Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность использования молекулярно-генетических маркеров в селекции коров черно-пестрой породы по молочной продуктивности и устойчивости к маститам

ВАК РФ 06.02.07, Разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных

Автореферат диссертации по теме "Эффективность использования молекулярно-генетических маркеров в селекции коров черно-пестрой породы по молочной продуктивности и устойчивости к маститам"

005012243 пРавах рукописи

Федотова Наталия Вячеславовна

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИОТОЛЬЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЯРНаГЕНЕТИЧЕХЖИХ МАРКЕРОВ В СЕЛЕКЦИИ КОРОВ ЧЕРНОПЕСІРОЙ ПОГОДЫ ПО МОЛОЧНОЙ ПЮДУКТИВНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ К МАСТИТАМ

06.02.07 - Разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание .ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

п. Лесные Поляны Московской области 2011г.

005012243

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте племенного дела.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лозовая Галина Степановна

Официальные оштонеиты: доктор сельскохспяйствснньк лаук, профессор Бальцанов Анатолий Иванович

доктор биологических наук, профессор Марзанов Нурбий Сафарбиевич

Ведущая организация: Российский государственный

аграрный заочный университет.

Защита диссертации состоится 3 февраля 2012 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 220.017.01. при Всероссийском научно-исследовательском институте племенного дела: 141212, Московская область, Пушкинский район, п. Лесные Поляны, ВНИИплем. Факс: 8(495)515-95-57.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института племенного дела.

Автореферат разослан «26» декабря 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессоршей

Ерохин А.С.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Согласно современной концепции развития животноводства дальнейшее увеличение производства продукции связано с использованием научных разработок, позволяющих сделать отрасль более рентабельной и конкурентоспособной, обеспечить население качественными продуктами (Дунин И.М., 2008).

Одной из ведущих отраслей животноводства является молочное скотоводство. На протяжении последних лет основной задачей отрасли являлось увеличение продуктивности коров и улучшение качества молока, которое в основном долгие годы ограничивалось показателем процентного содержания жира. К научным разработкам последних лет предъявляются требования по изменению основ селекции молочного скота, а именно повышению белковомолочности, улучшению технологических качеств продукции. Достижения современной генетики позволяют определять гены, контролирующие хозяйственно-полезные признаки. Известно, что аллельные варианты молочного белка бета-лактоглобулина связаны с показателем белковомолочности и технологическими свойствами молока. Ген бета-лактоглобулина отвечает также и за биологическую полноценность молока (Зиновьева H.A. и др., 1998; Зиновьева H.A., Гладырь Е.А., 2002; Костюнина О.В., 2004; Калашникова Л.А. и др., 2004, 2009). Гормон соматотропгш является одним из основных регуляторов роста, обладает лактогенным и жиромобилизирующим действием (Dybus А., 2002; Lechnia K.D., 2002; Pawar R.S. et al., 2007; Михайлова M.E., 2008). Первые оригинальные исследования по ДНК-полиморфизму генов BoLA главного комплекса гистосовместимости и изучению связи отдельных аллельных вариантов с восприимчивостью коров к маститу проводились в России (Э.К. Бороздин, К.В. Клееберг, Г.Я. Зимин, 1993; Г.Е. Сулимова, И.Г. Удина, И.А. Захаров, 1995; Д.Е. Сивогривов, 2004) и за рубежом (R. Bontop, D. Elterink, 1990; M. Zanotti et al., 1996). Важным параметром в оценке качества молока и его пригодности для переработки является количество

содержащихся в нем соматических клеток, представляющих собой клетки тела животного. Значительный рост числа соматических клеток в молоке отдельных коров является сигналом заболевания вымени.

Для повышения влияния на ситуацию в стаде, популяции и породе в целом селекционерам важно иметь сведения о взаимосвязи различных генотипов по локусам генов бета-лактоглобулина, соматотропина и ГКГ ВоЬА с показателями молочной продуктивности, технологическими свойствами молока, восприимчивостью к заболеванию молочной железы. Возросшие требования к производству белковой продукции и отбору коров, устойчивых к маститу, диктуют необходимость использования генетических и селекционных методов для повышения эконохмической эффективности молочного скотоводства.

Цель и задачи исследования. Цель исследования заключалась в использовании методов молекулярной диагностики генетического полиморфизма генов бета-лактоглобулина, каппа-казеина, соматотропина и ГКГ ВоЬА и изучении их связей с признаками молочной продуктивности и устойчивости к маститу.

В задачи исследований входило:

■ определить частоты аллелей и генотипов бета-лактоглобулина, каппа-казеина, соматотропина и Г'КГ ВоЬА, дать струкгуру популяции по отдельным локусам;

в изучить молочную продуктивность и технологические качества молока коров с различными вариантами исследуемых генов;

■ изучить характер наследования и изменчивость молочной продуктивности в парах «мать-дочь» до третьей лактации в связи с генотипом бета-лактоглобулина;

■ изучить число соматических клеток в молоке коров разных генотипов соматотропина в связи с происхождением по быкам, кровностью, уровнем продуктивности и периодом лактации, сезоном и месяцем года, системой содержания;

* изучить молочную продуктивность и число соматических клеток в молоке коров комплексных генотипов ОН и ГКГ ВоЬА в связи с их возрастом и устойчивостью к маститам; ■ определить эффективность от внедрения генетических маркеров

повышения молочной продуктивности и устойчивости к маститу. Научная новизна исследований. Впервые показана возможность использования полиморфизма соматотропина в качестве дополнительного селекционного критерия оценки качества молока черно-пестрых коров по показателю соматических клеток. Обнаружен маркирующий эффект комплексных генотипов ОН IX и ГКГ ВоЬА УЧ, обуславливающих получение высококачественной молочной продукции от коров желательных генотипов, устойчивых к маститу.

Практическая значимость работы. Результаты исследований позволяют использовать полиморфизм локусов бета-лактоглобулина, соматотропина и главного комплекса гистосовместимости ВоЬА для прогнозирования молочной продуктивности и отбора коров, устойчивых к маститу. Накопление в стадах коров «желательных» генотипов ВЬО ВВ, ОН IX и ВоЬА УЧ будет способствовать повышению молочной продуктивности, улучшению технологических свойств молока и отбору животных с повышенной резистентностью к заболеванию молочной железы.

Апробация работы. Результаты исследований доложены: на международной научно-практической конференции Оренбургского государственного аграрного университета «Обеспечение продовольственной безопасности России» (Оренбург, 2010 г); на научно-практической конференции Алтайского государственного аграрного университета «Научное обеспечение племенного животноводства и кормопроизводства» (Барнаул, 2011 г); на международной научной конференции Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности Брянского регионального отделения «Экологические и селекционные проблемы племенного животноводства» (Брянск, 2011 г);

на заседаниях ученых советов Всероссийского научно-исследовательского института племенного дела (2010,2011 гг.).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 6 научных статей, из них 3 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 115 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследований, результатов собственных исследований, экономической эффективности проведенных исследований, выводов и предложений производству. Список литературы включает 165 источников, в том числе на иностранных языках 47. Текст иллюстрирован 32 таблицами и 3 рисунками.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- внутрипородная дифференциация генетической структуры по локусам бета-лактоглобулина, каппа-казеина, соматотропина и главного комплекса гистосовместимости BoLA у животных черно-пестрой породы;

- результаты оценки молочной продуктивности и его качества, наследование и изменчивость в парах «мать-дочь»;

- анализ числа соматических клеток в молоке коров разных генотипов соматотропина и ГКГ BoLA в связи с происхождением по быкам, уровнем продуктивности, периодом и возрастом коров, сезоном и месяцем года, системой содержания.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по теме диссертации проводились в племенном репродукторе СПК - колхозе «Красное Знамя» Новосокольнического района Псковской области на крупном рогатом скоте черно-пестрой породы в период с 2009 по 2011 гг.

Основу исследований составила молекулярная ДНК-диагностика коров по генотипам бета-лактоглобулина (BLG), соматотропина (GH) и

генов главного комплекса гистосовместимости (BoLA). Исследования проб крови и ткани ушных выщипов проводились в лабораториях ДНК-технологий ВНИИ племенного дела и молекулярной генетики и цитогенетики животных ВНИИЖ. Полиморфизм локусов BLG, CSN, GH и BoLA определяли по усовершенствованным методикам (Зиновьева Н.А., Гладырь Е.А., Костюнина О.В., 2002, 2008; Калашникова JIA., 2004; Н.В.Ковалюк, 2008).

В основе методов выделения ядерной ДНК и анализов лежат методики Blin N., Stafford D.V., (1976); Ziniga М.С., (1983); Маниатис Т., Фрич Э., (1984); Gullensten U.B. и др., усовершенствованные в лабораториях ВНИИЖ и ВНИИплем.

Все основные растворы для выделения ДНК и рестрикции сделаны по Маниатису (1984). Для амплификации фрагментов генов использовали соответствующие праймеры (ЗАО «Синтол» Россия):

LGB1, LGB2 - J.Pazdera et al, 1995;

CSN1, CSN2 - D.Denicourt et al, 1990;

GH1, GH2- Lucy etal, 1993.

Дтя идентификации аллелей гена ГКГ BoLA использован; амплификацию экзона 2 гена с использованием праймеров HL030 и HL032 (величина ПЦР-продукта составляет 284 п. п.).

Полученные амплификаты гена CSH3 расщепляли эндонуклеазми Ilindill, гена LGB - Haejll, гена GH -Alul (ООО СиБэнзим. -М. Россия).

Молочная продуктивность подопытных коров учитывалась путем ежемесячных контрольных доек. В эти же сроки проводился анализ содержания жира и белка в молоке на милкосканере АКМ-89 «EKOMILK». Количество соматических клеток в молоке коров определялось на протяжении двух лакгаций на анализаторе молока вискозиметрический «Соматос», внесенном в Госреестр средств измерений № 13279-92. В группу риска относили коров, у которых число соматических клеток в молоке превышало 500 тыс/см3.

Основной объем и общая схема исследований представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Общая схема исследований

Частоту встречаемости генотипов, статистические ошибки для частот определяли по методике Е.К.Меркурьевой (1977), частоту аллелей - по методике Р.Фишера (1983), соответствие фактического и ожидаемого распределения генотипов проверяли методом Хи-квадрат. Число степеней свободы определяли по числу генотипов минус число аллелей.

Для расчета экономического эффекта от продажи молока разных сортов использована методика ВИЖ (1984).

Результаты, полученные в экспериментальных исследованиях, обработаны методом вариационной статистики (Е.К.Меркурьева, 1983) и с помощью компьютерных программ «Microsoft Excel» и «Statistica».

Уровни достоверности полученных результатов определены по критерию Стьюдента.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В хозяйстве СПК-колхоз «Красное Знамя» рацион кормления дойных коров в зимнее-стойловый период состоит из 3 кг сена разнотравного, 36 кг сенажа из злаково-бобовых трав, 2 кг плющенного зерна, 5 кг концентратов. В рационе содержится 1400 г переваримого протеина, 90 г кальция, 65 г фосфора и 550 мг каротина. Из вышеперечисленных кормов с помощью смесителя-раздатчика ИСРК 12 Г готовились полнорационные смеси.

С мая по октябрь месяц коровы содержались на пастбище в летних лагерях. В виде подкормки коровам в суточный рацион включали по 2 кг комбикорма и необходимые минерально-витаминные добавки, а также' поваренную соль из расчета 85-120 г, в зависимости от удоя, возраста и физиологического состояния.

Все подопытные животные находились в одинаковых условиях кормления и содержания. Затраты корма на 1 кг молока в 2009-2011 гг составили 1,12-1,20 к.ед.

3.1. Генетический полиморфизм бега-лактоглобулина, каппа-казенна, соматотропина и главного комплекса гистосовместимости крупного рогатого скота BoLA черно-пестрой породы и селекционируемые

признаки

3.1.1. Структура популяции коров по генам BLG, CSN, GH и ГКГ BoLA

Результаты по распределению частот аллелей и частот встречаемости генотипов у животных черно-пестрой породы представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Распределение частот аллелей и генотипов генов молочных

белков (BLG, CSN), гормона соматотропина (GH) и ГКГ BoLA в исследованных группах черно-пестрых коров_

Локусы Частота генов (Р), М±т Частота генотипов, %

BLG А-0,603±0,33 В-0,397±0,33 - АА-39,2 AB-42,1 BB-18,7 -

CSN А-О92йШ,02 В-0,008±0,02 - АА-84,8 AB -143 ВВ-0.9 -

GH L-0,75ftt0,33 У-0Д41±0,33 - LL-59,1 LV - 33,6 W-7,3 -

BoLA Ч-0.56&ШЗЗ y-0,334t0,33 Н-ОИО&ЙДЗ 44-44,5 УЧ-24,5 УУ -11,9 НУ-19,1

Результаты анализа по распределению аллелей и частот встречаемости генотипов у коров черно-пестрой породы показали, что в локусе BLG преобладает ген А в гомозиготном и гетерозиготном состоянии

с геном В; частота его встречаемости оказалась на 20,6% выше, чем гена В. Однако гетерозиготных аллелей АВ оказалось на 2,9% больше, чем аллелей АА. По гену каппа-казеина выявлена самая низкая степень гетерогенности, связанная с низкой полиморфностью этого белка. У 84,8% коров был аллель СБЫ АА, у 14,3% - АВ и только у 0,9% - ВВ.

Полиморфизм соматотропина в исследованной группе обусловлен двумя генами I и V и тремя генотипами IX, ЬУ и УУ. Частота аллеля IX оказалась самой высокой 59,1%, на 25,5% превышала аллель ЬУ и на 41,8% аллель УУ. Гены ВоЬА относятся ко П классу генов главного комплекса гистосовместимости (ГКГ) крупного рогатого скота. Из результатов таблицы видно, что у черно-пестрых коров выявлено три ассоциации генов ВоЬА - Ч (чувствительные), У (устойчивые), Н (нейтральные) и четыре аллеля с частотой встречаемости 44-44,5%, УЧ-24,5%, УУ-11,9% и НУ-19,1 %. Частота гена Ч составила 0,566, У - 0,334, Н - 0,100.

Проверка генетического равновесия в локусах ВЮ, С БЫ, ОН и ГКГ Во1А исследованной популяции животных не выявила нарушения генетического равновесия, выраженного формулой X2.

3.1.2. Молочная продуктивность черно-пестрых коров разных аллельных вариантов бета-лактоглобулина

Известно, что молочная продуктивность коров обусловлена генотипом животного и условиями среды, в которых он реализуется.

В таблице 2 приведены данные по молочной продуктивности коров разных генотипов за первую и третью лактации. Результаты исследований свидетельствуют о том, что относительно более высоким удоем за первую лактацию характеризовались коровы гомозиготного генотипа ВВ, у животных гетерозиготного генотипа АВ был самый низкий удой и относительно невысокое содержание белка в молоке.

Таблица 2 - Молочная продуктивность коров разных генотипов ВЬО

Генотип Число животных Удой, кг Жир, %. Жир, кг Белок, % Белок, кг

Первая лактация

АА 42 5148±П7 3,75±0,01 193Д±4,67 2,81±0,05 145,6±4,58

АВ 45 4816±104 3,74±0,03 180,1±3,97 2,88±0,06 139,2±4,23

ВВ 20 5488±159 3,74±0,02 205,0±6,00 2.91±0.05 159,7±5,20

Наивысшая лактация

АА 42 5546±96 4,01±0,09 222,0±3,76 2,98±0,03 165,0±3,46

АВ 45 5203±93 4,01 ±0,07 209,0±3,60 3,07±0,05 160,0±3,50

ВВ 20 5720±131 3,88±0,07 202,0±5,57 3,04±0,05 174,0±3,73

За наивысшую лактацию самый высокий надой молока получен в группе коров гомозиготного аллеля ВВ. Содержание жира в молоке к наивысшей лактации увеличилось у коров генотипов АА и АВ на 0,13% (Р<0,01), генотипа ВВ - на 0,08%. От коров генотипа ВВ по сравнению с животными генотипа АВ надоено на 517 кг молока больше (Р<0,001).

Таким образом, лучшие показатели удоя и выхода молочного жира получены от коров гомозиготных генотипов АА и ВВ, содержания белка - генотипа АВ, молочного белка - коров генотипа ВВ (Р<0,001).

В таблице 3 представлены данные по наследованию уровня молочной продуктивности в группах коров-матерей и их дочерей за первую и третью лактации.

Таблица 3 - Наследование показателей молочной продуктивности

в парах «мать-дочь»

Генотип ВШ «маїь-дочь» Удой, кг Жир, % Молочный жир, кг Белок, % Молочный белок, кг

Первая лакгация

АА п-8 пар мать 44993 3,69 1662 2,83 126,9

дочь 51593 3,78 195,6 2,89 149.6

±к матери +<560 +0,09* +29,4** 40,06 -22,7**

АВ п-7 гар мать 4458,1 3,66 163,0 2,87 127.6

ЛОЧЬ 5027,4 3,74 188,5 2,99 1503

¿к мшери +5693 +0,08 +25,5* +0,12 +22,7

ВВ п-4 тцзы мшъ 4999.5 3,65 182,4 2,77 139.9

дочь 4607,0 3,79 1753 2,97 137,3

±к мздеси -392,5 +0,14 +7,1 +0Д) -2,6

Тоепья лакгация

АА п-8 пар мать 5545.0 4,01 222.4 2,98 1653

дочь 5753,0 4,04 232,4 3,01 173,2

±к матери +208,0 +0,03 +10,0 +0,03 +8,0

АВ п-7 гец) мая. 5208,0 4,01 208,8 3,07 159.9

дочь 5317,0 3,85 204,7 3,03 161,1

±к матери +109,0 -0,16 -0,М +1,2

ВВ П-4 пары мата 5327,0 3,88 206,7 3,04 161,9

дочь 5109,0 3,82 195,2 3,10 158,4

±к штери -218,0 -0,06 -11,5 +0,06* -3,5

Наибольшая прибавка по надою молока в сравнении с матерями

по первой лактации была у дочерей генотипа АА +660 кг, по жиру +0,09% (Р<0,05), по количеству молочного жира + 29,4 кг (Р<0,05), по

количеству молочного белка + 22,7 кг (Р<0,01); по третьей лактации -общая тенденция превосходства дочерей над матерями сохранилась, однако достоверное различие (Р<0,05) получено только по содержанию белка в группе гомозиготных особей ВВ, что видимо обусловлено снижением адаптационной способности матерей. При изучении показателей изменчивости признаков молочной продуктивности коров разных генотипов ВОЗ установлено, что в первую лактацию матери и их дочери генотипа АВ по удою, содержанию и выходу молочного жира имели сходные коэффициенты изменчивости: 12,3 и 11,6; 1,79 и 2,48; 11,3 и 13,4. Дочери генотипа АА имели сходную с матерями степень изменчивости признака жирномолочности (2,02 и 2,30), белка (11,20 и 13,08) и количества молочного жира (20,8 и 15,3). За третью лактацию у дочерей генотипа ВВ по удою, содержанию жира и белка, выходу молочного жира и белка степень вариабельности признаков была ниже, чем у коров других генотипов.

На основании полученных результатов, рекомендуем оценивать коров по В1Х; генотипам родственных групп «мать-дочь» по результатам первой лактации, так как они наиболее объективны. К окончанию третьей лактации видимо из-за негативных стресс-факторов снижается общая резистентность организма, что сказывается на показателях продуктивности коров.

3.1.3. Влияние генотипов соматотропина на молочную продуктивность и концентрацию соматических клеток в молоке Гормон роста - соматотропин синтезируется в передней доле гипофиза и регулирует рост мышечной ткани и процессы лактации. В гене ОН идентифицировано несколько мутаций. Наиболее изучена взаимосвязь мутации в пятом экзоне с молочной продуктивностью крупного рогатого скота. Данная мутация представляет собой С-Ю трансверсию в нуклеотидной последовательности 2141, приводящая к замене аминокислоты лейцин (Ь) на валин (V) в 127 позиции полипептида. Этот одиночный нуклеотидный пептид приводит к образованию двух аллелей: Ь - ОН1 и V - ОН1.

В таблице 4 представлены результаты анализа молочной продуктивности полновозрастных коров разных генотипов

соматотропина, изменения концентрации соматических клеток, содержания жира и белка в молоке по месяцам лактации и в среднем за лактацию.

Таблица 4 - Влияние генотипа вН на уровень надоя и качественные

показатели молока коров в течение лактации

Генотип вН Месяц лактации Количество соматических клеток (тысУсм^ % жира в молоке % белка в молоке

IX (п-15) Средний удой молока (кг) за 305 дней лактации 5562±110

2 346,2 3,62 3,99

3 349,7 3,69 3,03

4 352,2 3.83 3,06

5 370,1 3,99 3,08

6 3813 4,02 3,07

7 410,4 4,01 3,07

8 434,6 4,02 3,10

9 420,6 4,06 3,11

10 424.6 4,17 3,11

Вс реднем 387,8±13,5 3,93±0,02 3,07±0,2

ЬУ (п-18) Средний удой молока (кг) за 305 дней лактации 5275±82

2 380,1 3,62 3,01

3 367,2 3,73 3,03

4 396,6 3,81 3,05

5 399,9 3,92 3,05

6 419,2 3,93 3,07

7 442,1 3,99 3,08

8 483,9 4,01 3,08

9 463,1 4,24 3,08

10 456,4 4,30 3.16

Вс реднем 423.2±9,7 3,95±0,01 3,07±0,2

УУ (п-8) Средний удой молока (кг) за 305 дней лаюации 5257±101

2 392,2 3,65 3,01

3 383,0 3,77 3,03

4 396,8 3,85 3.05

5 412,8 3,96 3,05

6 439,2 4,08 3,07

7 448,6 4,16 3,08

8 436,8 4,18 3,08

9 507,2 4,08 3,08

10 455,8 4,57 3,16

В среднем 430,6±10,2 4,03±0,03 3,07±0,3

Содержание жира в молоке было относительно высоким в группе

коров генотипа СН УУ, что на 0,10% выше (Р<0,001), чем у коров генотипа IX и на 0,08% (Р<0,01) - генотипа ЬУ. Самая высокая концентрация соматических клеток в среднем за лактацию отмечена у коров генотипа УУ - 430,6 тыс./см3, самая низкая - 387,8 тыс./см3 у гомозигот IX. Средние показатели были выявлены у коров гетерозиготного генотипа ЪУ.

Увеличение количества соматических клеток у коров разных генотипов начинается с пятого месяца лактации и продолжается до ее окончания. Так, у животных генотипа ОН ЬЬ число клеток увеличилось на 22,5%, генотипа СНЬУ-на 11,3%, генотипа вН УУ -на 9,8% за весь период лактации.

3.1.4. Оценка продуктивности и технологических свойств молока черно-пестрых коров разных генотипов соматотропина по периодам лактации

По поводу того, какое количество соматических клеток в молоке коров является нормальным^ а какое повышенным, с точки зрения предрасположенности к маститу, единого мнения до сих пор нет. Одни авторы считают нормальным молоко, в котором содержание соматических клеток не превышает 100 тыс. единиц в 1 см3, другие -от 300 тыс. до 1 млн. единиц. Международная молочная федерация рекомендует считать молоко хорошим, если оно содержит не более 500 тыс. единиц в 1 мл молока. В странах Европы этот показатель составляет в среднем 300 тыс. единиь. Новый технический регламент ужесточил требования к количеству соматических клеток до 500 тыс. в 1 см3 на молоко коров первого сорта.

В таблице 5 представлены результаты анализа качества молока черно-пестрых коров I и II лактаций разных генотипов ОН. Таблица 5 - Качественная и технологическая оценка молока коров

разных генотипов ОН и периодов лактации (лучшие коровы стада)

Показатели Период лактации после отела, среднее по группе

2-3 мес. 4-6 мес. 7-10 мес.

Генотип IX (п-30)

Среднесуточный удой, кг 29,10 27,6 17,5

Число соматич. клеток, тыс/см"' 226,6 215,2 285,5

Содержание жира, % 3,55 3,70 3,90

Содержание белка, % 3,16 3,03 3,15

Сомо 8,59 8,47 8,79

Плотность, кг/м" 1,0271 1,0292 1,0298

Точка замерзания, "С -0,558 -0,558 -0.574

Генотип ЬУ + УУ (п-151

среднесуточный удой, кг 29,3 20,3 13,5

Число соматич. клеток, тыс/см3 312,0 301,4 384,7

Содержание жира, % 4,13 4,17 4,25

Содержание белка, % 3,04 3,09 3,22

Сомо 8,45 8,51 8,94

Плотность, кг/м^ 1,0283 1,0288 1,0301

Точка замерзания, °С -0,555 -0,557 -0,561

По количеству соматических клеток в молоке лучшие показатели имели коровы генотипа ОН ЬЬ во все три периода лактации. У коров генотипов вН УУ и ЬУ число соматических клеток в молоке было выше на 85,4, 86,2, 99,2 тыс./см3, различия высокодостоверны.

Коровы генотипа ЬЬ имели более устойчивую лактационную кривую. Надой молока к третьему периоду лактации у коров генотипа ОН IX снизился на 11,6 кг, у ЬУ и УУ - на 15,8 кг (Р<0,001). Однако коровы генотипов ЬУ и УУ превосходили животных генотипа IX по содержанию жира на 0,58, 0,11, 0,35%. Данные различия высокодостоверны. По содержанию белка в молоке коровы генотипа IX в первый период лактации превосходили животных генотипов ЬУ и УУ на 0,12% (Р<0,001), во второй и третий периоды - на 0,06 и 0,07% (Р<0,001). Показатели плотности молока в обеих группах коров свидетельствовали о натуральности молока. Температура замерзания молока у коров генотип' IX находилась в пределах от -0,558 до -0,574 °С, ЬУ и УУ - от -0,555 до -0,561 °С. Согласно ГОСТу на натуральное молоко в высшем, первом и втором сортах температура замерзания допускается не менее -0,520/-0,525. Видимо, завышенная температура замерзания молока в подопытных группах обусловлена избыточным содержанием в нем минеральных и других питательных веществ, а также несбалансированностью количества энергии и протеина рациона.

3.1.5. Влияние быков-производителей на молочную продуктивность и концентрацию соматических клеток в молоке коров-дочерей разных генотипов соматотропина

Особое внимание при изучении концентрации соматических клеток в молоке коров уделяют влиянию технологических условий производства, сезона года, здоровья животных и т.д. Однако нельзя не учитывать индивидуальную устойчивость коров-дочерей, обусловленную генотипом отцов (таблица 6).

Таблица 6 - Влияние быков и генотипов соматотропина на

качественные показатели молока коров-дочерей

Генотип коров ОН Кличка и № быка Удой за 305 дней, кг (М±т) Жир, % Белок, % ^сяо сомашческих кжпж.тыУа«3

IX (п-31) Вертолет 3284 5223±144 3,95±0,04 3,08±0,05 453±17

Индикатор 3401 5154±162 4,00±0,06 3,06±0,02 455±22

Порох 600016 5285±151 4,00±0,04 3,13±0,02 369±17

Форстер 459 5842±184 ^98*0,04 3,06±0,03 342±26

Шелест 241 5342±130 3,93±0,05 3,06±0,01 358±21

Геолог 162 5903±136 3,88±0,05 3,07±0,01 406±29

ЬУ (п-23) Вертолет 3284 5155±107 3,97±0,03 3,07±0,01 408±12

Порох 600016 5214±114 3,98±0,07 3,07±0,02 365±20

Форстер 459 5503±105 3,92±0,02 3,05±0,01 388±31

Геолог 162 5781±139 3,96±0,05 3,06±0,05 387±19

УУ (п-8) Вертолет 3284 5355±140 3,69±0,03 3,05±0,03 486±18

Индикатор 3401 4196±199 3,71 ±0,04 3,01±0,01 454±14

Геолог 162 6338±117 3,72±0,05 3,01±0,02 425±23

Как свидетельствуют данные таблицы, самая высокая молочная

продуктивность была у коров-дочерей быка Геолога 162 всех трех генотипов IX, ЬУ и УУ. Высокодостоверные различия по удою (Р<0,001) выявлены между группами коров-дочерей быка Геолога 162 генотипа IX и быков Индикатора 3401, Вертолета 3284, Пороха 600016 и Шелеста 241 в пользу дочерей быка Геолога. В группе животных гетерозиготного генотипа ЬУ высокодостоверные различия коров-дочерей быка Геолога 162 по удою выявлены со сверстницами от быков Вертолета, Пороха и Форстера (Р<0,001); в группе коров генотипа ОН УУ дочери Геолога 162 превосходили коров Вертолета на 1283 кг (^=7,03) и Индикатора - на 2142 кг молока (Р<0,001). По содержанию жира в молоке достоверное преимущество имели дочери быков Индикатора, Пороха и Форстера генотипа вН IX.

3.1.6. Влияние разных систем содержания на количество

соматических клеток в молоке коров В хозяйстве в зимнее время применяется стойлово-выгульная система содержания молочных коров, в летний период - пастбшцно-лагерная. На пастбища коровы обычно выгоняются в начале мая и находятся на них до середины октября.

Динамика числа соматических клеток напрямую зависит от организационно-хозяйственных условий кормления и содержания

(А.С.Коротков, Л.П.Любимов, 2004; Р.В.Тамарова, 2010). Исследования проводились вначале в коровнике, перед выгоном коров на пастбище, и через 20 дней после их выгона на пастбище (таблица 7).

Таблица 7 - Влияние систем содержания на количество соматических клеток в молоке

Месяцы лаісгации Кол-во коров Стойлово-выгульпая (апрель) Пастбищно-лагерная (май-июнь) Разница ±

ср. сут. УДОЙ, кг КСК, тыс/ см ср. сут. удой, кг КСК, тыс/ см3 удой, кг КСК, тыс/ см3

1-11 9 31,0±4,1 230,1±6,5 27,5±2,3 236,5±5,6 -3,5 +6,4

Ш- V 14 21,5±5,2 265,6±6,1 18,7±1,7 271,5±4,8 -2,8 +5,9

Как свидетельствуют полученные результаты, у коров 1-2 месяца лактации удой после выгона коров на пастбище снизился за месяц на 3,5 кг, число соматических клеток увеличилось на 6,4 тыс./см3, у животных 3-5 месяца лактации соответственно - на 2,8 кг и 5,9 тыс./см3. Снижение удоя на пастбище, видимо, обусловлено резкой сменой рациона, повышение соматических клеток в молоке -отсутствием комфортных условий содержания.

3.2. Влияние генотипов соматотропина и ВоЬА на устойчивость коров к маститу В новом стандарте на натуральное коровье молоко (ГОСТ Р 52054-2003) повышены требования к безопасности молока. Одним из основных требований санитарной оценки молока являются соматические клетки. В молоке высшего сорта их число не должно превышать2 тыс./см3, первого - не более 500 тыс./см3. От сортности напрямую зависит цена сдаваемого молока, и, следовательно, рентабельность хозяйства. В таблице 8 представлен анализ учета дойных коров разных генотипов, оказавшихся в группе риска из-за значительного повышения в молоке числа соматических клеток и воспаления молочной железы.

Таблица 8 - Устойчивость коров разных генотипов соматотропина

к маститу

Генотип вн Исследовано коров, всего Из них оказалось в группе риска В том числе по лакгадиям:

I п Ш ІУ-УІІ

голов % голов % голов % голов % голов %

IX 95 18 18,9 1 1,1 4 4,2 7 7.4 6 6,2

IX 49 20 40,8 1 2,0 1 2,0 4 8,2 14 28,6

УУ И 6 54,5 - . - - 6 54,5

В среднем 155 44 28.4 2 и 5 3,2 И 7,1 26 16,8

Данные таблицы свидетельствуют о том, что коровы с аллелем IX ОН оказались более устойчивыми к маститу, ЬУ и УУ менее устойчивыми. Процент коров генотипа ЬУ, предрасположенных к маститу, в течение от первой до седьмой лактаций составил 40,8, УУ - 54,5, тогда как генотипа IX - 18,9%, из них 6,2% - это животные 4-7 лактации.

Проведен анализ устойчивости коров разных генотипов ГКГ ВоЬА. Показателем предрасположенности к заболеванию молочной железы коров служили соматические клетки в молоке коров в течение лактации.

Таблица 9 - Устойчивость коров разных генотипов ВоЬА к маститу

Генотип ВоЬА Исследовано коров, всего Из них оказалось в группе риска В том числе по лактациям:

I П га ГУ-УП

голов Г % голов % голов % голов % голов %

ЧЧ 34 9 26,5 - - 1 2,9 2 5,9 6 17,7

УЧ 16 3 18,7 - - - - 1 6,2 2 12,5

УУ 4 1 25,0 - - - 1 25,0 - -

НУ 14 7 50,0 - - 2 14,3 3 21,4 2 14,3

В среднем 68 20 29,4 - - 3 4,4 7 10,3 10 14,7

Из данных таблицы видно, что более устойчивыми к заболеванию субклиническим маститом оказались генотипы УЧ. В этой группе коров процент животных, оказавшихся в группе риска, составил 18,7, из них 12,5% составляли стародойные коровы IV-VII лактации, тогда как с аллелями ЧЧ их оказалось 26,5, НУ - 50,0%.

3.3. Экономическая эффективность применения молекулярно-генетнческих методов в молочном скотоводстве Результаты ожидаемого экономического эффекта от применения генотипов соматотропина и ГКГ ВоЬА, разработанные в рамках диссертационной работы, в расчете на одну корову черно-пестрой породы затри полных лактации, приведены в таблице 10.

При проведении расчетов учитывались устойчивые к маститу коровы генотипов соматотропина ЬЬ и ВоЬА УЧ (желательный тип), у которых число соматических клеток в молоке в течение всей лактации находилось в пределах 298-499 тыс./см3. Во вторую группу

вошли коровы генотипа соматотропина ЬУ и ВоЬА ЧЧ и НУ, УУ, у которых число соматических клеток уже на третьем месяце лактации составляло 399 тыс./см3, к седьмому - достигало более 500 тыс./см3. Таблица 10 - Экономический эффект от внедрения генетических маркеров

устойчивости к маститу (в среднем на 1 корову за Ш лактацию)

Показатели Желательный тип Группа риска

GULL вН ГУ, УУ

BoLA УЧ Во1АЧЧ,НУ,

Надоено молока базисной жирности, кг 6099,0 (высшийсорт) 6275,0 (I сорт)

Число соматических клеток в молоке за лактацию, тькУсм3 298-499 от 500 до 1 млн.

Цена реализации 1 кг молока, руб. 15,20 12,80

Затраты к.ед. па 1 кг молока 1,20 1,20

Себестоимость производства 1 кг молока, руб. 14,43 14,43

Общая выручка от реализации молока, руб. 92704,8 80320,0

Общие затраты, руб. 88728,5 91080,0

+ затраты на ДНК-анализы, руб. 720 720

Прибыль, руб. +3976.30 -107,60

Рентабельность, % 4,5

В результате использования молекулярно-генетических методов и отбора животных желательных аллелей, прибыль составила 3976 рублей в среднем на корову, что позволило дополнительно увеличить рентабельность производства молока на 4,5%.

От коров с нежелательными ассоциациями аллелей соматотропина и ГКГ ВоЬА и низкой резистентностью животных к маститу получены отрицательные результаты.

Таким образом, разработан механизм, позволяющий управлять свойствами той или иной группы животных в зависимости от поставленной задачи - повышение молочной продуктивности и резистентности к маститу.

18

ВЫВОДЫ

1. У коров черно-пестрой породы, улучшенных голштинами, методом ДНК-диагностики выявлено три генотипа по локусу бета-лактоглобулина АА, АВ и ВВ, три генотипа - по локусу соматотропина ЬЬ, ЬУ и УУ и четыре - по ВоЬА - ЧЧ, УЧ, НУ и УУ. Частота встречаемости генотипов ВЬв А А составила 39,2%, АВ - 42,1%, ВВ - 18,7%; частота гена А - 60,3, В - 39,7. Частота встречаемости аллелей вН IX составила 59,1, ЬУ - 33,6, УУ -7,3%; частота гена Ь - 75,9, V - 24,1. Частота генотипов ассоциаций локуса ВоЬА равнялась: ЧЧ - 44,5, УЧ - 24,5, УУ -11,9, НУ - 19,1%; частота генов: Ч - 56,6, У - 33,4, Н - 10,0%.

2. Молочная продуктивность коров за наивысшую лактацию генотипа ВЬв ВВ составила 5720 кг, АВ - 5203, АА - 5546; содержание жира в молоке соответственно - 3,88, 4,01, 4,01%; белка - 3,04, 3,07, 2,98%. Животные аллеля ВВ по надою молока превосходили коров АВ аллеля на 517 кг (Р<0,001), АА- на 174 кг. По содержанию жира в молоке коровы генотипов АА и АВ на 0,13% превосходили коров аллеля ВВ (Р<0,01).

3. В молоке коров генотипа соматотропина IX число соматических клеток за лактацию в среднем увеличилось на 41,6, ЬУ генотипа -на 43,1, УУ генотипа - на 38,4 тыс./см3. Значительный рост числа соматических клеток во всех генетических группах начинался с пятого месяца лактации.

4. По надою молока коровы гомозиготного аллеля соматотропина ЬЬ превосходили гомозигот УУ на 305 кг, гетерозигот ЬУ - на 287 кг. По содержанию жира лучшие показатели были у коров генотипа УУ - 4,03%, что выше, чем в группе животных генотипа ЬЬ на 0,10%, ЬУ - 0,08% (Р<0,01).

5. Анализ наследования молочной продуктивности в парах «мать-дочь» за первую лактацию показал превосходство дочерей генотипа ВЬв АА по сравнению с матерями. Более высокой

прибавкой по удою, выходу молочного жира и белка, содержанию белка и жира характеризовались дочери генотипа ВВ. За третью лактацию общая тенденция превосходства дочерей над матерями сохранилась, однако достоверное различие было только по содержанию жира у гомозиготных дочерей генотипа ВЬС ВВ над матерями аналогичных генотипов. К третьей лактации у дочерей генотипа ВВ по показателям удоя, содержанию жира и белка в молоке степень вариабельности признаков становится значительно ниже, чем у коров генотипов АА и АВ.

6. Сочетание в генотипе черно-пестрых коров У и Ч аллелей локуса ВоЬА обуславливает повышенную молочную продуктивность. От коров этого генотипа за полновозрастную лактацию надоили 5687 кг молока, что на 385 кг больше, чем от коров генотипа УУ (Р<0,001), на 154 кг - НУ и на 106 кг - ЧЧ.

7. Генотипы коров аллеля ЬЬ соматотропина показали самую высокую устойчивость к заболеванию коров маститом - 18,9%, из них 6,2% - это стародойные коровы 4 и 7 лактации, тогда как самыми чувствительными оказались коровы аллелей ЬУ - 40,8%, УУ - 54,5%. Всего же в группе риска оказалось 24,4% коров, из которых 14,4% были 4-7 лактации.

8. При использовании генов ВоЬА главного комплекса гистосовместимости установлено, что более устойчивыми к заболеванию вымени оказались коровы генотипа УЧ, из которых в группе риска оказались 18,7%, в их числе 12,5% животных 4-7 лактации, тогда как в группе коров аллеля ЧЧ - 26,5%, НУ - 50,0%.

9. В результате использования молекулярно-генетического анализа и отбора коров с учетом желательных аллелей ЄН IX и ГКГ ВоЬА УЧ, прибыль от разведения животных этих генотипов составила 3976,3 рубля в расчете на корову, что позволит увеличить рентабельность производства молока на 4,5%.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для повышения эффективности селекционно-племенной работы в стадах черно-пестрой породы рекомендуем проводить тестирование по локусам бета-лактоглобулина, соматотропина и ГКГ ВоЬА с целью выявления генотипов с повышенной селективной значимостью.

В стаде колхоза СПК «Красное Знамя» Новосокольнического района Псковской области считаем наиболее целесообразным отбирать животных генотипа ВЬО ВВ, который маркирует высокие показатели удоя и белка в молоке. Коровы комплексных генотипов вН IX и ГКГ ВоЬА УЧ оказались более устойчивыми к маститу.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Федотова Н.В. Оценка молочной продуктивности коров с использованием ДНК анализа соматотропина и концентрации соматических клеток в молоке / Г.С.Лозовая, Н.В. Федотова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. -Барнаул. - 2011. - № 6 (80).- С.57-60.

2. Федотова Н.В. Полиморфизм бета-лактоглобулина и оценка молочной продуктивности разных генотипов / Г.С.Лозовая, Н.В. Федотова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - Барнаул. - 2011. - № 7 (81).- С.60-63.

3. Федотова Н.В. Влияние генотипов бета-лактоглобулина на показатели молочной продуктивности черно-пестрых коров в родственных группах / Г.С.Лозовая, Н.В. Федотова // Известия Оренбунгорского государственного университета. - Оренбург. -2011. - № 3 (31).-С.167-169.

4. Федотова Н.В. Генетические варианты бета-лактоглобулина и их сопряженность с молочной продуктивностью черно-пестрых коров в парах «мать-дочь» / Г.С.Лозовая, Ю.ВЛржанкова, Н.В. Федотова // Сб. науч. тр. «Селекция, кормление, содержание

сельскохозяйственных животных и технология производства продуктов животноводства». - М.: ВНИИплем.-2010. - Выпуск 23 .-С. 55-59.

5. Федотова Н.В. Полиморфизм микросателлитных локусов у коров с различными генотипами бета-лактоглобулина / Г.СЛозовая, Ю.В.Аржанкова, Н.В. Федотова // Сб. науч. тр. «Экологические проблемы племенного животноводства». - Международная академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности. -Брянск. - 2011. - Выпуск 7. - С.7-8.

6. Федотова Н.В. Молекулярная диагностика генетического полиморфизма соматотропина и бета-лактоглобулина и их связь с показателями молочной продуктивности черно-пестрых коров / Г.С.Лозовая, Н.В. Федотова, Е.В.Шапканова // Сб. науч. тр. «Экологические проблемы племенного животноводства». -Международная академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности. - Брянск. - 2011. - Выпуск 10. - С. 53-58.

Типография ВНИИплем

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Федотова, Наталия Вячеславовна, п. Лесные Поляны Московской обл.

61 12-6/188

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

ПЛЕМЕННОГО ДЕЛА

На правах рукописи

Федотова Наталия Вячеславовна

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ В СЕЛЕКЦИИ КОРОВ ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ ПО МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ К МАСТИТАМ

06.02.07 - Разведение, селекция и генетика сельскохозяйственных животных

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сшьскохюяйсгаенньк наук, профессор Лозовая Г.С.

п. Лесные поляны Московской области 2011 год

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................,....................... 4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................................................... 8

1.1. Генетическая характеристика популяций крупного рогатого скота по полиморфизму генов бета-лактоглобулина и каппа-казеина и использование их в селекции молочных пород...... 8

1.2. Полиморфизм соматотропина, влияние гормона на метаболические процессы организма животных и возможности использования его в селекционной работе с молочным скотом....................................................... 27

1.3. Соматические клетки и их влияние на качественные и технологические свойства молока и заболевание коров маститом, генетическая предрасположенность и устойчивость к заболеванию......................'................... 34

1.4. Генетический полиморфизм генов главного комплекса гистосовместимости крупного рогатого скота ВоГА и взаимосвязь его аллельных вариантов с молочной продуктивностью и восприимчивостью коров к маститу...... 44

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ............. 58

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.................................. 60

3.1. Генетический полиморфизм стада крупного рогатого скота черно-пестрой породы по генам бета-лактоглобулина, каппа-казеина, соматотропина и ВоГА....................................... 61

3.2. Влияние генотипов бета-лактоглобулина на молочную продуктивность коров................................................ 64

3.3. Наследование молочной продуктивности в парах «мать-дочь» и величина изменчивости показателей коров разных генотипов бета-лактоглобулина..................................... 68

3.4. Влияние генотипов каппа-казеина и бета-лактоглобулина на технологические свойства молока высокопродуктивных коров в разные периоды лактации................................... 74

3.5. Молочная продуктивность, технологические качества и санитарная оценка молока черно-пестрых коров разных генотипов соматотропина.............................................................. 77

3.6. Влияние быков-производителей на молочную продуктивность и концентрацию соматических клеток в молоке коров разных генотипов соматотропина................................................ 86

3.7. Устойчивость коров разных генотипов соматотропина к маститу.................................................................... 87

3.8. Анализ молочной продуктивности, качества молока и устойчивости коров к маститу коров разных генотипов ВоЬА....................................................................... 88

3.9. Экономическая эффективность применения молекулярно генетических методов при отборе коров, устойчивых к

маститу.................................................................... 93

ВЫВОДЫ............................................................. 95

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ........................... 97

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................... 98

Введение

Актуальность работы. Согласно современной концепции развития животноводства дальнейшее увеличение производства продукции связано с использованием научных разработок, позволяющих сделать отрасль более рентабельной и конкурентоспособной, обеспечить население качественными продуктами (Дунин И.М., 2008).

Одной из ведущих отраслей животноводства является молочное скотоводство. На протяжении последних лет основной задачей отрасли являлось увеличение продуктивности коров и улучшение качества молока, которое в основном долгие годы ограничивалось показателем процентного содержания жира. К научным разработкам последних лет предъявляются требования по изменению основ селекции молочного скота, а именно повышению белковомолочности, улучшению технологических качеств продукции. Достижения современной генетики позволяют определять гены, контролирующие хозяйственно-полезные признаки. Известно, что аллельные варианты молочного белка бета-лактоглобулина связаны с показателем белковомолочности и технологическими свойствами молока. Ген бета-лактоглобулина отвечает также и за биологическую полноценность молока (Зиновьева H.A. и др., 1998; Зиновьева H.A., Гладырь Е.А., 2002; Костюнина О.В., 2004; Калашникова JI.A. и др., 2004, 2009). Гормон соматотропин является одним из основных регуляторов роста, обладает лактогенным и жиромобилизирующим действием (Dybus А., 2002; Lechnia K.D., 2002; Pawar R.S. et al., 2007; Михайлова M.E., 2008). Первые оригинальные исследования по ДНК-полиморфизму генов BoLA главного комплекса гистосовместимости и изучению связи отдельных аллельных вариантов с восприимчивостью коров к маститу проводились в России (Э.К. Бороздин, К.В. Клееберг, Г .Я. Зимин, 1993; Г.Е. Сулимова, И.Г. Удина, И. А. Захаров, 1995; Д.Е. Сивогривов, 2004) и за рубежом (R. Bontop, D. Elterink, 1990; М. Zanotti et al., 1996). Важным параметром в оценке качества молока и его пригодности для переработки является количество содержащихся в

нем соматических клеток, представляющих собой клетки тела животного. Значительный рост числа соматических клеток в молоке отдельных коров является сигналом заболевания вымени.

Для повышения влияния на ситуацию в стаде, популяции и породе в целом селекционерам важно иметь сведения о взаимосвязи различных генотипов по локусам генов бета-лактоглобулина, соматотропина и ГКГ ВоЬА с показателями молочной продуктивности, технологическими свойствами молока, восприимчивостью к заболеванию молочной железы. Возросшие требования к производству белковой продукции и отбору коров, устойчивых к маститу, диктуют необходимость использования генетических и селекционных методов для повышения экономической эффективности молочного скотоводства.

Цель и задачи исследования. Цель исследования заключалась в использовании методов молекулярной диагностики генетического полиморфизма генов бета-лактоглобулина, каппа-казеина, соматотропина и ГКГ ВоЬА и изучении их связей с признаками молочной продуктивности и устойчивости к маститу.

В задачи исследований входило:

• определить частоты аллелей и генотипов бета-лактоглобулина, каппа-казеина, соматотропина и ГКГ ВоЬА, дать структуру популяции по отдельным локусам;

• изучить молочную продуктивность и технологические качества молока коров с различными вариантами исследуемых генов;

• изучить характер наследования и изменчивость молочной продуктивности в парах «мать-дочь» до третьей лактации в связи с генотипом бета-лактоглобулина;

• изучить число соматических клеток в молоке коров разных генотипов соматотропина в связи с происхождением по быкам, кровностью, уровнем продуктивности и периодом лактации, сезоном и месяцем года, системой содержания;

• изучить молочную продуктивность и число соматических клеток в молоке коров комплексных генотипов ОН и ГКГ ВоЬА в связи с их возрастом и устойчивостью к маститам;

• определить эффективность от внедрения генетических маркеров повышения молочной продуктивности и устойчивости к маститу.

Научная новизна исследований. Впервые показана возможность использования полиморфизма соматотропина в качестве дополнительного селекционного критерия оценки качества молока черно-пестрых коров по показателю соматических клеток. Обнаружен маркирующий эффект комплексных генотипов ОН IX и ГКГ ВоЬА УЧ, обуславливающих получение высококачественной молочной продукции от коров желательных генотипов, устойчивых к маститу.

Практическая значимость работы. Результаты исследований позволяют использовать полиморфизм локусов бета-лактоглобулина, соматотропина и главного комплекса гистосовместимости ВоЬА для прогнозирования молочной продуктивности и отбора коров, устойчивых к маститу. Накопление в стадах коров «желательных» генотипов ВЬО ВВ, ОН ЬЬ и ВоЬА УЧ будет способствовать повышению молочной продуктивности, улучшению технологических свойств молока и отбору животных с повышенной резистентностью к заболеванию молочной железы.

Апробация работы. Результаты исследований доложены: на международной научно-практической конференции Оренбургского государственного аграрного университета «Обеспечение

продовольственной безопасности России» (Оренбург, 2010 г); на научно-практической конференции Алтайского государственного аграрного университета «Научное обеспечение племенного животноводства и кормопроизводства» (Барнаул, 2011 г); на международной научной конференции Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности Брянского регионального отделения «Экологические и

селекционные проблемы племенного животноводства» (Брянск, 2011 г); на заседаниях ученых советов Всероссийского научно-исследовательского института племенного дела (2010, 2011 гг.).

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 6 научных статей, из них 3 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 115 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследований, результатов собственных исследований, экономической эффективности проведенных исследований, выводов и предложений производству. Список литературы включает 165 источников, в том числе на иностранных языках 47. Текст иллюстрирован 33 таблицами и 2 рисунками.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• внутрипородная дифференциация генетической структуры по локусам бета-лактоглобулина, каппа-казеина, соматотропина и главного комплекса гистосовместимости ВоЬА у животных черно-пестрой породы;

• результаты оценки молочной продуктивности и его качества, наследование и изменчивость в парах «мать-дочь»;

• анализ числа соматических клеток в молоке коров разных генотипов соматотропина и ГКГ ВоЬА в связи с происхождением по быкам, уровнем продуктивности, периодом и возрастом коров, сезоном и месяцем года, системой содержания.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Генетическая характеристика популяций крупного рогатого скота

по полиморфизму генов бета-лактоглобулина и каппа-казеина и использование их в селекции молочных пород

Теоретической предпосылкой возможных генетических связей полиморфных систем с продуктивностью животных служит получившая наибольшее признание гипотеза о возможной их генетической природе, исходящая из плейотропного действия гена. Предполагается, что при плейотропном действии определенный ген воздействует не только на данную генетическую систему полиморфизма или группу крови, но и на наследственную цепь, оказывающую влияние на продуктивность или воспроизводительные функции животных. Плейотропный тип связи более стабилен, поэтому он имеет определенное значение при косвенной селекции, в процессе которой отбор по полиморфной системе будет сопровождаться отбором по желательной продуктивности (Л.К.Эрнст, 1977, 1984; А.С.Жебровский, 1980; Е.К.Меркурьева, 1977; И.Иогансон, Я.Рендель, Я.Граверт, 1970).

Другой возможный генетический фактор может обуславливать связь между полиморфными признаками и продуктивностью на фоне хромосомного сцепления. При этом два различных гена, расположенные в одной и той же хромосоме, передаются от родителей потомкам совместно.

Один из генов детерминирует полиморфную систему, другой -продуктивность, а их сцепление в хромосоме обуславливает их совместное действие и определенный сопряженный эффект. Но корреляция этого типа менее стабильна, так как она может быть нарушена кроссинговером, в результате которого прерывается связь между генами и утрачивается их совместное действие, вследствие чего косвенная селекция по полиморфному локусу на продуктивность теряет силу.

Генетическую связь между показателями полиморфизма и продуктивностью животных, по-видимому, можно объяснить и неодинаковой адаптивной ценностью отдельных генотипов в тех или иных условиях.

Эффект связи может быть также результатом подбора животных, особенно при их внутрилинейном разведении, когда в селекционируемой высокопродуктивной линии, благодаря внутрилинейному инбридингу, будут накапливаться определенные аллели, повышаться их частота и будет создаваться внешняя связь между этими аллелями и уровнем продуктивности, на который шел отбор.

Высказываются также гипотезы о том, что связь генетических систем с продуктивностью, есть результат гетерогенного состояния и гетерозиготности организмов, приводящий к гетерозису и, следовательно, способствующий повышению продуктивности животных (А.М.Машуров, 1980; Н.И.Стрекозов, 1997; Г.Е.Сулимова, 1995).

Различный эффект связи полиморфных систем и групп крови с показателями продуктивности животных разных популяций может быть также следствием разной иммуногенетической совместимости родительских пар. При одном сочетании генотипов самца и самки их подбор может положительно отразиться на показателях продуктивности потомков, а при подборе к производителю самки, характеризующейся другим иммуногенетическим и полиморфным генотипом, эффект подбора может быть противоположным. Вопрос иммуногенетической несовместимости родителей по системам групп крови уже достаточно четко прослежен у человека и животных, однако у животных он исследован еще недостаточно.

В отечествевной литературе вопрос об иммунной совместимости и несовместимости родительских особей впервые был поднят в 1941 году А.Я. Малаховским. Выдвинутые им гипотетические положения, подтвержденные экспериментами на лошадях и крупном рогатом скоте, получают соответствующее объяснение в современной генетике.

Таким образом, противоречивость результатов исследований о направлении связи между полиморфными и иммуногенетическими системами, с одной стороны, и показателями продуктивности и воспроизводительной функции - с другой, а также о ее эффективности, есть следствие объективно существующих различных генетических факторов (Е.К.Меркурьева, Н.А.Зиновьева, 2006; П.Н.Прохоренко, 2008). Поэтому выводы о наличии связи между полиморфными и иммуногенетическими системами и продуктивными признаками животных, полученные на материалах конкретного стада, не могут быть экстраполированы на все популяции породы.

Полиморфизм бета-лактоглобулина впервые описан В.Ашаффенбургом и Е.Дрюри (1955, 1957).

Бета-лактоглобулин и каппа-казеин относятся к важным молочным белкам млекопитающих. Эти белки синтезируются эпителиальными клетками молочных желез и играют важную роль в обеспечении качества молока. Они участвуют в коагуляции молока и обеспечивают хорошую абсорбцию ее главных компонентов. Генетические варианты гена ВЬО коррелируют с высоким содержанием казеина и молочного жира. Так, вариант В бета-лактоглобулина связан с высоким содержанием в молоке казеиновых белков, высоким процентом жира и параметрами казеинового коагулянта, а вариант А характеризуется высоким содержанием сывороточных белков и суммарным содержанием белков молока (И..К.Ра1е1, ТВ.СЬапЬап, К.М.8к^а, 2008).

Первые исследования полиморфизма сывороточного белка молока бета-лактоглобулина были начаты в России в начале 60-х годов прошлого века. Методом электрофореза вначале на бумаге, затем крахмальном и агаровом гелях, были исследованы все молочные и комбинированные породы скота.

Обзор литературы по полиморфизму белков молока был впервые сделан Киселевой и Фомичевой (1966). Из белков казеиновой фракции молока полиморфизм обнаружен по альфа-казеину (Томпсон и др., 1962), бета-казеину (В.Ашаффенбург, 1961, 1963), капа-казеину (Грокло и др., 1966), гамма-казеину (Провес и Кидди, 1968).

Наиболее распространен полиморфизм по бета-лактоглобулину. В меньшей мере среди пород мира имеет место полиморфизм альфа-лактоальбумина (Б.С.Бламберг, М.П.Томбс, 1958; Е.Маринчук, Симес, 1969; Х.Ф.Кушнер и др., 1968).

Эти авторы описали две электрофоретических варианта этого белка: более подвижный А и менее подвижный В.

К.Белл (1962) обнаружил еще один тип бета-лактоглобулина меньшей подвижности, чем А и В, обозначенный буквой С.

Ларсен и Тиманн (1966) приводят данные о типе бета-лактоглобулина Д. Такое же обозначение применяет в своих сообщениях С.А.Петрушко (1968, 1970). Оба последних типа являются довольно редкими.

Биохимические различия между типами бета-лактоглобулина впервые выявили Тенфорд и Нозаки (1959); они сообщили, что молекулы типов А и В отличаются по конфигурации. Тип А содержит в молекулах на две карбоксильные группы больше, чем В. Ж.Гордон и др. (1961), В.Я.Пиец и др. (1961), Е.В.Калан и др. (1964) показали, что полипептидная цепь типа А отличается от таковой типа В замещением глицина аспарг�