Селекционно-генетический мониторинг крови и активность ферментов в плазме спермы быков-производителей голштинской породы черно- и красно-пестрой масти

11. Соколов, И.И. Опыт естественной классификации полорогих / И.И. Соколов // Зоологический ин-т АН СССР. - Л., 1953. - Т. 14.

12. Харинг, Ф. Руководство по разведению животных / Ф. Харинг. - М.: Колос, 1963-1965. - Т. 1-3.

13. Hubisz, М. Inferring weak population structure with the assistance of sample group information / М. Hubisz, D. Falush, М. Stephens // Molecular Ecology Resources, In Press (2009).

14. Nei, M. Accuracy of estimated phylogenetic trees from molecular data / M. Nei, F. Tajima, Y. J. Tateno // Mol. Evol. - 1983. - № 19. - Р. 153-170.

15. Pritchard, J.K. Inference of population structure using multilocus genotype data / J.K. Pritchard, M. Stephens, P. Donnelly // Genetics. - 2000. - № 155. - Р. 945-959.

16. Tautz, D. Hypervariability of simple sequences as a general source for polymorphic DNA markers / D. Tautz // Nucl Acids Res. - 1989. - № 17. - Р. 6463-6471.

17. URL: http: //www. darwin. museum. ru/expos/floor3/Destroy/10 1. htm, дата обращения 13.05.2011.

УДК 636.2.05.061.082.4

СЕЛЕКЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КРОВИ И АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ В ПЛАЗМЕ СПЕРМЫ

БЫКОВ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ГОЛШТИНСКОЙ ПОРОДЫ ЧЕРНО- И КРАСНО-ПЕСТРОЙ МАСТИ

И.С. КАМЕНСКАЯ, И.З. СИРАЦКИЙ, Е.В. БОЙКО, С.В. КУЗЕБНЫЙ Институт разведения и генетики животных НААН Украины с. Чубинское, Бориспольский р-н, Киевская обл., Украина, 08321 Е.И. ФЕДОРОВИЧ, В.В. ФЕДОРОВИЧ Институт биологии животных НААН г. Львов, Украина, 79034

Введение. М.И. Вавилов указывал, что селекция - это эволюция, которая направляется волей человека, а систематический анализ эволюции генофонда ведущих заводских стад с подключением комплекса генетических методов, которые составляют экспериментальную базу генетико-селекционного мониторинга, имеет теоретическое и практическое значение [5]. С учетом вышеуказанного актуальным будет проведение постоянного селекционно-генетического мониторинга генофонда племенных стад с целью определения оптимальных путей ведения племенной работы с породой [1].

Цель работы - выявить изменения хромосомного аппарата в крови быков-производителей (геномных, хромосомных, хроматических аномалий) и исследовать влияние хромосомных аномалий на воспроизводительную способность производителей голштинской породы черно - и красно-пестрой масти.

Материал и методика исследований. Исследования проводились на 24 быках-производителях голштинской породы черно- и красно-пестрой масти на базе ДСП «Главный селекционный центр Украины» (г. Переяслав-Хмельницкий Киевской обл.). Материалом для исследования была кровь, взятая из яремной вены животного через специаль-

55

ную систему одноразового использования для взятия крови (ВК-10-01). Исследования проводились по методике А.В. Шелева и В.В. Дзицюк «Приготування метафазних хромосом лимфоцитов периферийной крови тварин» [4].

Были использованы материалы зоотехнического учета и оценены показатели спермопродуктивности по общепринятым методикам согласно ГОСТ 20909. 3-75, ГОСТ 20909.6-75 и ГОСТ 27777-88 (СТ.СЕВ 5961-87).

Исследования активности ферментов проводились в Центре радиационной медицины (г. Киев) по следующим методикам: активность ами-нотрансфераз (АсАТ и АлАТ) - по методике S. Reitman, S. Frankel в модификации Т.С. Пасхиной, активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ) -при помощи 2-, 3-, 5-трифенилтетразолия хлористого, активность лак-татдегидрогеназы (ЛДГ) - при помощи 2-, 4-динитрофенилгидразина (метод Севела, Товарек), активность кислой (КФ) и щелочной фосфатаз (ЩФ) - методом Бодански.

Результаты научных исследований обрабатывали методом вариационной статистики по Н.А. Плохинскому (1969), Е.К. Меркурьевой (1970) с помощью пакета прикладных программ Microsoft Office Excel.

Результаты исследований и их обсуждение. Результаты исследований показали, что производители голштинской породы черно- и красно-пестрой масти имеют определенные цитогенетические отличия. Так, животные черно-пестрой масти имели значительно меньшее количество цитогенетических аномалий по сравнению с быками красно-пестрой масти (табл. 1).

Таблица 1. Цитогенетическая характеристика крови быков-производителей голштинской породы черно- и красно-пестрой масти, %

Голштинская порода Показатель % метафазных клеток Абер рации

анеуплоидия I (2n±1) аберрантные клетки АРЦХ хромосом хроматид

Черно-пестрая масть n 19 19 19 19 19

M±m 3,6±1,32 3,5±0,5 4,0±1,41 2,0±0,40 2,2±0,37

Cv, % 82,2 40,28 70,5 40,5 37,72

Красно-пестрая масть n 5 5 5 5 5

M±m 5,3±1,25 8,4±3,04 9,0±4,56 3,0±1,08 6,8±2,17

Cv, % 47,61 80,95 101,33 72 64,29

Соответственно частота метафаз с асинхронностью расщепления центромерных районов хроматид (АРЦХ) у производителей голштинской породы красно-пестрой масти была на 5,0 % больше, чем у животных черно-пестрой масти, частота метафаз с хромосомными аберрациями - на 4,9, частота метафазных пластинок с анеуплоидией (2п±1) - на 1,7, разрывы хромосом - на 1,0 и разрывы хроматид - на 4,6 % соответственно.

Таких генетических аномалий, как полиплоидия, гаплоидия, парные и единичные фрагменты, кольцевые хромосомы и транслокации у животных голштинской породы не выявлено.

56

С целью выявления влияния генетических аномалий на воспроизводительную способность, ферментативную активность, рост и развитие по результатам исследований быки были поделены на три группы: 1-я - производители, у которых отсутствовали нарушения хромосомного аппарата; 2-я - хромосомные нарушения находились в пределах нормы; 3-я - животные, у которых был повышенный уровень аберрантных клеток.

Результаты исследований показали, что быки-производители 3-й группы имели наилучшие количественные и качественные показатели спермопродуктивности, кроме объема эякулята (табл. 2). По объему эякулята животные 2-й группы превышали производителей 3-й группы на 3,4 %, а 1-й - на 15,9 % при статистически недостоверной разнице. Концентрация сперматозоидов у быков 1-й группы была меньше на 19,4, а 2-й - на 11,5 % по сравнению с животными 3-й группы. По общему количеству сперматозоидов в эякуляте между производителями 1-й и 3-й групп разница составила 26,8 % (1,55 млрд.), 2-й и 3-й - 4,0 % (0,23 млрд.), а 1-й и 2-й групп - 23,8 % (1,32 млрд.). По подвижности сперматозоидов разница между быками была несущественной.

Таблица 2. Количественные и качественные показатели спермопродуктивности быков-производителей голштинской породы в зависимости от нарушений хромосомного аппарата

Группы Показатели Получено эякулятов на одного быка Объем эякулята, мл Концентрация сперматозоидов, млрд/мл Общее число сперматозоидов в эякуляте, млрд. Подвижность сперматозоидов, баллы

1-я (п=6) М±т 61,2±17,56 3,4±0,33 1,1±0,14 4,2±0,67 8,0±0,42

СУ, % 70,32 23,25 32,14 39,24 18,45

2-я (п=10) М±т 61,2± 10,43 4,1±0,30 1,2±0,06 5,5±0,63 8,5±0,24

СУ, % 58,88 23,47 17,07 36,03 12,47

3-я (п=18) М±т 81,5±19,12 3,9±0,44 1,4±0,11 5,8±0,79 8,6±0,27

СУ, % 57,46 27,08 19,42 33,39 11,02

Анализ изменчивости показателей спермопродуктивности производителей разных групп показал, что объем эякулята, концентрация сперматозоидов, общее количество половых клеток в эякуляте и подвижность сперматозоидов у животных всех исследуемых групп имели высокую степень изменчивости - 23,2-27,1 %, 17,1-32,1, 11,4-39,2 и 11,0-18,4 %.

Установлено (табл. 3), что у быков-производителей голштинской породы черно- и красно-пестрой масти между объемом эякулята и концентрацией сперматозоидов коэффициенты корреляции имели прямолинейный характер и в зависимости от группы быков находились в пределах 0,174-0,585 (Р<0,10). Взаимосвязь между общим количеством сперматозоидов в эякуляте и концентрацией половых клеток, а также между общим количеством сперматозоидов и объемом эякулята у производителей всех трех групп была значительной и нахо-

57

дилась в пределах 0,70-0,84 (Р<0,05) и 0,72-0,95 ^<0,05-0,001) соответственно.

Известно, что усовершенствование пород с целью повышения продуктивных и племенных качеств невозможно без всестороннего изучения физиологических и биохимических процессов, которые происходят в организме [6, 7].

Таблица 3. Коэффициенты корреляции между показателями спермопродуктивности быков-производителей голштинской породы, йт

Группы Взаимосвязь показателей

Объем эякулята -концентрация сперматозоидов Концентрация сперматозоидов - общее число сперматозоидов в эякуляте Объем эякулята - общее число сперматозоидов в эякуляте

1-я (п=6) 0,27±0,481 0,84±0,267* 0,72±0,348

2-я (п=10) 0,58±0,286* 0,79±0,217* 0,95±0,109***

3-я (п=8) 0,17±0,492 0,70±0,355 0,82±0,286*

*P<0,05; ***P<0,001.

Нами установлено, что по ферментативной активности плазмы спермы быки-производители разных групп отличались между собой (табл. 4). Так, активность аспартатаминотрансферазы (463,5±15,34 ед. акт.) и аланинаминотрансферазы (147,5±10,53 ед. акт.) была выше у животных 1-й группы, сукцинатдегидрогеназы (34,9±14,35 ед. акт.), лактатдегидрогеназы (833,33±23,22 ед. акт.) и кислой фосфатазы (11,76±0,76 ед. акт.) - у быков 2-й группы, а ацетилхолинэстеразы (125,27±4,53 ед. акт.) и щелочной фосфатазы (44,95±2,45 ед. акт.) - у производителей 3 -й группы, хотя разница между быками разных групп была статистически недостоверной.

Между активностью ферментов плазмы спермы и показателями спермопродуктивности были установлены определенные взаимосвязи. У животных 1-й группы коэффициенты корреляции в зависимости от показателя находились в пределах 0,05-0,92 ^<0,10), 2-й группы - в пределах 0,27-0,99 (Р<0,001) и 3-й группы - в пределах 0,11-0,99 ^<0,05).

Таблица 4. Активность ферментов плазмы спермы быков-производителей голштинской породы в зависимости от нарушений хромосомного аппарата (ед. акт.), М±m

Показатели 1-я группа

Активность АсАТ 463,50±15,34 447,33±26,49 436,00±28,43

Активность АлАТ 147,50±10,53 140,00±21,20 136,00±9,42

Активность СДГ 30,38±11,22 34,90±14,35 25,46±6,42

Активность ЛДГ 817,50±6,75 833,33±23,22 829,75±11,63

Активность АХЭ 124,60±3,79 121,27±11,39 125,27±4,53

Активность ЩФ 37,98±2,03 44,76±4,21 44,95±2,45

Активность КФ 11,46±0,16 11,76±0,76 10,15±0,92

Достоверная корреляционная связь установлена между активностью АсАТ, АлАТ, СДГ и подвижностью сперматозоидов (r = 0,900,97, P<0,10-0,05) у производителей 1-й группы; между активностью СДГ и объемом эякулята (r = 0,99, P<O,00l) и общим количеством сперматозоидов в эякуляте (r = 0,99, P<0,001), активностью АлАТ и подвижностью половых клеток (r = 0,99), содержанием АХЭ и ЩФ и концентрацией сперматозоидов (r = 0,99) - у животных 2-й группы; между активностью КФ и подвижностью сперматозоидов (r = 0,95, P<0,05), активностью СДГ (r = 0,98, P<0,05) и АХЭ (r = 0,96, P<0,05) и концентрацией сперматозоидов - у быков 3-й группы.

Установлено, что быки-производители голштинской породы красно-пестрой масти имели больший процент нарушений хромосомного аппарата, чем животные черно-пестрой масти. В.С. Коновалов указывает, что факт повышения спонтанного мутагенеза у красно-пестрых голштинов дает право выразить свою точку зрения про плейотропное влияние промежуточных метаболитов меланинового обмена на частоту образования анеуплоидий и разного типа хромосомных аберраций. Данная рецессивно-пигментная мутация «brown» «red», локус №001249 (международная классификация по ДНК-маркированию), контролирует биосинтез пигмента красного цвета феомеланина. Образование красного пигмента происходит в результате присоединения к промежуточному метаболиту черного пигмента - эумеланина (доминантная мутация «Black» - черный диоксифенилаланина аминокислоты цисте-ин. В результате мутации «red» нарушается система ранее существовавшего основного локуса окраса [2]. Вследствие того что видоизменяется процесс образования долгоживущих свободных радикалов в полимерную молекулу эумеланина, у пород «красного корня» хромосомы менее защищены от мутагенного действия высокореактивных внутриклеточных мутагенов [3]. А.В. Шелев [8, 9] установил, что такая цитогенетическая характеристика, как частота анеуплоидных и полиплоидных метафаз, а также клеток с асинхронным расхождением цен-тромерных районов хроматид показал высокий уровень породной и видовой зависимости.

Заключение. Нами выявлено, что количественные и качественные показатели спермопродуктивности в группе быков-производителей с повышенным уровнем аберрантных клеток выше, чем в других группах. Это указывает на то, что цитогенетические аномалии не влияют на показатели спермопродуктивности, т. е. нарушения хроматидного и геномного характера передаются будущему поколению. Установлено, что сперма производителей разных групп имела неодинаковую ферментативную активность, а именно: активность АсАТ, АлАТ, СДГ и КФ у животных 3-й группы была наименьшей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ефiменко, М.Я. Анашз генофонду украшсько1 чорно-рябо1 молочно!' породи / М.Я. Ефiменко, Б.£. Подоба, О.Д. Бiрюкова [та ш.] // Розведення i генетика тварин. -Кив: Аграрна наука, 2007. - Вип. 41. - С. 83-93.

59

2. Коновалов, В.С. Меланины, их радиопротекторные и мутагенные свойства. Критерии необходимых и достаточных тест-систем для идентификации потенциальных мутагенных и канцерогенных факторов в окружающей среде / В.С. Коновалов // Совещ. участн. I сов.-амер. симпозиума, май-июнь 1978 г., Пущино - Баку. - М., 1978. - С. 45-47.

3. Коновалов, В.С. Мутащя «RED» як провокатор спонтанного мутагенезу чер-воно-рябо! велико!' рогато!' худоби / В.С. Коновалов, Л.Ф. Стародуб // Розведення i генетика тварин. - Кшв: Аграрна наука, 2009. - Вип. 43. - С. 173-178.

4. Буркат, В.П. Методики наукових дослщжень i3 селекцп, генетики та бютехно-логп у твариннищта / В.П. Буркат, Й.З. Орацький, G.I. Федорович [та ш]. - Кшв: Аграрна наука, 2005. - 245 с.

5. Подоба, Б.Е. Применение генетических маркеров при ведении селекционной работы в заводском стаде крупного рогатого скота / Б.Е. Подоба, Д.Т. Винничук, М.Я. Ефименко // Цитология и генетика. - 1992. - Т. 26. - № 5. - С. 41-48.

6. Сирацкий, И. З. Физиолого-генетические основы выращивания и эффективного использования быков-производителей / И.З. Сирацкий. - Кшв: УкрИНТЭИ, 1992. - 152 с.

7. ^рацький, Й.З. Фiзiолого-бiохiмiчнi та бютехнолопчш показники сперми бу-га!в-плщнигав / Й.З.Орацький, G.I.Федорович, В.В.Федорович [та ш.]. - Кшв: ЛЮКСАР, 2008. - 208 с.

8. Шельов А.В. Порiвняльний анал!з цитогенетичних характеристик тварин Ыро! украшсько!, симентальсько! та чорно-рябо! порщ велико! рогато! худоби / А.В. Шельов // Матер. конф. молодих вчених та асшранпв. - Чубинське, 2003. - С. 61-62.

9. Шельов, А.В. Цитогенетична оцшка племшних ресурав сшьськогосподарсь-ких тварин: автореф. дис. ... на здобуття наук. ступеня канд. с.-г. наук: спец. 03.00.15 «Генетика» / А.В. Шельов. - Чубинське, 2008. - 21 с.

УДК 636.2.082.4

ИЗМЕНЕНИЕ РОСТА И ВОСПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ БЫКОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ПАРАТИПИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

И.З. СИРАЦКИЙ, Е.В. БОЙКО, И.С. КАМЕНСКАЯ, Э.С. БАБУШ

Институт разведения и генетики животных НААН Украины с. Чубинское, Бориспольский р-н, Киевская обл., Украина, 08321 Е.И. ФЕДОРОВИЧ, В.В. ФЕДОРОВИЧ Институт биологии животных НААН Украины г. Львов, Украина, 79034

Введение. Эффективность селекции в скотоводстве зависит от интенсивности использования быков-производителей [1, 7, 12]. Результативность использования производителей тесно связана с количественными и качественными показателями спермы [6, 11, 12]. Воспроизводительная способность быков зависит от породных, возрастных, линейных, наследственных особенностей животных, условий их содержания и режима использования [7].

Воспроизводительная способность - одна из наиболее важных хозяйственных и селекционных характеристик быков-производителей. Сперма быков характеризуется значительным разнообразием гамет, что обусловлено влиянием генотипических и паратипических факторов. Вследствие постоянного повышения интенсивности использова-

60