Генетический мониторинг использования быков-производителей ярославской породы

Актуальность проблемы. Динамичное развитие сельского хозяйства и производства продуктов питания является одной из приоритетных проблем. В России ведущей подотраслью сельского хозяйства и животноводства является молочное скотоводство. Однако динамика основных показателей развития молочного скотоводства в. последние годьт была неудовлетворительной. В сравнении с 2000' г. в 2006 г. на сельскохозяйственных предприятиях страны средний удой на 1 корову увеличился на 52,5% и достиг 3603 кг, но в эти же годы поголовье коров в хозяйствах всех категорий сократилось на 3,9 млн. голов! или 29,8% и как-следствие* этого валовое производство молока в стране уменьшилось на 0>8 млн. тонн. или 21,5% и составило 31,1 млн. тонн [53].

Констатируя кризис общественного производства в сельском хозяйстве России, в стране в 2006 г. был разработан приоритетный национальный проект «Развитие АПК» потрем важнейшим направлениям. Одним из них стало «Ускоренное развитие животноводства». В рамках реализации этого национального проекта была разработана «Государственная Программа развитии сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008;2012 гг.», которая была утверждена постановлением Правительства Российской Федерации № 446 от 14 июля, 2007 г. [42].

Согласно «Программе.» к 2012 г. запланировано обеспечить увеличение производства животноводческой продукции в целом на уровне 32,9%. В 2012 г. объем производства скота и птицы (в живой массе) предположительно достигнет 11,4 млн. тонн (увеличение к 2006 г. составит 42,9%), а валовое производство молока — 37,0 млн. тонн (запланировано увеличение на 17,8%). Достижение планируемого роста объемов производства мяса и молока позволит увеличить, долю российского производства в формировании ресурсов мяса до 70% и молока — более 81%.

Первый год реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» совпал и в определенной мере способствовал получению некоторых позитивных результатов. В 2007 г. впервые за последние 20-лет было приостановлено сокращение поголовья коров в стране. В сравнении с 2006 г. на сельхозпредприятиях средний удой на 1 корову вырос на 175 кг и достиг уровня 3798 кг, а валовое производство молока увеличилось на 1,1 млн. тонн или 3,5% и составило 32,2 млн. тонн [112].

Согласно «Программе.», прогресс в дальнейшем развитии животноводства в России предполагается достичь на основе создания принципиально новой технологической базы, модернизации животноводческих ферм, а также за счет последовательного наращивания 1 генетического потенциала продуктивности отечественного животноводства и ускоренного создания соответствующей кормовой базы.

Наращивание генетического потенциала продуктивности массового животноводства предусмотренного засчет укрепления существующей племенной базы в России и доведения удельного веса племенного скота в общем поголовье сельскохозяйственных животных с 8,3% в 2008 г. до 13,1% в 2012 г.

Главным и обязательным условием, результативной селекции животных является наличие в популяции индивидуальной и групповой генетической изменчивости. И чем больше исходная генетическая изменчивость, тем больше предпосылок для успешной селекции. Однако, проводимый специалистами многоплановый и объективный анализ ситуации в мировом и отечественном животноводстве свидетельствуют о том, что в последнее годы в популяциях крупного рогатого скота быстрыми темпами происходит сокращение их внутривидового генетического разнообразия [10, 40, 78, 93, 98, 117].

В мировой и отечественной" популяции крупного рогатого скота в целом исключительно быстро и глобально уменьшение внутривидового генетического разнообразия происходит в результате перехода к массовому разведению минимального количества (трех-четырех) наиболее высокопродуктивных пород скота в сочетании с быстрым уменьшением абсолютного и относительного поголовья многих отечественных пород скота, обладающих генетически обусловленными ценными биологическими свойствами и хозяйственными признаками. К числу таких исконно российских пород относится ярославская порода крупного рогатого скота — гордость отечественной селекции [40, 83].

Согласно принятой в России классификации, которая была разработана РАО для сохраняемых пород [40], в начале XXI века ярославская порода скота имеет статус по численности поголовья «нормальный», который подразумевает наличие в популяции численности коров более 1000 голов и быков-производителей более 20 голов, при этом поголовье чистопородных животных должно составлять 100%.

Однако, если иметь в виду истинную ярославскую породу скота, то по крайней мере, три имеющих место реальных процесса в популяции не дают основания для констатации благополучия. Во-первых, это происходящее с убыстряющимися темпами сокращение численности скота ярославской породы. При этом поголовье получаемых и ежегодно оцениваемых быковтпроизводи-телей в породе уменьшается примерно в 2,5−3 раза быстрее в сравнении с темпами уменьшения поголовья оцениваемых коров [40, 75, 108, 117]. Во-вторых, это дальнейшее сужение ареала распространения породы, когда даже на родине ее создания и в современном центре ее разведения (в Ярославском регионе) происходит постепенное вытеснение ярославской породы за счет интродукции поголовья скота зарубежного происхождения (айрширского, голштинского, симментальского) [123]. В-третьих, это создание и официальное утверждение нового внутрипородного типа — Михайловский, который первоначально был выведен с применением простого воспроизводительного скрещивания коров ярославской породы с быками голштинской породы черно-пестрой масти американской и канадской селекции с последующим разведением «в себе» помесей второго и третьего поколений и в сочетании с применением жесткого отбора животных по типу телосложения. Животные Михайловского типа фенотипически проявляют положительный комплекс признаков продуктивности. С генетической же точки зрения в генотипе животных Михайловского типа доля генов голштинской породы доминирует и составляет 15.87,5%, а доля генов ярославской породы — только 12,5.25%. То есть это уже не ярославская порода и даже не улучшенная ярославская порода, а действительно генетический самобытный тип молочного скота, который безусловно является новым и оригинальным селекционным достижением ее авторов. Однако, с точки зрения объективной необходимости и перспектив сохранения генофонда истинно ярославской породы проблема заключается в том, что в настоящее время быстрыми темпами уже осуществляется расширение удельного веса животных Михайловского типа в исходной популяции ярославского скота для использования их в товарных стадах и промышленных комплексах [75, 108].

Подобные примеры имеют место уже во всех без исключения регионах, разводящих в настоящее время ярославский скот. И в том числе в племенных стадах с чистопородным поголовьем. Итогом этого процесса может быть через 15.20 лет полное поглощение ярославской породы опять-таки голштинской «монопородой» подобно тому, как это имеет место в России при голштинизации черно-пестрого скота, хотя в первоначальных программах на перспективу также планировались схемы воспроизводительного скрещивания до получения помесей второго-третьего поколений.

Поэтому, на фоне прогрессирующего распространения в популяции ярославского скота животных Михайловского типа, в целях сохранения исходной генетической самобытности породы в зоне ее разведения должны быть сохранены и созданы новые племенные стада, в которых скот ярославской породы необходимо разводить исключительно в чистоте без применения скрещивания с другими породами. При этом в генофондной субпопуляции чистопородного ярославского скота целесообразно реализовать комплексную генетико-селекционную программу [38, 40, 51]. Подобная программа должна включать в себя чистопородное разведение животных, регулярную оценку генетической структуры «генофондной» субпопуляции в целом, а также раздельно в ее маточной части и среди поголовья быков-производителей последовательных генерацийселекцию на генетическую дивергенцию существующих и создаваемых генофондных стадпроведение направленной селекции по свойствам и признакам, которые не противоречили бы сохранению данной части популяции и способствовали бы ее генетическому и фенотипическому улучшению, т. е. повышению конкурентоспособностивыявление и использование в селекции генетических маркеров специфических биологических свойств и хозяйственных особенностей, изначально присущих ярославской породе.

Ярославская порода крупного рогатого скота на фоне других мировых пород является сравнительно молодой породой. С момента издания первой Государственной племенной книги прошло чуть более 80 лет. За этот период практиками и учеными накоплен огромный и ценнейший материал, касающийся происхождения и формированиям генеалогической структуры породыдинамики во времени уровня продуктивности животныхистории создания и методов совершенствованияведущих в породе племенных стадс применением методов иммуногенетики изучен аллелофонд популяции ярославского скота и проводиться его генетический мониторинг. На современном этапе существования) породы, на ее очередном «распутье» этот богатейший материал требует серьезного анализа и его осмысления. С единственной главной целью — выбора правильного вектора, направления дальнейшего развития и совершенствованияярославской породы, сохранения ее самобытного генофонда, который, вне всякого сомнения, будет востребован в селекционной работе с популяциями молочного скота в России.

В недавней истории ярославской породы известны убедительные примеры создания генетически самобытных, высокопродуктивных стад, оказавших большое влияние на развитие породы в целом (стад колхоза «Горшиха», ОПХ «Тутаево» Ярославской области и позднее ПЗ «Светоч» Ивановской области). Дополнительно к этому с учетом современного состояния «Программой совершенствования ярославской породы крупного рогатого скота в России до 2010 года» была поставлена задача комплектования новых племенных (генофондных) стад дляподдержания структуры породы и проведения мероприятий по ее дальнейшему совершенствованию [75, 108]. В связи с этим важное научное и практическое значение могут иметь результаты генетического мониторинга аллелофонда ЕАВ-локуса групп крови скота в процессе реализации специфических методов селекции, способствовавших целенаправленному формированию вышеназванных стад. Все изложенное определяет актуальность проведенных исследований в настоящей работе.

Цель и задачи исследования

Цель исследования состояла в проведении генетического мониторинга аллелофонда ЕАВ-локуса групп крови в системе четырех последовательных поколений быков-производителей и их потомства с последующим использованием полученных результатов для уточнения и конкретизации комплекса методов, селекции, обеспечивающих целенаправленное создание генетически самобытных высокопродуктивных племенных стад в активнойчасти чистопородной' популяции ярославского скота.

Для достижения поставленной цели в план исследований входили следующие задачи:

— изучить генетическую структуру аллелофонда ЕАВ-локуса групп крови у быков исходной генерации;

— по аллелям ЕАВ-локуса групп крови оценить первоначальное значение генетического, сходства и генетической дистанции между группами быков исходной генерации в зависимости от их происхождения;

— провести мониторинг частот аллелей ЕАВ-локуса групп крови у быков собственной репродукции в трех поколениях с учетом особенностей применявшегося для их получения инбредного подбора;

— на основе выявленных изменений частот аллелей ЕАВ-локуса групп крови исследовать темпы и степень генетической" дивергенции быков собственной репродукции в трех поколениях от быков исходной генерации;

— провести сравнительную оценку быков разного происхождения и последовательных поколений по уровню продуктивности их дочерей в сходных технологических условиях;

— изучить связь аллелей ЕАВ-локуса групп крови и вариантов их сочетаний в генотипах коров с уровнем основных признаков их продуктивности;

— исследовать возможность использования аллелей ЕАВ-локуса групп крови в качестве генетических маркеров племенной ценности быков-производителей по основным признакам продуктивности их дочерей.

Научная новизна. Впервые по данным племенного завода «Светоч» с использованием методологии и концепций генетического мониторинга проведено комплексное ретроспективное исследование особенностей селекции и результатов племенного использования быков производителей ярославской породы > в четырех поколениях. Было установлено, что применение целенаправленной системы отбора и подбора в комплексе способствовало закономерным и позитивным изменениям аллелофонда ЕАВ-локуса групп крови у быков и их потомства, повышению' генетического потенциала животных, формированию достоверных связей* ЕАВ-аллелей с уровнем продуктивности коров и племеннойценностью быков по признакам пожизненной продуктивности дочерей и, в конечном итоге, без применения скрещивания позволило создать племенное стадо чистопородного ярославского скота, максимально генетически дистанционированное от существующих в породе ведущих племенных стад.

Практическая значимость работы. Полученные результаты расширяют возможности специалистов племенной службы и селекционеров-практиков в дальнейшем качественном совершенствовании активной части популяции ярославского скота. Применение рекомендуемого комплекса генетико-селекционных мероприятий может способствовать целенаправленному формированию новых генофондных стад по разведению и сохранению чистопородного ярославского скота, а постоянный мониторинг и анализ аллелофонда ЕАВ-локуса групп крови у разводимого поголовья быков-производителей и коров может повысить эффективность их селекции по основным признакам продуктивности.

Результаты исследований были использованы при разработке «Перспективного плана племенной работы со стадом ФГУП ПЗ „Светоч“ Ивановской области до 2010 года».

Основные положения, выносимые на защиту:

— результаты генетического мониторинга спектра и частот аллелей ЕАВ-локу-са групп крови у быков-производителей и их потомства в четырех поколениях;

— результативность контроля генетической дивергенции племенных стад при селекции быков и их потомства в последовательных поколениях с использованием аллелей ЕАВ-локуса в качестве генетических маркеровсравнительная оценка племенной ценности быков-производителей исходной и последовательных генераций с учетом уровня продуктивности их дочерей в сходных технологических условиях;

— связь аллелей ЕАВ-локуса в генотипах коров> с уровнем основных признаков их продуктивности;

— результаты генетического маркирования аллелями ЕАВ-локуса групп крови племенной^{ценности} быков-производителей.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на международной научно-методической конференции (Иваново, 2005 г.), на 57-й и 60-й международных научно-практических конференциях (Кострома, 2006, 2009 гг.), на межкафедральном* заседании профессорско-преподавательского состава и аспирантов факультета ветеринарной медицины и биотехнологии в животноводстве ФГОУ ВПО «Ивановская ГСХА имени академика Д. К. Беляева» (Иваново, 2009 г.).

Публикация результатов исследований. Всего по теме диссертации опубликовано 6 работ в материалах международных научно-практических конференцийв том числе одна работа в ведущем рецензируемом научном журнале «Молочное и мясное скотоводство».

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 118 страницах компьютерного-текста, содержит 27 таблиц и 10 рисунков. Состоит из, введения, обзора литературы, материала и методики исследований, результатов собственных исследований, заключения, выводов и предложений производству, приложений.

Список литературы

включает в себя 164 источника, в том числе 23 источника на иностранных языках.

ВЫВОДЫ.

1. По результатам иммуногенетической оценки в аллелофонде 34 быков-производителей исходного поколенияотбираемых для1 использования в стаде ПЗ «Светоч» из племенных стад Ярославской области всего был выявлен 21 аллель ЕАВ-локуса групп крови., Наименьшее генетическое разнообразие было в группе у 10 быков из ИЗ «Горшиха», а спектр Е АВ-алл ел ей у 9 быков из стада ОПХ «Тутаево» был больше в 1,86 раза и у 15 быков из группы «других» племенных стад — в 2,14 раза.

2. С учетомчастоты Е АВ-алл ел ейнаименьшее: генетическоесходство (i—0,6895) и наибольшая генетическаядистанция (d=0,3718) были выявлены между быками из стад ПЗ «Горшиха» и* OTIX «Тутаево»: Между быкамииз стада ОПХ «Тутаево» и объединенной группы «других» племенных стад генетическое сходство было выше на 0,1440 ед., а генетическая дистанция, -меньше на 0,1897 ед.

3. Установлено, чтоглавная причина значительного генетическогодистанционирования быков из стад ИЗ «Горшиха» и ОПХ «Тутаево» заключалась, в особенностях применявшегося для их получения инбредного подбора.

Быки из ПЗ «Горшиха» были получены комплексным тесным инбридингом (Fx=4,459%) с высокими абсолютным и относительным значениями коэффициента инбридинга непосредственно на Атласа- 14 ЯЯ-3346 — соответственно Fx=0,904% и 20,3%. И, наоборот, быки из ОПХ «Тутаево» получены комплексным умеренным инбридингом. (Fx = 2,291%) с минимальными абсолютным и относительным значениями коэффициента инбридинга на Атласа 14 ЯЯ-3346- соответственно Fx=0,007 и 0,3%.

4. Имея целью создание генетически дистанционированного от ПЗ «Горшиха» племенного стада и с учетом результатовпроведенного генетического мониторинга, в 70.80-е годы при использовании в стаде ПЗ.

Светоч" быков из Ярославской области сократили поголовье и удельный вес быков, из ПЗ «Горшиха» с 70,0 до 35,7% и увеличили с 30,0 до 64,3% поголовье быков из ОПХ «Тутаево» и восьми «других» племенных стад. В эти же сроки значительно увеличилось с 30,2 до 57,7% использование быков собственной репродукции, последовательно полученных на генетической основе маточного стада ПЗ «Светоч».

5. За счет аллелофонда коров быкопроизводящей группы у всех быков собственной репродукции в трех генерациях в. стаде ПЗ «Светоч» (Р^.з) произошло существенное расширение аллелофонда. Общее количество аллелей ЕАВлокуса групп крови* у них было-на, 14,3% больше, чем у всех быков из племенных стад Ярославской области и на 84⁶ % больше, чем-у конкретных быков отцовской генерации (Е0), а частота встречаемости ЕАВ-аллелей, отсутствовавших у быков отцовской генерации (Р0), в совокупности составляла 0,3376 ед.

6: У быков, в трех, последовательных генерациях в стаде ПЗ «Светоч» за одно поколение сдвиг в сторону уменьшениягенетического сходствапо аллелям^ ЕАВ-локуса групп крови с быками из стада ПЗ «Горшиха» составлял 0−0200.0,1167 ед., с быками из стада ОПХ «Тутаево» — 0,0755.0,1432 ед., и с конкретными быками отцовской генерации (Е0) — 0,0677.0,1126 ед., а показатели генетической дистанции в таких же пределах закономерно увеличивались.

7. Доказано, что основные селекционные причины закономерного генетического дистанционирования быков* собственной репродукции в последовательных генерациях также заключались в специфических особенностях инбредного подбора при их получении.

В стаде ПЗ «Светоч» быков получали умеренным инбридингом (Ех=1,261.2,009%), которыйсопровождался сменой (на 64,3.83,3%) конкретных предков, на которых ранее были инбридированы родители, в сочетании с направленным уменьшением абсолютных и относительных значений коэффициента инбридинга непосредственно на Атласа 14 ЯЯ-3346 соответственно до Рх=0,087.0,120% и 5,97.6,90% или в среднем в 8,7 и 3,1 раза меньше их аналогичных значений у быков из стада ПЗ «Горшиха».

8. Установлено, что у дочерей быков собственной репродукции последовательных генераций при сопоставлении с дочерями быков всех групп из племенных стад Ярославской области хотя и в меньшей степени, но также происходило закономерное уменьшение генетического сходства по аллелям ЕАВ-локуса групп крови на 0,0375.0,0477 ед. и увеличение генетической дистанции на 0,0331.0⁵⁸⁹ ед. за одно поколение.,.

9. В сходных технологических условиях ПЗ «Светоч» дочери быков из ОПХ «Тутаево» в среднем превосходили дочерей быков из ПЗ «Горшиха» в наивысшую лактацию по удою на 74 кг (1,6%), МДЖ в молоке на 0,11% (Р<0,001), количеству молочного жира на 8 кг (4,3%), по МДБ в молоке на 0,03%, а также по продуктивному долголетию на 1,6. 1,7 мес (2,0.2,7%) и имели преимущество по пожизненному удою в среднем на 1715 кг (8,8%).

Однако дочери всех быков, полученных в стаде ПЗ «Светоч», при сходном содержании жира (4,05.4,06%) и белка в молоке (3,52.3,55%) за наивысшую лактацию достоверно превосходили дочерей всех быков из племенных стад Ярославской области по удою в среднем на 286 кг или 6,21% (Р<0,001), количеству молочного жира на 12 кг или 6,4% (Р<0,001) и по уровню пожизненного удоя на 1086 кг или 5,3%.

10. В анализируемый период создания и совершенствования стада ПЗ «Светоч» выявлены плюси минус-аллелей по четырем признакам продуктивности. При объединении в генотипах коров и быков ЕАВ-аллелей с одинаковым маркирующим свойством проявляется их достоверный аддитивный эффект в отношении непосредственно маркируемых признаков, а также коррелированный (плейотропный) эффект в отношении других признаков продуктивности.

Наиболее предпочтительным является генетическое маркирование пожизненного удоя коров и племенной ценности быков по этому же признаку дочерей, которые одинаково положительно маркировали восемь ЕАВ-аллелей (ОгО^А^Е^ОТК— В^Т^А 2С Р В" - 0202Е 2- В2ГР У — О,^- 12- О! и УгА^) и отрицательно маркировали пять ЕАВ-аллелей (В2Оь В202- Р]Г- ^Е^^СТ иО1).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

Специалистам региональной племенной службы на основе интеграции принципов генетического мониторинга, современных положений популяционной генетики и классических методов селекции рекомендуем: с учетом аллелофонда ЕАВ-локуса групп крови оперативно контролировать генетическую дистанцию между существующими и вновь создаваемыми племенными стадами;

— оценивать сопряженность аллелей ЕАВ-локуса групп крови с племенной ценностью быков и уровнем продуктивности коров для использования положительных связей в селекции;

— при создании генетически дистанционированных от существующих в ярославской породе новых племенных стад активизировать работу по выведению быков-производителей на широкой генетической основе собственного маточного поголовья с применением направленного инбридинга на конкретных выдающихся в породе животных (лидеров породы) предшествующих поколений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что системное использование принципов генетического мониторинга в процессе селекции животных позволяет не только выяснять причинно-следственные связи между проводимым отбором и подбором животных в популяциях, но и направленно регулировать процесс селекции в нужном направлении и повышать эффективность разведения животных в целом.

С точки зрения практической селекции было установлено, что при разведении чистопородного ярославского скота имеются достаточные внутрипородные ресурсы и реальные возможности для увеличения наследственного разнообразия в активной части популяции. В работе доказано, что в комплекс факторов и селекционных методов, способствующих целенаправленному созданию генетически самобытных высокопродуктивных племенных стад, входят: наличие и учет внутрипородной генеалогической структуры и использование ее генетического своеобразия при выведении быков-производителей в разных стадахмаксимально широкое индивидуальное генетическое разнообразие маточного поголовья в целом и коров быкопроизводящих групп в племенных стадахповышение потенциала продуктивности за счет кросса линий и положительного синтеза наследственности животных разных генеалогических группсистематический и целенаправленный отбор при смене поколений на повышение генетического потенциала животных по главным признакам продуктивностиприменение целенаправленного инбридинга на выдающихся животных (лидеров) в породе при получении быков-производителей.

Результаты исследованийнаходятся в соответствии с теоретическим выводом профессора Д. А. Кисловского (1965) о том, что систематический инбридинг в течение нескольких поколений не только способствуют закреплению наследственности, по одновременно и расширению наследственности и увеличивает изменчивость инбредных особей.

С учетом этого, результаты настоящей диссертационной работы свидетельствуют о том, что на популяционном уровне систематическое, в течении нескольких поколений получение быков-производителей в конкретных племенных стадах с применением целенаправленного И’регулируемого по силе инбридинга на разных предков способствует в конечном итоге созданию наследственно консолидированных высокопродуктивных племенных стад в сочетании с их максимальным генетическим дистанционированием друг от друга при чистопородном разведении.

Полученные результаты проведенного генетического мониторинга показывают, что на фоне описанных выше целенаправленно проводимых селекционных мероприятий в аллелофондах субпопуляций (племенных стадах) •• происходят закономерные и адекватные изменения спектра и частот аллелей ЕАВ-локуса групп крови у быков-производителей и их дочернего’потомствазакономерно и достаточно быстрыми темпами уменьшается генетическое сходство и увеличивается генетическая дистанция между животными основных селекционных групп которые передают свой генофонд следующему поколению в разных стадахформируется и проявляется сопряженность, аллелей и генотипов ЕАВ-локуса групп крови с главными* селекционными признаками у коров и с племенной ценностью быков-производителей в отношении этих признаков продуктивности дочерей.

В конечном итоге полученные в диссертации результаты свидетельствуют о высокой эффективности использования методологии генетического мониторинга в практической селекции крупного рогатого скота ярославской породы.

98 .