36.

3. Коновалова Е.Н., Гладырь ЕА., Лобан НА., Шмаков Ю.И., Зиновьева НА Полиморфизм гена рецептора Е. соНу свиней//Доклады РАСХН, 2003, №6, с. 25-27.

4. Костюнина О.В., Зиновьева НА., Левитченков А.Н., Гоголев А. Селекция на основе ДНК-технологий // Животноводство России, 2008, №4, с. 39-42.

5. Кунаева Е.К.; Державина Г.П.; Гладырь ЕА; Кудина Е.П.; Зиновьева НА. Повышение эффективности селекции свиней с использованием генов РЖ В и ЕБЯ // Зоотехния, 2007, № 4, с. 16-18

6. Чинаров Ю.И., Зиновьева НА., Эрнст Л.К Метод племенной оценки свиней на основе ВЬ ЦР//Животноводство России, 2007, №2, с 45-46.

MOLECULAR-GENETICS METHODS AND THEIR USE IN HOG BREEDING

N.A. Zinov’eva

Summary. The key aspect of further development of the pig potential is an introduction of modern genetic methods into the breeding programs. In the Center of biotechnology and molecular diagnostics of ARSRI of animal breeding the integrated system of molecular-genetics estimation of pigs, which is based on the DNA-markers analysis, is developed. The possibilities of different DNA-markers using in the breeding programs in hog breeding are indicated in the article. Key words: hog breeding, marker breeding, DNA-markers, the markers «of origin», the markers «of productivity», resistance to the after-ablactation diarrhea, fruitfulness, energy of growth and composition of bulks, the markers of heredity disease genes, stress-sensitivity, syndrome «acid meat».