Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Анализ и оценка генетического потенциала ярославской породы крупного рогатого скота с разработкой методов по его контролю и управлению

ВАК РФ 06.02.01, Разведение, селекция, генетика и воспроизводство сельскохозяйственных животных

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора биологических наук, Косяченко, Николай Михайлович, Санкт-Петербург-Пушкин

а

N

s

s

1

s.

£

fi Гч

1 i ч

I

4i

§

(к *)

« s

ti

tJ

о

S

i

I

i

«

I

ЯРОСЛАВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖИВОТНОВОДСТВА И КОРМОПРОИЗВОДСТВА

АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ЯРОСЛАВСКОЙ ПОРОДЫ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА С РАЗРАБОТКОЙ МЕТОДОВ ПО ЕГО КОНТРОЛЮ И УПРАВЛЕНИЮ

Специальность: 06.02.01. - разведение, селекция, генетика и воспроизводство

сельскохозяйственных животных

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

На правах рукописи

Косяченко Николай Михайлович

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор, д.чл. (акад.) РАСХН, Заслуженный деятель науки РФ Л.¿.Жебровский

Санкт- Петербург - Пушкин 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

С.

Введение..................................................... 5

1. Обзор литературы........................................ 13

1.1. Характеристика основных популяционно-генетических параметров продуктивных признаков крупного рогатого скота 18

1.2. Генетический потенциал, его зависимость от селекционных факторов................................ 26

1.3. Использование методов популяционной генетики в селекционном прогнозировании и управлении генетическим потенциалом.......... 39

1.4. Использование генофонда голштинской породы при улучшении продуктивных технологических качеств, а также для повышения генетического потенциала отечественных пород скота............................ 42

1.5. Современные селекционные программы, их роль в повышении генетического потенциала популяции.................................................. 45

2. Материал, методика и методы исследований 48

2.1. Материал исследований................................ 48

2.2. Методика и методы исследований.................. 48

3. Результаты исследований.............................. 63

3.1. Современное состояние ярославского скота,

оцененное на базе исторических данных и популяционно-генетических характеристик____ 63

3.1.1. История образования и развития породы....... 63

3.1.2. Продуктивные и производственно-технологические показатели ярославского скота.Характеристика ведущих племенных

стад............................................................ 73

3.1.3. Генеалогическая структура популяуции. Формирование генеалогической структуры популяции ярославского скота.................... 93

3.1.3.1. Современная генеалогическая структура

породы....................................................... 97

3.1.3.1.1. Генеалогическая группа Чибиса ЯЯ-1220....... 97

3.1.3.1.2. Линия Клёна ЯЯ-4569................................. 100

3.1.3.1.3. Линия Коршуна ЯЯ-4043............................. 101

3.1.3.1.4. Линия Вольного ЯЯ-4370............................. 102

3.1.3.1.5. Линия Добряка ИЯ-202............................... 109

-33.1.3.1.6. Линия Жилета ЯЯ-4574.............................. 111

3.1.3.1.6. Линия Завета ЯЯ-1845................................. 116

3.1.3.1.7. Линия Магната ЯЯ-4466............................. 119

3.1.3.1.8 Линия Марса ЯЯ-4319................................ 122

3.1.3.1.9. Линия Марта ЯЯ-2456................................. 125

3.1.3.1.10. Линия Мурата ЯЯ-4388............................... 131

3.1.3.1.11. Линия Невода ЯЯ-3908............................... 136

3.1.3.1.12. Линия Чародея ЯЯ-1544.............................. 140

3.1.3.1.13. Родственная группа Шустрого ЯЯ-3425......... 143

3.1.3.1.14. Линия Доброго ЯЯ-4627.............................. 145

3.1.3.2. Принципы и методические подходы работы с линиями Ярославской породы скота.............. 148

3.1.3.3. Автоматизация контроля управления и совершенствования генеалогической структуры породы........................................ 152

3.2. Характеристика селекционно-генетических параметров популяции ярославского скота..... 160

3.2.1. Программно-системные и методические подходы к оценке селекционно-генетических параметров................................................. 160

3.2.2. Селекционно-генетические параметры скорости роста и развития ремонтного молодняка.................................................. 162

3.2.3. Популяционно-генетическая характеристика материнской основы................................... 165

3.2.4. Динамика реализованного генетического потенциала по породе в целом и ведущим племенным стадам в частности..................... 169

3.2.5. Оптимизация программы селекции для ярославской породы крупного рогатого

скота......................................................... 171

3.3. Результаты исследований генетического ^ потенциала и основных селекционных процессов в породе..................................... 190

3.3.1. Влияние на генетический потенциал отцов быков и лидерных групп............................. 190

3.3.2. Влияние структуры селекционного ядра и способов работы с ним на изменение генетического потенциала ипродуктивные показатели стад.......................................... 199

3.3.3. Влияние матерей быков и маточной основы быкопроизводящих стад на селекционно-генетические изменения в породе................. 214

3.3.4. Значение первой лактации в изменении

продуктивных показателей и генетического потенциала стад.......................................... 231

3.3.4. Влияние продолжительности хозяйственного использования коров на генетический потенциал................................................... 250

3.4. Моделирование и оптимизация системы

управления генетическим потенциалом,её реализация и ИБС селекционного профиля____ 257

3.4.1. Методологическое решение вопросов по корректуре влияния управляемых и неорганизованных средовых факторов в селекционной базе и надстройке ИБС.......... 257

3.4.2. Модель нивелирования средовых факторов, обеспечивающая повышение точности оценки генотипа отдельных животных и потенциала стада в целом.............................................. 261

3.4.3. Селекционные модели^используемые в оценке " генотипа племенных животных. Вариант комбинирования индексов племенной ценности и селекционных индексов в системе селекции.................................................... 264

4. Обсуждение результатов исследований........... 277

Выводы...................................................... 285

Предложения производству........................... 286

Библиографический указатель используемой литературы................................................ 288

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В решении проблемы увеличения производства продуктов животноводства особое место занимает молочное и мясное скотоводство. В стране от него получают свыше 40% производимого мяса, практически все молоко и производимые из него продукты. В повышении количества и качества полученной продукции огромную роль играет селекционно-племенная работа, отвечающая за качественное совершенствование существующих и выведение новых

_ _ ь/

высокопродуктивных пород, типов и линии животных. Перед научными работниками и селекционерами-практиками постоянно стоит задача по совершенствованию и использованию методов улучшения племенных и продуктивных качеств животных на основе достигнутого генетического потенциала.

Главные факторы развития молочного скотоводства - эффективная селекционная работа, прочная кормовая база и передовые технологии производства продуктов животноводства, наивысший эффект достигается при интегрированном их действии и высоком уровне развития каждого из них. Однако при самой высшей степени совершенствования, механизации и автоматизации животноводческих процессов основным средством производства продукции остаются животные. Их качество, способность к высокой продуктивности и производству высококачественной продукции ведущий фактор в интенсификации производства. Селекционно-племенная работа - инструмент совершенствования этих биологических средств производства, обеспечивающий повышение их генетического потенциала и способности к эффективной трансформации кормов в животноводческую продукцию. Методы

селекции играют огромную роль в совершенствовании, как больших популяций, так и их составных частей: типов, линий, стад. Однако, в настоящее время, наметилась тенденция к отставанию уровня роста генетического потенциала от технических возможностей современных технологий - что на фоне смены хозяйственно-экономических условий зачастую ведет к снижению продуктивности отдельных стад и пород в целом.

Ярославская порода крупного рогатого скота относится к немногим отечественным породам молочного направления, созданным методом народной селекции. Она обладает рядом ценных признаков, отсутствующих или менее выраженных у других пород, в Частности: относительно высокой жирномолочностью, неприхотливостью к условиям кормления и содержания, пластичностью в адаптации и акклиматизации, резистентностью к ряду заболеваний. Однако, при всех своих положительных качествах она уступает высокотехнологичным молочным породам по надоям, живой массе молодняка и взрослых животных, а также по скорости доения. Значительная часть недостатков породы в существенной мере подчинена генетическим факторам, корректируется после эффективного использования комплекса мер популяционно-генетического характера - реализованных в АСУ селекционного профиля.

Проблеме управления генетическим потенциалом молочного скота, созданию АСУ селекционного профиля посвящено значительное число работ отечественных и зарубежных ученых. Однако многие аспекты До сих пор не получили всестороннего изучения и освещения. В частности, недостаточно изучены вопросы разработки систем селекции локальных пород, неудовлетворительно проработаны элементы влияния на

генетический потенциал комплекса генетических и средовых факторов, а также их взаимодействия. Дискуссионными, по настоящее время, являются вопросы управления генеалогической структурой малочисленных пород, использование наследственных качеств родительской основы при прогнозировании продуктивности потомства. Особую значимость приобретают проблемы разработки локальных программ и комплексе методов управления породообразовательными процессами - направленными на повышение генетического потенциала скота ярославской породы.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка и совершенствование методов анализа, оценки, контроля и управления генетического потенциала, обеспечивающих повышение эффективности племенной работы с ярославской породой крупного рогатого скота на основе достижений

и /—> ч/

популяционнои генетики, высокоточных быстродействующих программных комплексов и ЭВМ.

В задачи исследований входили:

■ оценка селекционно-генетической ситуации в породе и ведущих стадах;

■ изучение степени влияния комплекса генетических и средовых факторов на генетический потенциал породы;

■ оптимизация программы селекции ярославского скота на основании углубленного анализа селекционных и средовых эффектов;

■разработка математической и методической базы для программного комплекса по управлению генетическим потенциалом локальных пород крупного рогатого скоФа;

разработка и апробация новых методов прогнозирования селекционного достоинства и оценки племенной ценности животных.

Научная новизна. Автором впервые комплексно изучены селекционные процессы, связанные с контролем генетического потенциала, его реализацией, принципами и методами: управления в ярославской породе скота. Дана сравнительная характеристика основных заводских линий и родственных групп, соответственно их потенциала и селекционно-генетических характеристик, определены пути их использования, на основании комплекса селекционных критериев разработана долгосрочная программа селекции ярославского скота, учитывающая эффект производителей, использующихся вне системы искусственного осеменения (СИО), а также допустимую эффективность от использования трансплантации эмбрионов .

Впервые разработан и апробирован комплекс методов для надстройки АРМ селекционного профиля малочисленных пород скота. Авторские алгоритмы реализованы более чем в 40 комплексах, системах и подсистемах. Усовершенствованы методы по оценке всех категорий племенных животных, впервые на малочисленных породах применен способ агрегатирования систем селекционных индексов(С1)и индексов племенной ценности (ИПЦ). На информационной базе, обеспечивающей достоверность третьего порядка, проведена ретроспективная проверка всех вариантов.

Применительно к селекции коров-первотелок разработан новый метод нелинейно-регрессионного прогнозирования превосходства над сверстницами по надою и МДЖ. Отработана методика определения эффек-

тов генотипа и среды, средовых корректур в системах контроля, оценок и прогнозирования.

Для контроля процессов, преходящих в стадах и породе, при использовании межпородного скрещивания разработаны и апробированы новые методы оценки генетического превосходства конкретной кровности, индекса соответствия типу, линейной 30-ти факторной модели оценки на принадлежность к новым типам.

Совместно с коллективом авторов разработаны программные комплексы для ЭВМ "ПЕРСПЛАН", мАнСелИн-1", "АнСелИн-2", АРМ ЗС и АРМС, которые успешно используются на ярославской породе скота с 1986 г.

Теоретическая и практическая значимо с т ь.В работе приводятся новые сведения об оценке качества генеалогических единиц в ярославской породе крупного рогатого скота, определены селекционные направления и перспективы их использования. Автором впервые сформулированы принципы контроля и управления генетическим потенциалом отдельных стад и породы в целом на основании достижений популяционной генетики.

Предложен комплекс методов по прогнозированию племенных качеств животных, учитывающий фиксированные и независимые весовые коэффициенты, корректуру на факторы среды и временную дистанцию в оценках.

Разработан компьютерный алгоритм управления инбредной депрессией в локальных породах скота, который реализован в программном комплексе, предназначенном для управления селекционными процессами ^ыкопроизводящих стад.

Все указанные методы внедрены в племенных хозяйствах зоны разведения ярославского скота, в Ярославском государственном сельхозпредприятии по племенной работе и искусственному осеменению животных, используются при подготовке специалистов селекционных служб в Ярославской госсельхозакадемии и в Ярославском ИППК АПК.

По результатам исследований разработаны 8 методических рекомендаций общим объемом 21 печатный лист (440с.), которые используются в практической работе и в подготовке специалистов селекционеров. С использованием новых прогрессивных методов селекции для высшего и последипломного образования разработано три деловых игры общим объемом 18 печатных листов (38Ос.). Вместе с соавторами разработан программный комплекс по управлению породооб-разовательными процессами, который внедрен в 22 хозяйствах области. С использованием программных комплексов "ПЕРСГШАН", "АнСелИн-1" и АРМС автором разработано 10 перспективных планов селекционно-племенной работы и селекционно-экономических программ < "Молот", 1987; "Красный Октябрь" Борисоглебского района, 1989; "Горшиха", 1990; "Пахма", 1994; "Родина", 1995; "Меленковский", 1996; им.Дзержинского, 1997 и др.), которые используются в племенных хозяйствах и государственной племенной службе для практического сопровождения селекционного процесса в породе и отдельных стадах.

Апробация работы. Основные положе-

ния докторской диссертации докладывались и были одобрены на ежегодных заседаниях ученого совета ЯНИИЖК (1986...1992), ЯРИППК АПК (1993... 1997), ЯГСХА (1993... 1996) , А также на производственных

совещаниях областнцх семинарах специалистов селекционно-племенной службы {1987, 1989, 1990), заседаниях совета по племенной работе с ярославской породой крупного рогатого скота (1990, 1992), республиканских и областных научно-практи-ческих конференциях по селекции и генетике сельскохозяйственных животных Ленинград—ВНИИРГЖ 1986,1987,1988; Алма-Ата,1986; Чимкент,1989; Вологда,1993; Москва-РАМЖ,1993,1994, 1995,1996; Ярославль,

1986,1987,198 9,1990,1993... 1997.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 77 работ. В них достаточно полно изложены основные положения диссертации. Работа посвящена вопросам контроля и управления селекционными процессами в ярославской породе крупного рогатого скота с использованием методов популяционной генетики и является итогом научных исследований, выполненных автором в 1985 ...1997 г. в соответствии с тематическим планом Ярославского НИИ животноводства и кормопроизводства по следующим научно-техническим заданиям:

0.сх.42,03.06.Ж, № госрегистрации 01.86.0135352;

0.сх.42,03.07.Ж, № госрегистрации 01.8 6.0135351 (1986-90г);

03.Р.00, №госрегистрации 01.9.10042110;

03.Р.00,01.03, № госрегистрации 01.9.10042109

(1991-93г.).

На защиту выносятся следующие вопросы: 1. Селекционно-генетический анализ популяции ярославского скота, оценка изменения генетического потенциала в разрезе временных рядов и генеалогических групп, исследование его зависимости от генетических и средовых факторов.

2. Оптимизация программы селекции ярославского скота с учетом производителей использующихся вне СИО и животных трансплантантов.

3. Основные методы популяционной генетики, использующиеся в совершенствовании ярославской породы.

4. Материалы по разработке новых методов прогнозирования, оценки и создания высокоценных генотипов животных ярославской породы крупного рогатого скота.

5. Материалы по контролю и управлению процессами межпородного скрещивания на основе передовых методов популяционной генетики и рационального использования ЭВМ.

6. Материалы по разработке комплекса программ совместимых с с