Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Цитогенетический контроль в эколого-генетическом мониторинге при крупномасштабной селекции

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Цитогенетический контроль в эколого-генетическом мониторинге при крупномасштабной селекции"

Б ОД

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Красноярский государственный аграрный университет

На правах рукописи

Кригер Наталья Владимировна

ББК 45.28+46. 31

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ В ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКОМ МОНИТОРИНГЕ ПРИ КРУПНОМАСШТАБНОЙ СЕЛЕКЦИИ

I Специальность 03.00.16 - экология 03.00.15 - генетика

Автореферат

шсертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственный наук

Красноярск - 1994

Рабата выполнена в Красноярском государственном аграрном университете

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

профессор КГАУ Б. М. Романова

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

В. М. Борисов

кандидат сельскохозяйственны наук, профессор КГАУ Б. С.Флоренсова

Ведущая организация: Алтайский государственный

аграрный университет

Защита состоится ноября 1994 года на заседани

специализированного совета Д 120.45.01 по защите докторски диссертаций на соискание ученой степени доктора наук пр Красноярском государственном аграрном университете по адре су: 660049, Красноярск, проспект Мира 88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета

Автореферат разослан октября 1994 года

Ученый секретарь специализированного совета доктор сельскохозяйственных наук

Р. М.Бабинцева

- 3 -

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ВВЕДЕНИЕ

иссертационная работа представляет собой обобщение экс-нтальных материалов, полученный автором в процессе вымя плановых научно-исследовательских работ кафедры Гене-и биотехнологии Красноярского государственного агроуни-вта, в период с 1988-1993 гг.. Исследования проводились ак "Межвузовской отраслевой научно-технической программы енствования стад молочного скота" на период 1991-1995 и по заказу Краевого Управления сельского хозяйства а хоздоговорной тематики "Система аколого-генетического пя а племенном молочном скотоводстве края". КТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Коренная реконструкция существующих и не новых пород с высоким генетическим потенциалом про-«ости и устойчивости к заболеваниям нуждается а постоян-элого-генетическом контроле.

злостный подход к генотипу и фенотипу и к самому процес-5ора ориентирует на изучение динамики не одного отдельно э показателя, а комплекса признаков. Современный уровень ия науки позволяет использовать в системах эколого-гене-эго мониторинга в качестве прогностической тест-системы-ние хромосомного аппарата. Не менее важное значение име-лиэ мутаций, возникающих в кариотипах животных, ирокий спектр нарушений кариотипа а ряде случаев может (актором риска при реализации крупномасштабных программ <тором генетической эрозии популяций.

нмические и биологические агенты, вступая в непосредс-й: контакт с организмом животных, могут аккумулироваться а вызывать нарушения в структуре хромосомной ДНК, приао-отклонениям в функционировании клетки, органа, и всего эма. Наряду с индуцированными, а популяциях возникают я случайного происхождения. Такие мутации представляют сть распространения при гетерозиготном носительстве.

Для предотвращения распространения мутационного а популяциях используется цитогенетический мониторинг, яющий оперативно и точно контролировать этот процесс, популяциях крупного рогатого скота а процессе длитель-элюции и разведения в скрытой форме накоплен груз вред-гаций. В условиях крупномасштабной селекции они могут

быстро распространяться. Поэтому особую актуальность приобре тает выявление а кариотипе племенных животных аберраций хра мосом и других проявлений кариологической нестабильности, не гатиано влиявших на селекционный процесс и выражающихся в на рушении воспроизводительной функции, аномалиях, болезнях и т. п.

В Красноярском крае ведется работа по созданию Сибирског типа красно- и черно-пестрого скота с использованием генофонд голштинской породы. Цитогенетическая паспортизация быков племенных животных с позиций отбора наиболее перспективных ге нотипов является актуальной.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.Цель работы заключалась в раз витии и внедрении цитогенетического мониторинга программ крупномасштабной селекции, реализующейся в Красноярском крае, основу которой заложена гибридизация пород разного экогенеза.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1- кариологическая паспортизация быков племпредприятий ( анализом родословных для всех случаев отклонений кариотипа □ стандарта вида);

2- изучение уровня хромосомной нестабильности разных ли ний и генотипов а пределах популяций;

3- исследование голштинских линии, на предрасположенное! к лейкозу, в ходе адаптации к экологическим условиям края;

4- использование методики сестринских хроматидных обмене в качестве тест-системы при лейкозе в племенных популяциях;

5- проведение скрининга интенсивности сестринских хрома тидных обменов со стадией развития заболевания .

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Впервые в Красноярском крае прове ден цитогенетический скрининг быков-производителей, используе мых на племпредприятиях. Были выявлены и исключены из разве дения животные, имевшие по результатам исследований опреде ленный спектр нарушений кариотипа. Впервые установлено, чт голштинские линии, эксплуатирующиеся в крае имеют достоверь отличающийся уровень хромосомной нестабильности, гибриды пер вого поколения - П, по сравнению с другими генотипами, имес наиболее высокий уровень хромосомной нестабильности. У голи тинских гибридов в экологических условиях Красноярского кре проявилась разная предрасположенность к лейкозу в зааисимост от их линейной принадлежности.

а оценки состояния животных в инфицированных лейкозом <ях предложен тест сестринских хроматидных обменов. Почто интенсивность СХО коррелирует со стадией лейкозной <ации.

ОПТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Результаты, полученные а ¿следования, используются для оценки и отбора быков на цприятиях, для организации мониторинга за частотой и хромосомных мутаций в племенных популяциях крупного

3 скота, включены в краевой план селекционой племенной Полученные результаты используются в ходе преподавания

;а "Селекционно-ветеринарная генетика" и общего кур-ринарная генетика" на ветеринарном и зооинженерном фа-зх.

1Р0БАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации обсуждались

4 Всесоюзном симпозиуме с международным участием "Им-ля репродукции"(г. Киев, 1990г.), на Всесоюзной конфе-

по сельскохозяйственной биотехнологии(г. Целиноград, ), на региональной научно-технической конференции "Мо- аграрному производству"(Красноярск, 1991 г.), на 4-м аи-семинаре по проблемам селекции с.-х. животных на ус-гть к болезням, повышению резистентности (Сумы, 1992 вгодно на итоговых научно-технических советах Краснояр-правления сельского хозяйства (1989-1993 гг.). УБЛИКАЦИИ. Материалы диссертации опубликованы в И на-аботах.

ТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на 117 ах машинописного текста, содержит 7 таблиц, иллюстри-24 фотографиями, 3 рисунками. Работа состоит из введе-зора литературы, материалов и методики исследований, атов исследований и их обсуждения, заключения, выводов жения. Библиографический список включает 160 наименова-том числе 50 работ иностранных авторов.

ДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ. В первой главе дан обзор литературы по ой проблеме, определен круг решаемых вопросов, которые ствувт целям и задачам исследования.

оспроиэводство животных в современных условиях базиру-использовании искуственного осеменения, что неизбежно т к значительному сокращению числа производителей. В ате не только увеличивается влияние отдельных произао-

- в -

дителей на повыаение продуктивности, но я возрастает опасност аирокого распространение скрытых генетических дефектов, носи теляыи которых могут быть некоторые из них.

В племенной работе очень часто наблюдается ввод в попу ляцию новых животных, например импорт производителей, дл прилития крови а местную популяцию. В результате происходи изменение генных частот. В популяцию могут быть введены н только желательные гены, но и такие, которые обуславливаю аномалии, снижение жизнеспособности. В условиях крупномаса табной селекции во втором поколении одного такого производи теля генетический дефект можно встретить у нескольких тыся потомков.

В современном животноводстве важнейшими проблемами явля ются повышение жизнеспособности молодняка, продление сроко эксплуатации взрослых особей с сохранением их высокой продук тивности и воспроизводительной функции. Это связано1с физиоло гическими особенностями крупнго рогатого скота, который отли чается малоплодием, продолжительными интервалами между поко лениями. Не подвергая сомнению целесообразность интенсивного использования выдающихся быков-производителей, показывающи наивысшие результаты при оценке по продуктивности потомства не следует выпускать из поля зрения, что при ограничении и числа, генетическая структура и разнообразие генотипов в по пуляциях сужается. В этих условиях, даже при использовани короткого ротационного цикла линий, нет гарантий, что отсутст вует опасность сужения генофонда и депрессивных состояний.

К сожалению, используемые сейчас методы проверки по ка честву потомства не дают полной информации о генотипе, осо бенно о дефектах хромосомных наборов. В таких условиях, чтоб не допустить массового распространения наследственной патоло гии, необходим контроль генотипов быков. Внутрилинейное раз ведение с применением умеренного или близкого инбридинга племенных хозяйствах дает возможность не только стабилизиро вать ценные продуктивные качества предка путем накопления ег доминантных аллелей, но и проверить на носительство скрыты вредных рецессивных аллелей, определить мутационный груз по роды и популяции. И поэтому цитогенетический подход, выбранны нами,является одним из основных при решении кардинальных об щегенетических и экологических проблем.

[тогенехический мониторинг позволяет оперативно и точно [ировать давление экологических нутогенных факторов и аты селекции. Создается возможность определения часто-рактера нарушений отдельных хромосом, изучения карио-кой изменчивости а природных популяциях и ее роли а ении адаптации на популяционном уровне, закономернос-роэаолюции кариотипа в ходе селекции, орой главе описаны материалы, объект и методы исследо-используемые а работе.

следования проводились на племпредприятиях "Красноярс-"Хакасское",а также в популяциях крупного рогатого племенных хозяйств ПНС "Селекция" Красноярского торые являются базовыми по созданию сибирского типа естрого скота а период с 1989 по 1993гг. ьектом изучения были быки-производители и материнское ье племенных стад . В исследуемые группы были включены в,относящиеся к наиболее распространенным линиям голш-э черно-пестрого и симментальского скота . Исследо-

0 лейкозу выполнялись на массивах животных голштинских у симментальской породы. СХО определяли у животных с

эй контаминацией на разных стадиях развития процесса, ьные группы формировались по принципу аналогов. ДлЬ кия исследований, посвященных лейкозу, использовались э. прошедшие тщательное клиническое обследование. При нии статистических исследований использовались матери-геринарного учета и результаты диагностики РИД на лей-эвой ветеринарно- бактериологической лаборатории, гериалом для исследования хромосом крупного рогатого гсужили культуры клеток лейкоцитов переферической кро-

«готовление препаратов метафаэных хромосом из лимфоци-зи осуществляли по методу Р. Б. МоогЬеас! .

1 рутинной окраски хромосом использовали азур-П-эо-сраску структурного гетерохроматина хромосом проводили ху, предложенному А.Башпег , Б-окраску препаратов осу-га с использованием трипсина по М. ЗеаЬПдЬБ. Дифферен-> окрашивание сестринских хроматид проводили методом "ласно методике 1ашшгг1.

<алиэ препаратов хромосом проводили на микроскопе Ле-

- а -

naval (Carl Zeiss Jena). Микрофотографирование и анализ СХО проводили на микроскопе Olimpus АН-2. Полученный материал обработан статистическими методами. 8 третьей главе рассматриваются основные результаты собственных исследований.

3. 1. Хромосомный контроль а племенном скотоводстве.

8 разделе 3.1 диссертации приводится анализ цитогенети-ческой аттестации быков- производителей ПО "Красноярское". Обследование прошли 105 животных голштинских линий: Рефлекшн Соверинг 198998.Силинг Трайджун Рокит 252803, Монтвик Чифтейн 95679, Роэейф Ситейшн 267150, Пабст Говернера 882933, Вис Бек Айдиал 1013415. В норме кариотип крупного рогатого скота включает 60 хромосом, из которых 58 - акроценрические аутосомы, убывающие по величине в непрерывном ряду, и 2 - субметацентричес-кие половые хромосомы: XX - у самок и XY - у самцов.

Половые хромосомы крупного рогатого скота хорошо идентифицируются, хотя линейные размеры Y хромосом у индивидуумов варьируют. Использование обычного метода рутинного окрашивания позволяет отличать в кариотипе крупного рогатого скота лишь субметацентрические X и Y хромосомы. Связано это с тем, что крупный рогатый скот, по сравнению с другими видами, обладает очень сложным хромосомным набором, содержащим акро-центрические аутосомы перекрывающихся размеров. Поэтому идентификация пар аутосом в кариотипе крупного рогатого скота аозможна только при использовании методов дифференциальной окраски.

В литературе имеются данные о цитогенетическом исследовании пуляций крупного рогатого скота в регионах Украины, Урала, где анализировались животные сычевской, костромской и Лебединской пород.

ПО результатам этих исследований было установлено, что породы существенно отличаются по спектру аномалий кариотипа. Такие исследования а Красноярском крае ранее не проводились, полученные результаты являются новыми. В Красноярском крае использование голштинских быков а системе племенного разведения началось сравнительно недавно, 10-12 лет назад, поэтому важно было провести обследование на начальных этапах внедрения голштинского генофонда, являющегося результатом иного экогенеза.

Изучение хромосомных наборов быков-производителей поз во-

гтаноаить, что у трех обследованных животных имеются эния от стандарта вида .

эдсчет числа хромосом показал, что кариотипы быка Ура-3445(линия Розейф Ситейшн 267150) имеет 59 хромосом с занием наиболее длинной субметацентрической хромосомы. ?ью дифференциальной окраски хромосом длинное плечо до-гльной субметацентрической хромосомы идентифицировали •ю хромосому, характерная особенность которой наличие I светлой полосы а центральной части, разделяющей ее на тактных блока позитивных полос. В проксимальной части зго плеча выделяются две узкие положительные полосы, положительная узкая бледная полоса отмечается а начале .ной половины хромосомы. Такая структура соответствует сромосоме, следовательно, кариотип быка Урагана 8445 юбертсоновскую транслокацию РТ1/29. Суть этого наруше-1ключается в том, что происходит центрическое слияние и двадцать девятой хромосомы и образуется одна субме->ическая хромосома с двумя неравными по длине плечами, »ган 8445 является гетерозиготным носителем РТ1/29. 1едует еще раз отметить, что транслокации не имеют како-> фенотипического изменения по сравнению с животными >ного кариотипа. Литературные данные свидетельствуют,что >ное деление клеток гетерозиготных носителей транслока->исходит а результате образования тривалентов, т.е.пос->м ориентации двух акроцентрических и сливающейся мето-[еской хромосомы таким образом, что даа акроцентрика (яются к одному полюсу, а метацентрик- к другому. Если не происходит, образуются нежизнеспособные зиготы, 1ием чего является снижение плодовитости у носителей жаций.

литературе имеются сообщения о выявлении трисомных и !ных эмбрионов, образующихся при осеменении короа спер-:ов-носителей транслокаций. С.Рорезси, изучая кариотипы (мплатационных эмбрионов, полученных при оплодотворении етерозиготным по 1/29 транслокации обнаружил, возмож-пояаления эмбрионов с несбалансированным набором хромо-1тывая соотношения гамет, образующихся у гетерозиготных гей робертсоновской транслокацииС1-я(-29-я); 29-я(1-я); 29-я+Т, 1-я+29-яЗ, видно, что 66.66Х из них имеют избы-

ток или недостаток генетического материала. Соответствен! этому должны быть эмбриональные потери. Фактически же выявл$ ется незначительное снижение воспроизводительной функции круг ного рогатого скота. Возможно, причина этого явления состоит избирательном оплодотворении - существовании элиминации гаме с несбалансированным набором хромосом.

Транслокация 1/29 хромосом наиболее часто обнаруживаете у красно-пестрого и палево-пестрого симментализированного скс та и практически отсутствует у черно-пестрого. Анализ происхоя дения быка-производителя Урагана 8445 соответствует этим да* ным,он по генотипу 1/2 симм. х 1/2 красно-пестрый голштино§ риз.

Анализ родословной Урагана 8445, выявил, что на племг редприятии содержится его отец Лестер 967, а также есть живот ные, которые являются братьями по отцу. Бык Лестер 967, заве зен а 1984 году в ПО "Красноярское" из ФРГ. Анализ ег*о кариот» па показал,что он не является носителем каких-либо хромосомнь аномалий, однако имеет низкую оплодотворяющую способносо спермопродукции. Исследование кариотипов потомков Лестера 96 выявило наличие животных,имеющих различные отклонения от ста* дартоа вида:корова Балалайка 8244 и Груша 8452 -полиплоиди» бык-производитель Ураган 8445 - носитель Робертсоновскс транслокации.

Сильный 8265 и Глобус 8459 имели низкую оплодотворяющз способность спермы. Анализ родословной указывает на то, чт все потомки Лестера 967, имевшие отклонения от нормы, являлис межпордными гибридами первого поколения - Нельзя искл! чить, что обнаруженные нарушения могут быть следствием несбг лансированности генома, сочетающего в равных долях наследи венную информацию двух разных пород.

Представители линии Монтвик Чифтейн 95676 быки-произве дители Венок 19 и Юрист 533 также имели аномальные кариотит

Венок 19 являлся носителем аномали, связанной с половы» хромосомами,у него был выявлен химеризм по половым хромосома» Все аутосомы этого быка были представлены акроцентрически» нормальными хромосомами. Половина популяции клеток у него с< держала женский XX набор хромосом, а вторая половина - мужскс ХУ набор хромосом.

Химеризм ХХ/ХУ хромосом относится к категории соматичес-

- 11 -

аций. Он возникает в результате обмена клетками крови лодами при многоплодной беременности, а также в случае бластоцист или зигот на стадии доимплантационных эмб-

крупного рогатого скота при стельности коров раэнопо-ойнями рождаются особи, в кроветворных органах которых ивают два клона клеток - один с женским XX, другой с набором половых хромосом, что характеризует синдром ма ХХ/ХУ хромосом. В отдельных случаях химеризм обна-тся а одинцовых отелах. Это оъясняется тем, что их ый партнер женского пола погибает после установления тых анастомозов между плодами, последнего времени остается недостаточно изученным относительно влияния химеризма ХХ/ХУ хромосом у быков оспроиэводительные функции и другие качества. Вместе с еются данные о нежелательности использования быков-хи-в сети искусственного осеменения. У телок, носителей ма, наблдается форма бесплодия, получившая название ртинизм. Отбор бесплодных телок по наличию в их геноме с ХУ-хромосомами можно проводить в самом раннем воз-В равной степени химеризм встречается и у бычков; если имерик, то и ее брат является носителем клонов клеток омосомами.

меризм по половым-хромосомам не передается по наследс-тогенетическая проверка на химеризм разнополых двоен и ных телок случного возраста имеет важное значение для онной работы. Носителей химеризма в системе половых и рекомендуется исключать из племенного разведения, тересно отметить, что в ряде случаев в потомстве быков тепеЛ химеризма ХХ/ХУ - было замечено преобладание те-Зто указывает на то, что часть функционирующих сперма-содержит XX-хромосомы, это приводит к преобладанию яте сперматозоидов с X -хромосомой, кариотипа Юриста 533 была характерна полиплоидия, ко-бнаруживалась в 40Х клеток. По форме своего проявления ли триплоидные клетки содержащие Зп хромосом. В даль-бык Орист 533 проявил положительную реакцию в РИД на и был выбракован с племпредприятия.

- 12 -

3. 2 Хромосомная нестабильность у крупного рогатого ckoti

Изменение векторов отбора и им ориентация на повышена продуктивности естественно привели к утрате эволюционно отработанных адаптационных механизмов, разбалансу взаимодействи: биологических систем. Генетическая дезинтеграция стабилизиро ванных систем за счет привнесения нового генофонда неизбеж» приводит к их ослаблению.

В ходе голштинизации, которую можно рассматривать ю привнесение генофонда породы в нетрадиционную для нее внешн! среду, происходит интенсивное перемещение высокопродуктивш животных из одной экологической зоны а другую, а также скрещ] вание пород разного экогенеза.

Ввезенные из-за рубежа сельскохозяйственные животны« оказавшись при чистопородном разведении в новых условиях, зг частую резко отличающихся от прежних, аклиматизируются, кг правило, с трудом, снижая при этом продуктивность и плодов« тость. Поэтому исключительно важно вести выбор исходных фор» особенно отдельных выдающихся родительских пар после тщател! ной всесторонней оценки их хозяйственно-биологических свойс! и признаков, с учетом условий их формирования и совершенствс вания в настоящее время.

Весьма важно также выяснить какие условия внешней cpej оказывают влияние на те или иные качества у исходных форм и каким условиям среды обитания гибриды наиболее приспособлены.

При скрещивании двух пород с различными продуктивно-пле менными качествами, в первом поколении проявляется гетерозис котрый постепенно затухает в последующих поколениях.

Нельзя не отметить, что реализация генетического поте» циала в значительной степени зависит от условий среды. Г> бриды нельзя рассматривать как простой продукт слияния геноме исходных пород.Межпордные гибриды зачастую проявляют свойстве которые не были присущи родительским формам. Фенотипическс проявление признака на 607. определяется условиями окружающе среды, в которой животные реализизуют генетическую программу.

Постоянный мониторинг изменений генетической структуры nonj ляций позволяет улавливать изменения и прогнозировать их дал* нейшие последствия. Наряду с индуцированными мутациями в пс пуляциях возникают de novo мутации случайного (спонтанногс происхождения. Структурные перестройки хромосом делятся »

ансированные и несбалансированные. Носители первых из них т нормальный фенотип, однако они дают значительный процент алансированных по набору хромосом гамет. Неспецифические осомные аберрации, возникающие в митозе и мейоэе, формиру-енотип, отражающий хромосомную нестабильность. Анализ расп-ранения данного фенотипа при создании нового типа сибирс-черно-пестрого голштинизированного скота позволяет дать ого-генетическую характеристику формирующейся популяции в-производителей, используемых а системе разведения Красно-ом крае.

Нами было установлено , что средняя частота полиплоидии в ляции быков - производителей составляет 1,10Х. Представля-нтерес данные об изменчивости показателя полиплоидии в замости от линейной принадлежности. Самый низкий уровень по-эидии в линии Розейф Ситейшн 267150-0,48+ 0, 197., самый выв линии Рефлекшн Соверинг 0198998-1, 59+0, 31Х. Уровень 7Лоидии в других линиях занимает промежуточное положение. Гибридные животные имеют уровень полиплоидии достоверно , чем чистопородные. Это, вероятно, связано с тем, что боль-<асть чистопородных животных -быки-иммигранты из Германии формировавшемся устойчивым генотипом, а гибриды - продукт сции, у которых стабильность кариотипа пока не сложилась. Показатели хромосомной нестабильности в определенной сте-характеризуют уровень спонтанного мутационного процесса в 1яциях крупного рогатого скота, возможно обусловленного валенной селекцией. Поэтому уровень хромосомной неста-гасти может быть использован а качестве дополнительного ;рия при отборе быкоа на племпредприятиях. Полученные результаты убеждают а необходимости проведения юля уровня хромосомной нестабильности у быков-производи-к линии Розейф Ситейшн 267150 и у гибридов первого поколе-'1.

3.3. Распространение лейкоза а популяциях крупного скота а зависимости от породной и линейной принадлежности Лейкоз регистрируется почти во всех странах мира. Об свидетельствуют многочисленные научные сообщения. Следует ить общее мнение исследователей В1М, указывающее, что задние имеет инфекционную природу и неодинаковую распрост-ность не только а разных странах, но и в различных их кли-

мато-географическим районах и характеризуется генетической предрасположенностью.

В странах с наиболее развитым племенным молочным скотоводством наблюдается тенденция к дальнейшему распространению болезни в популяциях крупного рогатого скота. Контаминация обусловлена гомозиготным состоянием гена, который вызывает дефицит иммунитета к атому заболеванию. Ряд авторов относит это заболевание к синдрому гранулоцитопатии. Животные - носители гена без признаков заболевания лейкозом имели замедленный рост,повышенную предрасположенность к инфекциям, тусклую взъерошенную шерсть, трудно излечивались от заболеваний: воспалений верхних дыхательных путей, поносов, язв ротовой полости.

При вскрытии павших животных отмечались язвы в желудке и кишечнике, воспаление почек, увеличенные лимфатические узлы; в костном мозге и кровеносных сосудах содержалось повышенное количесто нейтрофйльных гранулоцитов. Вирус лейкоза, крупного рогатого скота является экзогенным вирусом. Установлена циркуляция его а организме инфецированных ВЦ/ животных независимо от клиника-гематологических проявлений заболевания.

В распространении лейкоза важная роль принадлежит наследственным факторам.Это было показано при изучении распространения заболевания среди животных принадлежащих к определенным породам, линиям и родственным группам. Существуют многочисленные данные о нарушении генотипа при заболевании лейкозом. Анализируя распространенность заболеваемости лейкозом животных, принадлежащих к разным линиям и породам, мы установили, что она зависит от их линейной и породной принадлежности. По нашим данным наиболее неблагополучна линия Розейф Ситейшн 267150. Обследованное поголовье этой линии содержало 21X серо-позитивных по отношению к лейкозу генотитипов, у представителей линии Монтвик Чифтейн 95679 проявилось 6. 17. положительных реакций, в линии Вис Век Айдиала 1013415 - 3. IX.

Установлено, что а среднем голштинизированный скот (помеси) дают 9. 27. серопозитивных реакций по отношению к лейкозу, по сравнению с симменталами, обнаружившими 0.82 положительных реакций к лейкозу. Следовательно, предрасположенность к лейкозу привнесена в местную популяцию с генофондом голштинов, причем анализ линий на предрасположенности к В1Л/ выявил существенные межлинейные отличия. Заболеваемость коров линии Розейф

йшн а 7 раз выше, чем в линии Вис Айдиал и а 3 раза выше, а линии Монтвик Чифтейн. Наибольшее распространение лейкоз чил среди голттинских помесей в линиях Монтвик Чифтейн Э и Роэейф Ситейшн 267150. Наименьшее - у животных симмен-ской породы. Известно, что предрасположенность к лейкозу едуется по рецессивному типу, поэтому заболеванию подвер-только те животные, у которых генотип содержит данный ген «озиготном состоянии, получившие его от отца и от матери, эвательно, если при искусственном осеменении коров и телок льзуется спермопродукция быков-производителей, в генотипе рых содержится ген предрасположенности к лейкозу (1Л), он г быть передан части потомков Р1 и проявится а гомозигот-:оотношении у Р2. Это подтверждается анализом причин выб-зки быков с племпредприятий "Красноярское" и "Хакасское", гриод с 1989 по 1992 гг. по причине лейкоза были выброко-быки Динар 190, Аккорд 7673 (Розейф Ситейшн 267150), г 533 (Монтвик Чифтейн 95679), Арбат 978, Гранат 641, Гран [Рефлекшн Соверинг 0198998), Ланит 1854, Маяк 7155 (Силинг *жун Рокит 252803). При введении потомков этих быков а гнное разаедение создается угроза очень быстрого распрост-{ия данного гена а популяциях.

Для определения соотношения частоты генотипов устойчи-» к лейкозу а популяциях Воз Ьаигиз 1*., исследовали часто-эсителей гомозиготного рецессивного аллеля 11, т.е. часто-:тречаемости больных лейкозом коров. Были проанализированы тяции животных линий: Вис Айдиала 1013415, Монтвик Чифтей-5679, Розейф Ситейшна 287150, сравнивались голштинские пои животные симментальской породы. Согласно закону Хар-»йнберга было рассчитано соотношение частот генотипов осо-составляющих исследуемые популяции (табл.1). Анализ пока-1еодинаковую насыщенность и соотношение генотипов а раз-IX линиях и породах. В строгом смысле, закон Харди-Вайн-» приложим только к большим популяциям, которые не подвер-антропогенному прессингу. Только при этих условиях популя-[аходится а равновесии.

Изучение распространения генов а популяции позволяет сле-> за их накоплением. Скорость устранения доминантных и ре-дивных аллелей из популяции различна. При крайних эначе-

Таблица 1

Соотношение генотипов предрасположенности и устойчивости к лейкозу в линиях и породах крупного рогатого скота

Породы Линии Генотипы

11 ( 1*1 11

Симменталы 0.829 0.162 0.008

Голштины Монтаик Чифтейн Вис Век Айдиал Розвйф Ситейшн 0.567 0.372 0.061 0.678 0.290 0.031 0.293 0.496 0.210

В среднем по голштинам 0.483 0.424 0.093

ниях частот аллелей отбор действует наименее аффективно. При полной элиминации гомозигот 11 при низкой частоте аллели 1 а популяции требуется большое число поколений для ощутимого изменения его частоты. Поэтому, если оставить в стаде больных коров и использовать от них здоровое потомство, то* уровень частот генотипов предрасположенности к лейкозу будет резко возрастать, следовательно, увеличится вероятность заболевания лейкозом при проникновении инфекции В[Л/.

3.3 Уровень сестринских хроматидных обменов у коров с различными стадиями заболевания лейкозом

Селекция на устранение из популяции наследственных аномалий и дефектов менее сложна, чем селекция на повышение устойчивости к различным заболеваниям. Несмотря на интенсивное изучение лейкозов и достижение при этом определенных успехов , сохраняется ряд нерешенных проблем -установление роли факторов внешней среды создание высоконадежных методов ранней диагностики.

До настоящего времени точно не установлено, всегда ли злокачественный рост начинается с внезапного изменения карио-типа(наподобие мутации) или до появления болезни обязательно происходит латентный период, а впечатление внезапности является ложным.

В процессе изучения хромосомного аппарата клеток больных или инфецированных животных можно подойти к решению этих проблем. Одна из характерных особенностей злокачественных новообразований - изменчивость клеток по числу и структуре хромосом. Нарушения хромосом могут быть самыми разнообразными от

к структурным изменений, до незначительных, но тем не важным изменений в строении хромосом.

Существует многочисленные данные о нарушениях генотигта го рогатого скота при заболевании лейкозом. В цитогенети-исследоааниях обнаруживаются такие изменения как анеуп-,причем большая доля таких клеток представлена гипердип-ми наборами хромосом. Число метафазных пластинок имеющих ния колеблется от 2,5 до 100Х. Выявляются клетки с полным набором хромосом и с хромосомными аберрациями. Все казывает на несбалансированность генома при лейкозной инации. Однако, а литературе отсутствуют сведения о ка-бо специфических перестройках хромосом при гемобластоэах го рогатого скота. Все это указывает на несбалансирован-генома при лейкозной контаминации. Для определения уров-омной нестабильности на разных этапах развития заболева-V нами был использован тест СХО. СХО используют как тест гтытаняи мутагенов и канцерогенов окружающей среды, ле-энных средств, ионизирующих излучений, при изучении хромо-нестабильности а культурах клеток зараженных вирусами, ыли исследованы животные одного возраста, пола, имеющие □вые условия содержания и кормления. Обследовались 24 ко-ерно-пестрой породы 6-ти летнего возраста из которых 18 ых были инфицированы вирусом лейкоза крупного рогатого Шесть животных являлись бессимптомными вирусоносителя-сть-находились на гематологической стадии заболевания роявляющейся как персистентный лимфоцитоэ, у шести коров этко диагностирована опухолевая стадия лейкоза. При лейкозе поражается лейкопозтическая ткань, возникают ссирующие нарушения кроветворения, проявляющиеся усилен-работкой форменных элементов крови, лишенных а той или гепени дифференцировки и физиологического созревания. На острого лейкоза появляются опухолевые разрастания. В результате подсчетов обменов между сестринскими мрома-в лимфоцитах здороаых животных были получены следующие гаты (табл. 2). Сестринские хроматидные обмены обнаружены чески во всех клетках со средней частотой 2,О, 1 г. До сих пор остается неразрешенным вопрос, существует эрме спонтанные сестринские хроматидные обмены в кариоти-аотных или асе они а конечном счете индуцированы различ-

ними химическими агентами, присутствующими в окружающей среде или же возникают под воздействием вирусной инфекции. В настоящее время однозначного ответа нет. По литературным данным на частоту СХО оказывают влияние породная принадлежность (0,12); возраст (0,IX); пол (1,9Х); мутагены (55,6Х).

Таблица 2

Частота сестринских хроматидкых обменов в лимфоцитах коров

Код Количество Количество Среднее кол-во

животного метафаэ. пл. СХО СХО/метафаз. пл.

фоновая группа не контаминированных животных

183 116 234 2.0+0.1

186 106 265 2.5+0.2

931 108 258 2.4+0.2

117 114 248 2. 2+0.1

691 115 253 2. 2+0.1

532 120 243 2.0+0 ,.1

Итого: 679 1511 2. 2+0.1

стадия бессимптомного вирусоносительства В1.У

119 120 516 4.3+0.2

381 120 492 4.1+0.2

1270 114 486 4.3+0.2

780 116 536 4. 7+0.2

82..... 120 432 4.0+0.2

794 108 436 4.0+0.2

Итого 698 2898 4.2+0. 2

гематологической стадия заболевания лейкозом

2308 108 614 5.6+0.2

104 112 638 5.7+0.2

3947 96 620 6. 4+0.2

228 102 554 5. 6+0.2

3264 98 510 5.2+0.2

390 108 550 5.2+0.2

Итого 624 3486 5.6+0.2

острый лейкоз

1614 100 820 8. 2+0. 2

113 106 891 8. 4+0.2

79 104 830 7.9+0.2

595 100 896 8.8+0.2

741 98 882 9.0+0.2

ЗОЮ 94 728 7.8+0.2

Итого 602 5047 8.3+0.2

- 19 -

При исследовании CXQ у группы животных бессимптомных ви-осителей выявлено четкое увеличение их числа почти а два (таблица 2).

Ч отдельных, чаще Btiero взрослых, животных, несущих нас-эеннуо предрасположенность при дополнительным молекуляр-элогических и иммунобиологических перестройках в клетке, ке при воздействии экологических факторов (химические ае-а, ионизирующая радиация) провирус лейкоза крупного рога-скота может активироваться и начать интенсивную аирусоп-4ив. Вирусоносительстао у клинически здоровых животных представлять угрозу заболевания лейкозом при ослаблении гентности организма в результате несоответствия кормоаых юа генетическому потенциалу.

При лейкозе крупного рогатого скота, очевидно, первично сдается звено ДНК-РНК, которое обеспечивает устойчивость, ]ию полученного повреждения. Затем после изменения харак-и количества генетической информации возникают соответс-te нарушения ферментных систем,вызывающих растройства сации. Изменения в геноме бласттрансформированной клетки »триваются как факторы, влияющие на дифференцировку клет-сановлено удлинение аремени прохождения клеткой различных <тоза и снижение пролиферативной активности у больных - жи-<. Усугубляется скоординироаанность физиолого-биохимичес-эоцессоа а организме, обуславливающая комплекс вторичных эойств у животных. Некоторые метаболиты обмена триптофана ают митогенными саойстаами.

Болезнь проявляется гематологическими изменениями на шрастания титров антител к антигенам BLV. Гематологичес-гадия митоза крупного рогатого скота характеризуется лим-эзом и повышенным содержанием молодых малодифференциро-< клеток. Персистентный лимфоцитоз-это пролифератианая заболеаания вирусом лейкоза. Провирусная ДНК интегрирует-многих участках клеточной ДНК, повреждая хромосомный ап~ Установленно, что экспрессия эндогенного онковируса круп-рогатого скота в тканях животных способствует облегчению 1теграции в ДНК клетки. Но при этом интеграция наблюдает-20-30 X всей популяции лимфоцитов циркулирующих в кроаи. состояние может сохранятся в течение длительного периода •10 лет), причем большая часть животных вообще не заболе-

- 20 -

зает опухолевой формой лейкоза.

При наследственной предрасположенности потомству передаются лишь патологические мутантные гены, которые и обуславливают предрасположенность к развитию лейкоза крупного рогатого скота. Это выражается в повышенной чувствительности к определенным воздействиям окружающей среды. У таких животных может Зыть патологически повышена чувствительность даже к обычным, безвредным для большинства, воздействиям.

Цитогенетический анализ, проведенный по группе коров, находящихся на гематологической стадии заболевания лейкозом срупного рогатого скота, показал высокую нестабильность мета-&азных хромосом (табл.2). Частота СХО возросла по отношению к уровню,выявленному а контрольной группе животных и в группе бессимптомных вирусоносителей и составила 5.6+0.2 СХО/мет. Различия между значениями статистически достоверны.

Переход болезни из гематологической стадии в- клиничес-сую форму заболевания с опухолевыми изменениями в органах кроветворения связан также со снижением общей резистентности организма и другими эндо- и экзогенными факторами.

Злокачественная трансформация клеток кроветворных органов характеризуется сложным процессом, который обуславливается сак вирусными, так и клеточными генами и ферментными системами. Однако,вирусу принадлежит роль инициатора эпигеномных нару-иений процессов нормального созревания и дифференцировки этих слеток.

Таким образом, полученные данные подтверждают предположение об увеличении хромосомной нестабильности в процессе развития заболевания. Вероятно, здесь имеет место прогрессирующее изменение свойств генетического материала, приводящее к коренному изменению свойств клетки.

ВЫВОДЫ

1.Проведен цитогенетический скрининг популяций быков, ис-"юльзующихся в крупномасштабных селекционных программах в Красноярском крае.

2. Установлены носители факторов экологической дестабилизации популяции быков П0"Красноярское". В линии Розейф Ситейшн 267150 Ураган 8445 являлся носителем РТ 1/29. В линии Монтвик 4ифтейн 95679 Венок 19 имел химеризм по половым хромосомам.

- 21 -

гип Вриста 533 характеризовался высоким процентом полип-к.

3. Уровень хромосомной нестабильности голштинизированных дов а пределах линий является характеристикой их зкологи-й валентности а природно-климатическим условиях Красноярская.

4. Голштинизированные гибриды первого поколения Fl имеют нее высокий уровень мромосомной нестабильности, по сравне-

животными других генотипов.

5. Уровень хромосомной нестабильности группы голштинских -иммигрантов, ниже, чем у голштинов, полученных в резу-

з межпородной (поглотительной) гибридизации. 3. В экологических условиях Красноярского края межпородная цизация с использованием генофонда голштинов усиливает асположенность к лейкозу.

7.По результатам исследований интенсивность сестринских гидных обменов положительно коррелирует /г)0,8/ со ста-развития лейкозного процесса в гибридных популяциях. 3.Метод сестринских хроматидных обменов может быть реко-зан для использования а качестве прогностической тест-4Ы стадий развития лейкозного процесса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ

1. Романова Б.М., Кригер Н. В., Ястребова О.Л., Еремина Зависимость оплодотворяемости коров от индекса антиген-сходства с быками производителями//Иммунология репроду-Тезисы докладов 4-го Всесоюз. симпозиума с иностранным

<ем, Киев, 24-26 окт.1990 г., с.82.

2. Романова Б.М., Ястребова О.Л., Кригер Н. В. Использо-элементоа системы генетического контроля а селекции

эго рогатого скота //ВИНИТИ. Деп. 28.09.90. N 5193 В-90.

3. Романова Б.М., Чепелева Г.Г., Кригер Н.В., Большаков Флоринский H.H., Голубков А.И. Электронно-микроскопи-

з исследование гамет быков-производителей племенных риятий Красноярского края //ВИНИТИ. Деп. 28.09.90. N 3-90.

4. Романова Б.М., Кригер Н.В., Анпилогова Л.В., Еремина Герасимова Л.А. Биотехнологические аспекты селекции мо-

го скота.//Материалы научной конференции по сельскохо-эенной биотехнологии. Целиноград, 1991. с.145-146.

5. Кригер Н.В., Мыскова O.A., Романова Е.М. Цитогенети-ческие исследования быков-производителей, используемых в системе разведения в Красноярском крае.//Тезисы докладов per. конф. Молодежь - аграрному производству",12-15 ноября 1991г., Красноярск, 1991. ,с. 25.

6. Заключительный отчет по теме. Разработать и внедрить систему генетического контроля и управления совершенствованием молочного стада в племенных хозяйствах.//ВИНИТИ N гос. регистрации 0100004159, инв.номер 02.9.20.012630. Красноярск, 1991г.

7. Романова Е.М., Кригер Н.В., Герасимова Л. А. Генетические аспекты мониторинга гамет а условиях крупна-масштабной селекции.//Тезисы 4-го Совещания-семинара в г.Сумы "Селекция сельскохозяйственных животных на устойчивость к болезням, повышение резистентности и продуктивного долголетия". Москва, ВНИИплем, 1992, вып.9. с.106-107.

8. Кригер Н.В., Романова Е.М., Середина Е.В., Гусева В. Н. Цитогенетические исследования быков-производителей. //Тезисы научной конференции профессорско-преподавательского состава КРасГАУ "Наука - сельскохозяйственному производству" КрасГАУ, Красноярск, 1993,с.62-63.

9. Романова Е.М., Кригер Н.В., Лесовская М.И., Макарс-кая Г.В. Система генетического контроля в молочном животноводстве Красноярского края. //Сборник тезисов докладов"Актуальные проблемы биологии" КГУ, Красноярск,1994, с. 68.

10. Романова Е.М., Еремина И.Ю., Кригер Н.В. Оценка генетической гетерогенности аллелофонда на массиве конкретного стада.//Сб. научных трудов "Интенсификация производства продуктов животноводства в Красноярском крае", Красноярск. КГАУ, 1994, С.99-108.

11. Романова.Е.М., Кригер Н.В., Гладышева Е. Е. Многофакторная оценка спермопродукции быков-производителей с учетом их линейной принадлежности.//Сб. научных трудов "Интенсификация производства продуктов животноводства в Красноярском крае", Красноярск. КГАУ, 1994, с.108-119.