Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Селекционно-генетическая оценка резистентности крупного рогатого скота черно-пестрой породы

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

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Фролова, Зинаида Ивановна, Омск

/

Р

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СЕЛЕКЦИОННО - ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗИСТЕНТНОСТИ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ

06. 02. 01 - разведение, селекция, генетика и воспроизводство сельскохозяйственных животных

На правах рукописи

ФРОЛОВА ЗИНАИДА И

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук Н.М.Костомахин

ОМСК 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8

1.1. Гематологические и биохимические показатели крови животных, как тест их физиологического состояния 9

1.2. Лизоцим и его роль в неспецифической защите организма животных 19

1.3. Бактерицидная и общая гемолитическая активность сыворотки крови животных и их значение в характеристике неспецифического иммунитета 22

1.4. Т-и В-клеточный иммунитет - основа жизнедеятельности организма животных 25

1.5. Иммуноглобулины и их роль в гуморальном иммунитете животных 28

1.6. Наследственная обусловленность факторов иммунитета организма животных 32

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 40

3. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 43

3.1. Динамика специфического и неспецифического иммунного ответа телок в период активной иммунизации 43

3.2. Характеристика быков-производителей по показателям иммунитета их дочерей 54

3.3. Уровень иммунологической реактивности и показатели продуктивности у животных разной кровности по голштинской породе 78

3.4. Связь факторов иммунитета, естественной резистентности и хозяйственно полезных признаков у животных в процессе онтогенеза 102

4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 107

5. ВЫВОДЫ 116

6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 118

7. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 119

8. ПРИЛОЖЕНИЯ 138

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Изучение иммунологических характеристик у сельскохозяйственных животных является чрезвычайно важным в сельскохозяйственном производстве ведущих стран Запада. Этот вопрос актуален в целом для биологической науки, так как хорошо известно, что иммунологически реактивные животные лучше приспосабливаются к новой среде обитания, обладают лучшими воспроизводительными качествами и дают больше продукции [148, 171]. Известно, что повышение продуктивности влечет за собой нарушение обмена веществ при несбалансированном кормлении, увеличении количества заболеваний и удорожание селекционных программ [170]. По этой причине изучение иммунного статуса у сельскохозяйственных животных выходит на одно из первых мест.

Резистентность организма животных обеспечивается целым комплексом сложных защитных приспособлений. В прикладной биологии используется большое количество разных по сложности и достоверности методов по определению состояния естественной резистентности. В качестве основных характеристик иммунного ответа животных или их естественной резистентности являются клеточные и гуморальные факторы, которые представлены прежде всего Т- и В- клетками, а также рядом неспецифических факторов, включающих активность лизоцима, проперди-на, общую бактерицидную активность сыворотки крови и др. Все эти механизмы являются первичными барьерами на пути инфекции, без наличия которых невозможна нормальная жизнедеятельность организма [68].

В настоящее время в стране идет широкое использование генофонда скота импортных пород для скрещивания с местными породами. Данные литературы и наших собственных исследований подтверждают, что по-

месные животные, при очевидном увеличении продуктивных качеств, нуждаются в более оптимальных условиях кормления и содержания, что требует ведения углубленного селекционного анализа по адаптации тех или иных генотипов к экстремальным условиям эксплуатации.

Особенно важно оценить иммунологическую реактивность у животных на ранних этапах постнатального онтогенеза для отбора лучших особей и их дальнейшего воспроизводства [74].

Тема диссертации является составной частью научно-исследовательской работы, проводимой Омским государственным аграрным университетом "Разработка комплексной информационно-прогностической системы оценки иммунного статуса крупного рогатого скота с использованием ЭВМ для повышения резистентности стада" № Гос. регистрации 01.9.40.001039.

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы - установление генетической обусловленности иммунологических характеристик у крупного рогатого скота черно-пестрой породы в процессе онтогенеза.

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

- определить параметры резистентности у телят в процессе активной иммунизации и установить связи между изученными факторами;

- выявить изменчивость факторов иммунитета в зависимости от возраста животных и их происхождения, определить влияние наследственных факторов на уровень изученных признаков.

- установить связи между показателями иммунитета и хозяйственно полезными признаками у молодняка и взрослых животных.

Полученные результаты направлены на практическое использование факторов иммунитета.

Научная новизна. В хозяйственных условиях изучена иммунологическая реактивность крупного рогатого скота черно-пестрой породы, путем определения специфических и неспецифических факторов иммунитета, их динамики и связей в процессе онтогенеза с учетом происхождения подопытных животных. Определено наследственное влияние быков-производителей и кровности по голштинской породе на факторы иммунитета и хозяйственно полезные признаки у телок и коров-первотелок. Установлены связи между факторами иммунитета и хозяйственно полезными признаками.

Практическая значимость работы. Результаты исследований использованы при корректировке плана селекционно-племенной работы учхоза №1 ОмГАУ. Данные исследований введены в практику оценки быков-производителей по качеству потомства на Головном племпредприятии Федерального государственного унитарного предприятия "Омское".

Установлены популяционные нормы уровня специфических и неспецифических иммуноглобулинов сыворотки крови, а также иммунокомпе-тентных клеток различных классов для животных черно-пестрой породы в условиях Омской области.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы заслушаны и одобрены на заседаниях иммунобиологической лаборатории ОмГАУ (1995 - 1997 гг.), на межкафедральном совещании зооинженерного факультета ОмГАУ (1999 г.), на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ОмГАУ (1996-1997 гг.).

Публикация результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 6 научных статей.

Основные положения, выносимые на защиту.

- динамика показателей специфического и неспецифического иммунного ответа у телок в период активной иммунизации;

- влияние возраста и генетических факторов на уровень иммунологической реактивности телок;

- наследственная обусловленность факторов иммунитета и хозяйственно полезных признаков у крупного рогатого скота;

- связь факторов иммунитета, естественной резистентности и хозяйственно полезных признаков у животных в процессе онтогенеза.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, методики исследований, собственных исследований и их обсуждения, выводов и предложений. Материал изложен на 168 страницах машинописного текста, содержит 45 таблиц, 4 рисунка, 21 приложение. Список использованных источников литературы включает 176 наименований, в том числе 29 на иностранных языках.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Нормальная жизнедеятельность любого организма связана с наличием у него иммунной системы, которая характеризуется сложным взаимодействием ряда физиологических и конституциональных механизмов.

Основными характеристиками иммунного статуса животных являются клеточные и гуморальные факторы, которые представлены прежде всего Т- и В- клетками, а также рядом неспецифических факторов, включающих активность лизоцима, пропердина, общую бактерицидную активность сыворотки крови и др. Все эти механизмы являются первичными барьерами на пути инфекции, без наличия которых невозможна нормальная жизнедеятельность организма [22,68].

Клеточный иммунитет является основой резистентности при инфекциях, возбудители которых способны к внутриклеточному паразитирова-нию (туберкулез, бруцеллез, сальмонеллез). Антитела, введенные животным, дают защитный эффект только на ранних стадиях заражения [81]. Последующее развитие иммунитета (особенно к высоковирулентным штаммам) зависит от клеточных факторов.

Даже при инфекциях, вызванных токсическими возбудителями, возникающая устойчивость к заражению связана не только с проявлением антитоксинов, но и с развитием клеточного иммунитета.

Особую роль приобретает защита животных от вредного воздействия внешней среды [106, 107]. Формирование и проявление механизмов естественной резистентности, наряду с генетической обусловленностью, происходит под воздействием самых разнообразных факторов внешней среды, с которыми животные находятся в постоянном контакте. Эти факторы являются неспецифическими агентами и организм животных реагирует на них соответствующим образом. К числу факторов, под воздей-

ствием которых происходит формирование защитных сил организма, следует отнести условия кормления, содержание животных, степень эксплуатации, возраст животных, породную принадлежность и т. д.

1.1. Гематологические и биохимические показатели крови животных, как тест их физиологического состояния

Кровь - своеобразная жидкая ткань. Она состоит из плазмы (55 -60%) и взвешенных в ней форменных элементов - эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов (40 - 45%), которые можно отделить от плазмы при помощи центрифугирования.

Некоторое представление о размере деятельности и искажении функции органов кроветворения дает определение резистентности эритроцитов (РЭ).

Известно, что эритроциты подчинены законам осмоса: в гипертонических солевых растворах они сморщиваются, а в гипотонических набухают; если набухание очень значительно, то гемоглобин выступает из них в окружающую жидкость - происходит гемолиз.

Гемоглобин - это хромопротеид, в состав которого входят белковое вещество глобин (96%) и характерная простетичеекая группа, носящая название гем (4%), содержащая железо. Современными методами удалось установить, что белки гемоглобина крови различных животных качественно отличаются друг от друга. Установлено также качественное отличие гемоглобина зародыша и матери. Видовая специфичность гемоглобина обусловлена их белковыми компонентами. Молекулярный вес гемоглобина многих животных равен 68000 [110]. Использование современных физико-химических методов исследования дало возможность вскрыть особенности строения сложного белка, входящего в состав гемоглобина.

Структура эритроцита, по-видимому, представлена комплексом ге-мо- или гемолипостроматина, состоящего из строматина и рыхло связанного с ним гемоглобина. Гемоглобин в эритроците располагается в ячейках между белково-липоидными тяжами в виде беспорядочно ориентированных цилиндров.

В нормальных эритроцитах основная масса гемоглобина располагается по периферии клетки. Однако в эритроцитах с измененной формой наблюдается его перераспределение.

Лейкоциты имеют сложную структуру, подобную эритроцитам. Сложность строения и разнообразие различных форм лейкоцитов затрудняют их дифференцирование, особенно в патологических случаях. Поэтому изучение лейкоцитарной формулы необходимо начинать с нормальных препаратов, переходя к патологическим.

Лейкоцитарная формула состоит из нейтрофилов, моноцитов, лимфоцитов, эозинофилов, базофилов.

Нейтрофилы - круглые клетки величиной от 9,5 до 14,3 микрона . В зависимости от возраста клетки, формы и степени окраски ядра нейтрофилы разделяются на четыре самостоятельных класса (миелоциты, юные, палочкоядерные, сегментоядерные).

Основной функцией нейтрофилов является защита организма от ин-фекционно-токсических воздействий [76]. Нейтрофильные лейкоциты являются активными фагоцитами. Их способность захватывать и переваривать впервые показана И. И. Мечниковым и в дальнейшем подтверждена в многочисленных опытах по отношению к самым разнообразным микроорганизмам [108].

По данным П.А.Емельяненко с сотрудниками [84], фагоцитарная активность нейтрофилов и моноцитов впервые отмечалась у плодов телят 3-месячного возраста и равнялась 11,00 + 0,69 и 9,00 + 0,63% соответ-

ственно. У новорожденных телят до приема молозива соответствующие значения фагоцитарной активности были 36,50 + 2,78 и 42,50 + 3,85%, а у подсосных телят через три дня после рождения - 64,00 + 2,64 и 52,50 + 2,34% соответственно.

Аналогичные данные приводит в своих исследованиях М.А.Воловенко [25] и указывает, что у новорожденных телят защитные силы в основном представлены клеточными факторами и в очень незначительной степени гуморальными. Исследования, проведенные на свиньях и кроликах [44] показали, что у молодых животных система клеточного иммунитета превалирует над гуморальным. П.Н.Никоноров [107] установил, что у черно-пестрых телят процент активных нейтрофилов с 1- до 20-дневного возраста увеличивался в 2,05 раза, средняя поглотительная способность одной клетки - в 1,23 раза.

Моноциты - наиболее крупные клетки белой крови. Их величина колеблется от 12 до 20 микрон и более [76]. Ядро очень изменчивых контуров, обычно располагается эксцентрично. При цитохимическом исследовании в цитоплазме постоянно определяются РНК, дегидрогеназы, небольшие количества кислой фосфатазы, полисахаридов, пероксидазы и цитохромоксидазы.

Моноциты обладают способностью к самостоятельному движению. Их способность к перемещению значительно более выражена, чем у лимфоцитов. Как указывалось выше [84], моноциты относятся к активным фагоцитам крови. Благодаря амебоидной подвижности они легко проникают в очаги воспаления, где вместе с гистиоцитами выполняют защитные функции путем фагоцитоза не столько бактерий, сколько продуктов распада клеток и тканей.

Лимфоциты имеют круглую форму. Величина их колеблется от 4 до 26 микрон, иногда и больше [76].

Лимфоциты обладают способностью "выбирать" определенную форму иммунного ответа на внедрение того или иного антигена. Этот выбор обеспечивается сложными процессами, происходящими в лимфоид-ной ткани, а именно дифференцировкой клеток, несущих иммунологическую функцию и их межклеточными кооперациями [60].

Лимфоциты в массе рециркулируют по кругу "кровь - лимфатические узлы - лимфа - кровь". Указанный путь большинство лимфоцитов совершает многократно на протяжении одних суток, а в течение своей жизни (100 и более дней, хотя часть лимфоцитов исчезает из крови в первые 3 - 4 дня) много десятков и даже сотен раз (Х.Дидерхолм, Ж.Лити, Ж.Гоуенс и др.).

Ж.Хелл вычислил, что в оттекающей лимфе лимфатического узла весом 1 г появляется 3 х 106 лимфоцитов в час; 12% лимфоцитов крови, протекающей через лимфатический узел, мигрирует в него. Эти данные важны, так как они подтверждают, что рециркуляция лимфоцитов, доказанная у крыс многими исследователями, происходит и у других видов животных.

Большой фонд лимфоцитов постоянно циркулирует по костному мозгу, селезенке, лимфатическим узлам, бляшкам Пейера и другим очагам лимфоидной ткани через посредство крови и по лимфатическим сосудам (Ж.Лутит).

Предложено большое количество классификаций лимфоцитов. Наиболее распространенной из них является классификация лимфоцитов по их размерам (Д.Йорк). Согласно этой классификации, выделяют малые лимфоциты (диаметр 6 - 9 мк), средние (диаметр 10-14 мк) и большие (диаметр более 14 мк). Большинство циркулирующих лимфоцитов относится к группе малых. Большие лимфоциты в физиологических условиях

в крови не встречаются. Очевидно, размер клетки во многом определяется ее зрелостью.

Функция лимфоцитов тесно связана с процессами иммуногенеза. Существует определенный параллелизм между способностью лимфоцитов вырабатывать антитела и количеством РНК в их цитоплазме. Но лимфоциты не только вырабатывают антитела. Они также обладают способностью к адсорбции циркулирующих в крови антител. Мигрируя в ткани, лимфоциты доставляют антитела к очагам воспаления. Процесс освобождения антител из лимфоцитов регулируется глюкокортикоидами.

Лимфоциты также обладают и антитоксической функцией. Они могут адсорбировать и инактивировать токсины самого разнообразного происхождения (бактериальные, всасываемые в кишечнике, образующиеся при распаде тканей в результате воспаления и т. д.).

Количество лимфоцитов в крови закономерно изменяется при многих патологических процессах.

Участками образования лимфоцитов и лимфоидных клеток служат центры раздражения фолликулов лимфатических узлов. Кроме того, лимфоциты могут образовываться в мальпигиевых тельцах селезенки, лимфоидных ско�