Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Генетические особенности старых пород и местных популяций кур территории бывшего СССР в связи с происхождением отечественных пород

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Никифоров, Андрей Александрович, Москва

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова

На правах рукописи УДК 575.174.015.3:636.52/58

НИКИФОРОВ АНДРЕИ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТАРЫХ ПОРОД И МЕСТНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ КУР ТЕРРИТОРИИ БЫВШЕГО СССР В СВЯЗИ С IIРО И СХОЖДЕ11И Е М ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД.

Генетика - 03.00.15.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук профессор Захаров Илья Артемьевич Научный консультант: кандидат биологических наук старший научный сотрудник Моисеева Ирина Григорьевна

Су

Москва 1999

Своим родителям - Никифорову Александру Павловичу и Никифоровой Нелли Александровне - посвящаю.

Работа выполнялась в лаборатории сравнительной генетики животных Института общей генетики им. Н И. Вавилова РАН.

Автор выражает глубокую признательность руководителю работы Захарову Илье Артемьевичу за идейную поддержку и помощь, оказанную при написании настоящей работы. Особую благодарность автор выражает Моисеевой Ирине Григорьевне за бесценные советы и моральную поддержку при проведении исследований.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 5

Глава I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ДОМАШНИХ КУР 8

1.1. Дикие предки домашних кур. Таксономическая классификация, географические ареалы распространения. 8

1.2. Изучение Ч. Дарвином происхождения и распространения домашних кур. 9

1.3. Происхождение и распространение домашних кур по работам

С.Г. Петрова. 10

1.4. Современное состояние вопроса о происхождении и распространении домашних кур. 15

2. ИСТОРИЯ КУРОВОДСТВА В РОССИИ. 16

2.1. Археологические и исторические свидетельства. 16

2.2. Краткая история развития отечественного птицеводства. 18 Глава II АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ГЕНОГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ A.C. СЕРЕБРОВСКОГО. 22

1. Проблема и методы геногеографии по A.C. Серебровскому. 22

2. Материалы и методы. 27

3. Описание генов, используемых A.C. Серебровским для характеристики исследуемых популяций. 31

4. Кластерный анализ популяций домашних кур в 23-х регионах бывшего СССР по частотам 14-ти генов. 34

5. Сравнение частот встречаемости генов домашних кур в 23-х регионах бывшего СССР. 37

6. Параллелизм генов в отдельных регионах. 41

6.1. Армения. 41

6.2. Южный Дагестан. 44 6.3 . Северный Дагестан. 46

6.4. Северная Осетия. 48

6.5. Кабарда. 50

6.6. Балкария. 51

6.7. Восточная Башкирия. 52

6.8. Украина. 54

6.9. Россия. 56

6.9.1. Ветлужский р-он бывшей Нижегородской губернии. 56

6.9.2. Все исследованные регионы России. 56

7. Общие тенденции параллельного изменения частот генов на Кавказе, Украине и в России. 59

8. Явление параллелизма в изменении частот генов домашних кур на территории бывшего СССР. Сходство генетических особенностей некоторых старых отечественных пород кур с генофондом популяций беспородных домашних кур разных регионов бывшего СССР. 62

9. Заключение. 64 Глава Ш СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ У СТАРЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД КУР. 66

1. Материалы и методы. 66

2. Краткое описание морфологических признаков у кур, выбранных для исследования. 68

3. Сходство старых русских пород кур между собой, со средиземноморскими, азиатскими породами и О. §а11ш по морфологическим признакам. 75

4. Заключение. 77 Глава IV ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННОГО БИОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА СТАРЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПОРОД КУР. 79

1. Материалы и методы. 79

2. Сравнительный анализ старых отечественных, азиатских, средиземноморских пород кур и дикого вида & gallus по биохимическому полиморфизму белков яиц и крови. 80

3. Оценка степени сходства пород кур на основе использования признаков разного рода (дискретные морфологические, биохимические и молекулярные маркеры). 84

4. Заключение. 86 ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 88 ВЫВОДЫ. 92 ПРИЛОЖЕНИЕ. 94 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 128

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность проблемы. В настоящее время во всем мире уделяется огромное внимание сохранению биологического разнообразия, т.к. сокращение этого разнообразия грозит человечеству невосполнимой потерей многих как уже освоенных и используемых, так и потенциально ценных биологических ресурсов.

Сокращение генетических ресурсов сельскохозяйственных животных отрицательно отражается на эффективности селекции, а также на устойчивости животных к всевозможным возбудителям болезней и к стрессовым состояниям. Кроме этого, при сокращении породного разнообразия теряется ценный материал для изучения происхождения и эволюции домашних животных. Для последующего использования породы в селекции необходимо сберечь весь ее генофонд, поскольку мы не всегда знаем, какими именно генами или их сочетаниями определяются хозяйственно важные свойства данной породы и, тем более, что именно окажется полезным с появлением новых селекционных задач или с изменением технологических условий разведения.

При рассмотрении проблемы сохранения разнообразия домашних пород кур в России прежде всего следует привести статистические данные. Специалисты отечественного птицеводства считают, что в республиках бывшего СССР насчитывалось примерно 80 пород и разновидностей кур отечественного происхождения, созданных до 1917 г. Из них только две породы - орловская и павловская - получили широкое международное признание. Орловские куры внесены в английский, немецкий и американский стандарты пород кур, в американский каталог пород и разновидностей домашних птиц (The encyclopaedia..., 1921; Marks et al., 1966; British poultry standards, 1982; Somes, 1985).

Многие старые отечественные породы кур малочисленны, находятся на грани исчезновения, а некоторые и вовсе утрачены. Из 72 отечественных пород и популяций (банк данных Института общей генетики имени Н И. Вавилова РАН) к настоящему времени не сохранилось (или не найдено) 35, то есть сокращение генетических ресурсов составило почти 50%. В связи с этим изучение генетики редких и исчезающих отечественных пород кур, сравнение их с другими хорошо известными породами по морфологическим и

биохимическим маркерам, изучение происхождения этих пород как части истории отечественного птицеводства и культуры приобретает особую значимость.

Целью настоящей работы являлось изучение генетических особенностей 11 старых отечественных пород кур, исследование возможности их происхождения от местных беспородных кур и определение места этих пород в мировом генофонде пород кур.

В связи с указанной целью были поставлены следующие задачи:

1. Обобщение опубликованных и неопубликованных материалов A.C. Серебровского по геногеографии популяций беспородных кур, значительная часть которых сохранилась в Архиве РАН. Анализ генофонда популяций домашних кур 23-х регионов бывшего СССР на основе обобщенных нами результатов геногеографических исследований, проведенных A.C. Серебровским и его сотрудниками с 1926 по 1933 гг.

2. Составление морфологических характеристик 11 старых отечественных пород кур, некоторых хорошо известных старых пород кур азиатского и средиземноморского происхождения, а также основного предка домашних кур - вида Gallus gallus и сравнение этих характеристик между собой.

3. Сравнение старых отечественных пород кур с известными породами азиатского и средиземноморского происхождения, а также вида Gallus gallus по частотам встречаемости аллелей, контролирующих белки яиц (OY, G3, Gb, TF) и крови (ALB и EST-1).

Научная новизна. В работе впервые осуществлен комплексный подход к вопросам происхождения отечественных пород кур с использованием морфологических и биохимических характеристик, с привлечением данных по геногеографии популяций и пород кур. В результате проведенного нами анализа геногеографических исследований A.C. Серебровского и его сотрудников была предложена гипотеза, согласно которой распространение домашних кур из Азии в Европу проходило тремя разными путями, два из которых шли через территорию России.

Практическая и теоретическая ценность. Проведенный генетический мониторинг старых отечественных пород кур помогает выявлению важных в хозяйственном отношении генов и позволяет определить ценность генетических

ресурсов отечественного куроводства. Результаты работы вносят вклад в исследования филогенетических связей внутри рода Gallus, а также в исследования путей распространения домашней курицы из Азии по всему миру. Возможно, что эти исследования помогут пролить свет и на некоторые проблемы миграции и расселения разных народов по Евразийскому материку. Апробация работы. По материалам диссертации представлены и опубликованы тезисы на XXV международной конференции по генетике животных (Тур, Франция, 1996), на 12-ом международном симпозиуме "Современные проблемы генетики птиц" (Чехия, 1997), на 10-ой европейской конференции по птицеводству (Израиль, 1998). По теме диссертации опубликованы три статьи.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения; обзора литературы (I глава), посвященного истории происхождения и распространения домашних кур и истории куроводства в России; трех глав (II, III, IV), посвященных результатам использования геногеографического, морфологического и биохимического методов, каждая из которых содержит методическую часть, результаты исследования, обсуждение и заключение; общего заключения; выводов; приложения; списка литературы. Работа изложена на 135 страницах, иллюстрирована 43 рисунками и содержит 18 таблиц.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ

ДОМАШНИХ КУР.

1.1. Дикие предки домашних кур. Таксономическая классификация, географические ареалы распространения.

По современной классификации домашние куры относятся к отряду Куриных (Galliformes) семейства Фазаньих (Phasianidae). Отряд включает в себя четыре вида: Gallus gallus, Gallus lafayettei, Gallus sonnerati, Gallus varius, которые имеют определенные ареалы распространения.

1. Вид G. gallus или Красная курица джунглей (Red Jungle Fowl). Состоит из пяти подвидов: Gallus gallus gallus, Gallus gallus spadiceus, Gallus gallus jabouillei, Gallus gallus murghi, Gallus gallus bankiva (Delacour, 1989).

а). Подвид G. g. gallus распространен в Кампучии и близлежащих островах, Вьетнаме, за исключением крайнего севера, среднем и нижнем Лаосе и Восточном Таиланде. В северном Вьетнаме ареал G. g. gallus пересекается с ареалом подвида G. g. jabouillei. Ближе к югу территории обитания подвиды G. g. spadiceus и G. g. gallus вероятно разделены большим болотистым районом в центре Таиланда (Delacour, 1989).

б). Подвид G. g. spadiceus распространен на юго-западе южной провинции Китая Юнан, в Бирме, Таиланде, исключая восточную часть, на севере Лаоса, в Малайзии (кроме о-ва Калимантан) и на севере о-ва Суматра, и его ареал соприкасается с ареалами всех других четырех родственных подвидов (Delacour, 1989).

в). Подвид G. g. jabouillei распространен на самом севере Вьетнама и граничащих с ним территориях южного Китая, на о-ве Хайнань. Северо-западная часть ареала G. g. jabouillei пересекается с ареалом G. g. spadiceus (Delacour, 1989).

г). Подвид G. g. murghi распространен на севере и северо-востоке Индии: в нижних районах Гималаев от Южного Кашмира до Ассана. на севере и востоке Центральных Провинций; в Бангладеше. В Центральных Провинциях Индии ареал

G. g. murghi пересекается с ареалом G. soraierati. Здесь были обнаружены их гибриды. (Delacour, 1989).

д). Подвид G. g. bankiva распространен в южной части о-ва Суматра, на о-вах Ява и Бали (Delacour, 1989).

На самом деле вид G. gallus распространен практически на всех островах Тихого океана - от Филиппин до Новой Гвинеи, но, по мнению С.Г. Петрова, очень давно (около 8 тыс. лет назад) он был завезен туда человеком в прирученном состоянии и после одичал (Петров, 1941).

2). Вид G. lafayettei заселяет о-в Цейлон от уровня моря до 2400 метров на холмах, где есть достаточный растительный покров (Delacour, 1989).

3). Вид G. sonnerati заселяет северную и южную Индию вплоть до горы Абу на северо-западе и востоке по реке Годавари, центральную Индию (Delacour, 1989).

4). Вид G. varius заселяет о-в Яву и соседние о-ва: Мадура, Кангеан, Бавеан, Бали, Ломбок, Сумбава, Флорес, Алор. Живет в основном у подножия холмов (Delacour, 1989).

Наиболее фундаментальные работы по истории происхождения и распространения домашних кур принадлежат Ч. Дарвину и нашему соотечественнику, соратнику A.C. Серебровского, С.Г. Петрову. Поэтому мы посчитали необходимым ниже коротко осветить основные положения их трудов.

1.2. Изучение Ч. Дарвином происхождения и распространения домашних кур.

Первое фундаментальное исследование по истории происхождения и распространения кур было проведено Ч. Дарвином и изложено в книге "Изменение животных и растений в домашнем состоянии", опубликованной в 1868 году. Будучи сторонником монофилетической теории происхождения видов, единственным предком домашних кур он выбрал вид G. gallus, который в его время еще не подразделяли на подвиды. В качестве доказательств Дарвин использовал целый комплекс фактов и наблюдений, как собственных, так и других натуралистов, а именно: сравнение диких видов и домашних кур по экстерьерным признакам, повадкам, пению петухов, географическим ареалам распространения,

способности диких видов к приручению, а также анализ межвидовых скрещиваний и скрещиваний между домашними и дикими курами, исследование исторических предпосылок приручения диких кур (Дарвин, 1951).

В разделе "История домашних кур" своего труда Дарвин приводит некоторые даты, касающиеся времени одомашнения курицы. При этом он в основном ссылался на археологов и историков - своих современников, а также использовал литературные источники. Дарвин, в частности, отмечает, что в Ветхом Завете не упоминается о домашних курах. Ничего не говорится о них у Гомера и Гесиода (около 900 г. до н. э.), но упоминается у Феогниса и Аристофана, между 400 и 500 годами до н. э. Ему были известны изображения домашних кур на некоторых вавилонских цилиндрах VI-VII века до н. э. и на Могиле Гарпий в Ликии, около 600 г. до н. э. На основании этих фактов Дарвин заключает, что куры, видимо, попали в Европу одомашненными около VI столетия до н. э., а к началу христианской эры они распространились еще далее на запад, так как Юлий Цезарь во время своих военных походов обнаружил кур в Британии. Примерной датой приручения кур Дарвин считает 1400 г. до н. э. При этом он ссылается на своего современника м-ра Берча из Британского музея, который сообщил ему, что в китайской энциклопедии 1609 г., но составленной по более древним документам, говорится, что куры - западные животные и ввезены на восток (то есть в Китай) при династии, царствовавшей за 1400 лет до н. э. "Мы видим -, заключает Дарвин, -что китайцы в прежние времена считали родиной домашних кур Индию и Индокитай" (Дарвин, 1951).

1.3. Происхождение и распространение домашних кур по работам

С.Г. Петрова.

В XX в. наиболее основательно вопрос об эволюции и распространении домашних кур был рассмотрен С.Г. Петровым (сотрудником А.С. Серебровского) в докторской диссертации "Происхождение и эволюция домашней курицы", которую он защитил в 1941 году в Институте генетики АН СССР (сейчас ИОГен им. Н.И. Вавилова РАН). Являясь твердым сторонником Дарвина, он также исходил из

и

монофилетической теории происхождения домашних кур.

О времени приручения кур С.Г. Петров написал крайне мало. В частности, он считает дарвиновскую дату приручения домашних кур (1400 г. до н. э.) устаревшей и приводит более раннее свидетельство. Так, при раскопках древнеиндийского города Мохенджо Даро (современный Пакистан) были обнаружены останки кур, датируемые 3250 г. до н. э. Кроме этого, ссылаясь на цитату Энгельса о том, что приручение кур могло состояться в юго-восточной Азии на средней ступени варварства при первом появлении земледелия и оседлости, (что, по мнению С.Г. Петрова, имело место значительно ранее строительства больших городищ или образования больших государственных объединений) автор делает заключение, что приручение кур произошло ранее пяти тысяч лет тому назад. Оговариваясь, что прямых свидетельств этому нет, он приводит косвенные доказательства из жизни ряда племен юго-восточной Азии и Африки. По мнению автора, к африканским племенам куры попали из Египта и через европейских торговцев и колонизаторов. Племена центральной и восточной Африки, нильские народности, перешедшие к оседлости племена внутренних областей Малайского п-ва, папуасы Новой Гвинеи, даяки о-ва Борнео, полинезийцы о-вов Тихого океана, баттаки юго- восточной части о. Суматра в период знакомства с ними европейцев уже имели примитивное сельское хозяйство и содержали мелких млекопитающих (собаки, овцы, козы, свиньи) и кур. Этих животных и птиц объединяет легкая приручаемость и неприхотливость содержания (Петров, 1941).

Среди мотивов приручения кур древним человеком С.Г. Петров выбирает, по его мнению, самый важный - экономический, не принимая всерьез другие причины (разведение животных и птиц для отправления ритуальных обрядов, удовлетворения спортивных и эстетических наклонностей). С.Г. Петров считает, что переход животного из дикого состояния в домашнее очень сложен даже для такого легко приручаемого вида как Red Jungle Fowl