Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Использование иммунной и популяционной генетики в совершенствовании айрширского скота Карелии

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

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Максимова, Людмила Рудольфовна, Новая Вилга

Л / ;

П/! *

КАРЕЛЬСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ОПЫТНАЯ СТАНЦИЯ

На правах рукописи МАКСИМОВА Людмила Рудольфовна

м-

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИММУННОЙ И ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ АЙРШИРСКОГО СКОТА КАРЕЛИИ

л

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 06.02.01. - разведение, селекция, генетика и

воспроизводство сельскохозяйственных животных

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук Л.П.Шульга

кандидат сельскохозяйственных наук А.С.Спящий

п. Новая Вилга, 1999 г.

- г -

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6

1.1. Генетическое улучшение молочного скота на принципах крупномасштабной селекции 6

1.2. Оценка селекционной ситуации в популяциях молочного скота 15

1.3. Моделирование селекционных процессов с целью повышения генетического потенциала 25

1.4. Использование иммуногенетических маркеров для повышения эффективности разведения по линиям и точности оценки быков-производителей 33

1.5. Аллелофонд пород крупного рогатого скота как дополни-

- * •

тельный источник информации, при разработке селекционных программ 39

1.6. Перспективное планирование и разработка долгосрочных программ разведения молочного скота имитационными методами 46

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 55

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 57

3.1. Эффективность чистопородного разведения айрширского скота в Карелии 57

3.2. Генетическая структура популяции по антигенным факторам крови 69

3.3. Характеристика аллелофонда В-системы групп крови чистопородных айрширских стад 77

3.4. Маркирование структурных единиц популяции аллелями

групп крови 84

3.5. Интеграция методов иммуногенетики в программу селекции айрширского скота Карелии 96

3.6. Оптимизация программы селекции в популяции айрширского скота Карелии 100

ВЫВОДЫ ИЗ

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 117

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 118

ПРИЛОЖЕНИЯ ~ 140

- 3 -ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Используемые в недалеком прошлом, а зачастую, и в настоящее время, методы племенной работы с крупным рогатым скотом базируются в значительной мере на практическом опыте селекционеров и их интуиции. Основные организационные принципы селекции при этом - "лучшее с лучшим дает лучшее" (при подборе) и "опираясь на достигнутое получить более совершенное" (при отборе). Академик А.Овсянников (1976) справедливо заметил, что "зоотехники используют, к сожалению, те методы, которые разработаны на основе научных представлений сравнительно отдаленного времени или являются простым обобщением успешной деятельности в прошлом".

В период перехода к рыночной экономике условия хозяйствования зачастую оказывают свое негативное влияние на выбор методов племенной работы, сводя их к более примитивным и упрощенным, на первый взгляд, менее затратным.

Классик селекционной науки И.Иоганесон 30 лет назад писал: "Требования рынка, которые в значительной степени определяют направления продуктивности, время от времени, а иногда и через короткие его промежутки, изменяются. Между тем сколько-нибудь значительное улучшение продуктивного типа животных путем племенного подбора может быть достигнуто только через несколько поколений, поэтому животноводы не могут следовать за столь быстро изменяющимися требованиями рынка, они должны руководствоваться наиболее длительной тенденцией. В этом случае важно ее определить".

В начале 60-х годов приоритетным направлением развития животноводства в Карелии стало разведение айрширской породы скота,

с этой целью интенсивно завозили племенной молодняк и быков-производителей этой породы из Финляндии. Были созданы собственные репродукторы чистопородного скота, в широких масштабах велось поглотительное скрещивание с местными породами - холмогорской, бурой латвийской и другими. В 1991 г. средняя продуктивность в стадах айрширского скота в Карелии приблизилась по надою к 4000 кг молока с ЩЩ 3,9%, уступая по этим показателям только хозяйствам Московской и Ленинградской областей.

Сегодня, по общеизвестным причинам, животноводство республики, как и всей страны, по своим показателям оказалось отброшенным, как минимум, на полвека назад. Поэтому сейчас актуальна задача сохранения генетического своеобразия и повышения продуктивного потенциала айрширекой породы Карелии на основе интегра-

и и

ции методов селекции, в частности, популяционнои и иммуннои генетики.

Цель и задачи исследований. Цель работы - разработка оптимальной программы селекции айрширского скота на основе интеграции методов популяционной и иммунной генетики с учетом конкретных условий ведения животноводства в Карелии.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- изучить динамику количественных и качественных показателей чистопородных стад в активной части популяции;

- дать характеристику антигенной структуры групп крови чистопородного маточного поголовья и быков-производителей;

- исследовать аллелофонд конкретных стад и его селекционно-генетические параметры;

- провести иммуногенетическое маркирование основных линий в генеалогической структуре популяции;

- осуществить имитационное моделирование программы селекции айр-

широкого скота с включением в нее иммуногенетических параметров.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые дана комплексная оценка селекционной ситуации в активной части популяции айрширского скота республики на основе анализа ее количественных и качественных характеристик.

Впервые получены данные по аллелофонду айрширского скота на популяционном уровне, разработаны принципы генетического маркирования по группам крови при разведении по линиям, осуществлена интеграция иммуногенетических параметров в программу селекции.

Практическая значимость. Разработана оптимальная программа селекции айрширского скота на перспективу в конкретных условиях ведения отрасли животноводства. В результате проведенных исследований появилась возможность осуществлять разведение по линиям под иммуногенетическим контролем. Разработанная программа селекции позволяет использовать параметры оптимального варианта при планировании селекционных мероприятий в хозяйствах, разводящих айрширскую породу скота.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- характеристика основных количественных и качественных показателей активной части популяции айрширского скота в динамике;

- анализ структуры чистопородных стад и контингента используемых быков-производителей по антигенным факторам крови;

- использование аллельных форм групп крови при генетическом маркировании в процессе линейного разведения;

- программа селекции айрширского скота на основе интеграции методов иммунной и популяционной генетики.

- 6 -

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Генетическое улучшение молочного скота на принципах крупномасштабной селекции

В практике животноводства применяется несколько методов выведения новых пород, которые А.Овсянников (1969), с учетом используемых методических подходов, подразделил следующим образом: выведение заводской породы без применения межпородного скрещивания; выведение пород путем скрещивания; выведение новых пород на основе объединения двух или нескольких заводских пород. Как считает академик Н.Дмитриев (1981), использование иностранных пород для создания новых отечественных может быть разделено на два приема: 1) перенесение породы в новые эколого-экономические условия и разведения ее только в чистоте; 2) перенесение породы в новые эколого-экономические условия только для скрещивания ее с животными местных пород. О том, что эти два приема тесно связаны между собой говорит опыт выведения одноименных национальных пород с использованием импортных животных (голштинских, черно-пестрых, швицких и др.), где применялись одновременно два приема - чистопородное расширенное воспроизводство потомков импортных животных, плановое поглотительное (с возможным переходом во II, III и IV поколениях на воспроизводительное) скрещивание с животными других пород. С учетом эколого-экономических условий Северо-Запада России, в том числе и Карелии, в едином процессе породообразования отечественной айрширской породы использовались одновременно методы чистопородного разведения и планового скрещивания с малопродуктивным низкокровным скотом черно-пестрой, остфризской, холмогорской, бурой латвийской и других пород на основе планов, рекомендаций и программ, разработанных ВНИИГРЖ и

координируемых Советом по племенной работе с айрширекой породой скота (Дмитриев Н., Иванов К., Осипенко Г., Бойков Ю., Кириллова А., 1974; Дмитриев Н., Осипенко Г., Бойков Ю., 1978; Бойков Ю., Васильева Е., Осипенко Г., Борисов Б., Розов В., 1981; Бойков Ю., Васильева Е., Донских К., Осипенко Г., 1991).

Система разведения и использования айрширского скота в нашей стране носит многоцелевую направленность, основные ее методы, цели и задачи отражены в таблице 1 (Бойков Ю., 1975; 1985).

Таблица 1

Система разведения айрширского скота

|Метод разведения

Ь

Цель и задачи

1-1

Область, республика

Чистопородное разведение

Поглотительное и воспроизводительное скрещивание с низкокровным холмогорским, чернопестрым, ярославским и бурым латвийским скотом

Поглотительное (в двух поколениях) с палево-пестрым и красным горба-товским скотом с переходом в Р2 на разведение "в себе" или переменное скрещивание

Увеличение поголовья, создание племенной базы, обеспечение товарных стад высококлассными быками-производителями

Повышение жирномолочности, улучшение качества вымени, создание большого массива чистопородного айрширского скота, выведение новой породной группы

Создание товарных стад для крупных молочных комплексов и высокомеханизированных ферм

Ленинградская, Московская, Вологодская, Новгородская области, Карелия и Коми республика

Ленинградская, Новгородская и Вологодская области, Карелия и Коми республика

Пензенская, Курская, Калининская, Тульская, Воронежская, Рязанская и Владимирская области, Мордовия и Татария

В общем виде она представляет собой комплекс зоотехнических, экологических и организационно-хозяйственных мероприятий, направленных на совершенствование хозяйственно-полезных качеств животных в конкретных условиях разведения.

Крупномасштабная селекция предполагает ведение племенной работы с породой по единой селекционной программе: централизованный отбор, выращивание и оценку быков-производителей по качеству потомства и накопление глубокозамороженного семени от них; максимально интенсивное дифференцированное использование производителей породы; применение ЭВМ в племенном учете, эффективное использование результатов в селекции; централизованное руководство всей системой селекционно-племенной работы с породой.

Как отмечал Ю.Бойков (1981), с некоторой условностью, структуру современных заводских пород можно представить как соподчиненную модель с прямой и обратной связью. При этом в породе различаются узко селекционная и генеалогическая структуры, первая представляет собой пирамиду, вторая - разветвленное дерево. Обе эти структуры взаимосвязаны, для селекционной характерна интенсивная миграция ценных генотипов сверху вниз и значительно более медленная в обратном направлении; генеалогическую характеризует тесная взаимосвязь составляющих элементов, более мелкие являются частью более крупных.

Для организации рациональной селекционной работы с популяцией молочного скота необходимо иметь определенную структуру соотношения поголовья коров в хозяйствах разного назначения. По мнению Н.Стрекозова (1991), это соотношение должно быть следующим: в племзаводах должно содержаться 3%, в племсовхозах - 5%, в хозяйствах по оценке генотипа производителей - 12%, в товарных

стадах - 80% коров. В соответствии с этим должно быть дифференцировано использование быков-улучшателей: в племзаводах 5% лучших с эффектом по выходу молочного жира +33 кг и более, в племхозах - лучших из 10% оцененных быков с превосходством 28 кг и более, в хозяйствах по оценке генотипа быков - на 50% стада коров лучших из 20% поголовья быков с улучшающим эффектом +22 кг и более. Сперма остальных улучшателей используется в товарных стадах и обеспечивает увеличение надоев на корову на уровне 80...100 кг молока. Н.Дмитриев и Ю.Бойков (1989) считают, а практика и научные исследования подтверждают, что в породе не менее 10% коров должны находится в племенных хозяйствах, сейчас же их доля не превышает 5%. Кроме того, в племхозах нет достаточного поголовья коров, отвечающих сегодняшним требованиям матерей быков. Наиболее быстро эту проблему можно решить следующим образом. Во-первых, создать в кавдой породе на базе ведущих племенных заводов донорские стада или фермы коров с продуктивностью не менее 9...10 тыс.кг молока, жирностью и белковостью молока не ниже стандарта породы, и пункты трансплантации эмбрионов. Во-вторых, созданием быкопроизводящих стад-репродукторов на основе закупки за рубежом эмбрионов от выдающихся животных. По мнению ученых, такой путь экономически более рационален, чем только импорт племенных животных. Например, для создания в Ленинградской области совместно с английской компанией "Примьер Лимитедм стада голштинского скота с генетическим потенциалом свыше 10 ООО кг молока необходимо ежегодно покупать по 250 эмбрионов стоимостью 897 инвалютных рублей (в ценах 80-х годов) за одну стельность. При гарантированной 55% приживляемоети эмбрионов (123 тыс. инвалютных рублей на закупку) можно получать по 68 бычков и телочек с высокой племенной ценностью. На эту же сумму

можно закупить только 35 голштинских бычков с продуктивностью матерей около 7500 кг молока жирностью 3,8%.

Техника трансплантации эмбрионов с учетом реализации возможностей суперовуляции у коров может расширить влияние матерей на скорость генетического прогресса (Григорьев Н., Голубев А., Платов Е., 1980; Kalm Е., 1988; Schafer В., 1989; Nicholson Н., 1989; Wilson R., 1990; Kunzi N, 1990) но, как считает V.Ducrocq (1990), не может сравниться с генетическим улучшением за счет использования быков в искусственном осеменении, когда от каждого производителя получают до 10000 потомков в год. Во Франции стоимость одной стельности при пересадке зигот равна 1500 франкам (цена 1500 литров молока), т.е. генетический уровень донора должен гарантированно превышать уровень реципиента минимум на 1500 кг молока. Чтобы затраты на пересадку окупились за 3 года, донор должен иметь превосходство по продукции полезных веществ в молоке не менее 108 кг, на основании чего делается вывод, что пересадка эмбрионов не может конкурировать с широким использованием быков-улучшателей.

В Финляндии разработана и реально начала работать е 1993 года программа ASMO, в основе которой - интенсивное использование метода трансплантации эмбрионов айрширских коров. Для этих целей выделяются коровы-доноры с высоким содержанием белка в молоке при максимально низкой ЩЖ, аналогичные требования предъявляются по материнской линии к быкам-производителям, эмбрионы пересаживаются реципиентам для получения потомства с повышенным уровнем белковомолочности. Животноводство Финляндии всегда отличалось самым высоким уровнем селекционной работы среди стран, разводящих айрширский скот. Так, в 1985пна родине айрширского скота в Шотландии, искусственным осеменением было охвачено лишь

39% маток, 67% - в Англии, в то время как в Финляндии - 99%. Процент коров, осеменяемых спермой оцененных быков, соответственно, был равен 5, 18 и 60 (Leitch J., 1986). За последние 30 лет средний надой в этой стране возрос на 2100 кг, примерно половина этого прироста обусловлена наследственными факторами -генетический тренд составил около 48 кг молока на корову в год.

Наивысшие показатели продуктивности животноводства, в том числе и по айрширской породе, в нашей стране были достигнуты в 1991-1992 годах. В таблице 2 представлены данные продуктивности в лучших стадах породы с начального периода их формирования до достижения наивысших показателей (Дмитриев Н., 1982; Бойков Ю., Васильева Е., 1993).

Таблица 2

Продуктивность ведущих племенных стад породы

I-1-

I I Год

Хозяйство 1967 1979 1992 I

коров, надой, |мдж, коров, надой, коров, надой, |ЩЖ,1

гол. кг 1 % гол. кг 1 % гол. кг | % 1 j........... I

Конный I ( 1 1

завод N1 300 3804 14.36 748 5083 |4.20 671 4885 |4.35|

К-з им. 1

Владимира 1 1

Ильича 42 3859 14.04 369 5392 |4.15 279 5377 |4.20| 1 I

ГППЗ "Смена" — - 1 - 433 5137 14.26 578 6055 1 1 14.47;

ГПЗ "Новола- 1

дожский" 462 3711 14.41 817 4568 |4.34 729 5341 |4.15|

ПС "Мыслин- i

ский" 69 3406 14.17 1200 4117 14.18 1340 4902 |4.22

ГПЗ "Сорта- I

вальский 592 3678 14.26 680 4605 ¡4.22 617 4757 |4.35

В основных зонах разведения молочного скота животные айр-ширской породы уступают по удою только черно-пестрой породе Ленинградской области, но превосходят ее по жирномолочности. В Московской области больше, чем от айрширского скота, надаивают только от голштинов. Однако по продукции молочного жира им нет конк�