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 трицентрических 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 кариотипических 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 фенотипических 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, цитогенетический 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: 2n+ 2 и гипоплоидия: 2n - 2; полиплоидия: 3n, 4n); 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

2

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 внутрилинейном подборе число абортов составило 9.

При оценке генетического груза в популяциях голштинизированного 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

3

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 цитогенетические 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 «Повадино» 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 дочерми, уровень нарушений хромосом которых составил более 13,2 %.

4

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

5

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 полиплоидизации 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

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

7

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-статистические 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.

Статистика

Вверх

© Ветеринария 2020