Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Вариабельность содержания ДНК в сперматозоидах быков-производителей черно-пестрой породы

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Вариабельность содержания ДНК в сперматозоидах быков-производителей черно-пестрой породы"

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖИВОТНОВОДСТВА (ВИЖ)

На правах рукописи

Лобжанзцзе Нана Заврацовна

ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ ДНК В СПЕРМАТОЗОИДАХ БЫКОВ-ПРОИЗЕОДИТЕЛЕЙ ЧЕРНО-ПЕСТРОЙ ПОРОДЫ

03,00.04 - Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук .

п. Дубровицы Московской области 1995

Работа выполнена в отделе биотехнологии Всероссийиского научно-исследовательского института гиьотноводстса. Научные руководители: доктор биологических наук,

профессор Шихов И.Я., доктор сельскохозяйственных наук, профессор Джапаридзе Т.Г. Официальные оппоненты: доктор биологических наук, ^ профессор В.П.Кононов;

кандидат биологических наук В.Г. Шевченко

Ведущее учерекдение - Всероссийский научно-исследовательский институт плененного дела (ВНИИплем)

Защита диссертации состоится -¡905 года

в 10 час. на заседании диссертационного Совета Д. 020.16.02. во

Всероссийском научно-исследова*ельском кнсгйтутэ нивоткогодства.

/

Адрес института: 142012, п.Дубровицы, Подольского района, Московской области

С диссертацией можно ознакомиться е библиотеке ВИЖа.-

Автореферат разослан "———" *995 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

П.А. Науменко

I. 0Е1ГАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность темы. В сельскохозяйственной биологии з<" решённой проблемой остаётся разработка достаточно наделны.% методов ранней оценки племенных и продуктивных качеств яивотных, и. на этой основе, внедрение приемов, позволяющих повывать эффективность селекции. Ускорение темпов селекции животпж требует глубокого знания процессов изменчивости, возникновения нос^/х ценных признаков и закрепления их в поколениях. В этом плане заслуживает особого внимания изучение молекулярно-биологической основы наследственности, являющейся ключевым моментов ~ проблеме повышения продуктивности сельскохозяйственных животных. Изучанис структуры, размеров и регуляторных механизмов генома "ткрывает возмовность познания природы индивидуиа, позволяет выявить характер действия факторов, определяющих формирование продуктивных свойств. Поэтому внимание исследователей направлено на выявление биологи ;-, ^ких факторов определяющих в той или иной степени выражаекость признаков и свойств продуктивности сельскохозяйственных животных.

Одним из важнейших вопросов, решаемых молекулярной биологией, является вопрос о непостоянстве генома, с его изменчивости, отличающейся по частоте и своей сущности от обычного мутационного процесса (Хесин Р.Б., 1934).. В комплексе процессов, вызывающих непостоянство генома, большой интерес т.редставлякт те его пере:т -ройки, которые служат факторами дифференцировки клеток и регуляции активности генов, что в свою очередь приводит к специфическим изменениям их структуры к количества в индивидуальном развитии. В конечном итоге эти изменения оказывают влияние на фенотип. Отсюда

- 1 -

происходит одна из форм индивидуальной изменчивости животных по хозяйственно-полезным признакам.

В работах ряда исследователей показано большое значение особенностей ДНК для формирования племенных и продуктивных качеств крупного рогатого скота. Весьма актуальным является определение количественных и качественных характеристик ДНК в половых клетках производителей сельскохозяйственных животных, с которыми связаны племенные и продуктивные качества самцов. Однако ещё во многом остаётся'Иё ясной"сама'вариабельность содержания ДНК в ядре клетки и ее значение для реализации наследственных свойств.

В условиях широкого применения искусственного осеменения животных и длительного хранения спермы при глубоком замораживании эффективность отбора быков-производителей приобретает исключительное значение. В связи с этим особый интерес представляет точное измерение содержания ДНК в ядрах половых клеток быков-производителей, отличающихся уровнем и направлением продуктивности.

1.2.Цель и задачи исследований. Цель диссертации заключалась в разработке молекулярно- генетического обоснования различий в племенных ценностях быков-производителей, с использованием количественных и качественных характеристик ДНК.

В соответствии с этим в задачи исследований входило:

1. Определение содержания ДНК в ядрах половых клеток быков-производителей разной племенной ценности.

2. Выявление связи между содержанием ДНК в сперматозоидах и отдельными хозяйственно-полезными признаками быков-производителей (молочность по качеству потомства, % жира в молоке у дочерей, препотентность).

3. Изучение с помощью молекулярио-биологического анализа

структурно-функциональных особенностей геноиа быков-псоизродкте-лей разной племенной ценности.

1.3 Научная новизна состоит в том, что впервые установлены факты, отражавшие закономерную изменчивость содержания ДНК на ядро сперматозоида, при этом отмечается, что наибольшее значение этого показателя-Е группе нейтральных быков-производителей и наи-меньшее-у улучшателей. В то же время получены данные, указывающие на определённую связь между содержанием ДНК и потенцией племенных быков-улучшателей по признакам молочной продуктивности их потомства (удой, жир, разница по удою дочерей с матерями).

Было установлено, что в группе нейтральных быкозгпроизвсди-телей отмечался более высокий уровень кинетики реассоцкации ДНК в области быстрых и умеренных повторов, нежели в группе быков - улучшателей и ухудиателей.

1.4. Реализация результатов исследовании Настоящая работа носит поисковый характер. Получрнные результаты по содержании к структурной характеристике ДНК сперматозоидов могут быть использованы в прикладных исследованиях в качестве дополнительного критерия при оценке племенных достоинств быков, праверяеных по качеству потомства.

1.5.Апробация работы. Материалы диссертации доложены на 46-й научно-методической конференции молодых учёных и аспирантов ВИЯа, 1993 г., на научно-методической конференции отдела биотехнологии 'с.-х. животных ВИЖа, 1994 г., на конференции "Миловановскне чтения", 1993 г.

1.6. Обьбн и структура диссертации. Диссертация язловена на

- 3 -

119 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц, 6 рисунка и состоит из введения, обзора литературы, материала и методики исследований, результатов собственных исследований, обсукдения, выводов, предложений, списка использованной литературы, который включает 290 источника,в том числе 172 на иностранных языках.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены на крупном рогатом скоте чёрно-пёстрой породы. Для опыта были отобраны быки-производители, принадле-аащие разным хозяйствам Московской области.

Всего в опыте находились 30 быков-производителей, которые отличались друг от друга по племенной ценность". Все данные об оценке быков-производителей были взяты в Московской плекобьедкнэ-нии. По результатам оценки по качеству потомства 10 из чнх -улуч-шатели, 10 - ухудшатели и 10 -нейтральные (табл.11К=1,2*3)• Оценка быков-производителей по потомству проведена в соответствии с инструкцией по оценке быков молочных и молочко-няскых пород по качеству потомства (1980). Быков оценивали иетодоа сравнения продуктивности их дочерей с соответствующими показателями сверстниц.

С целью изучения связи показателей племенной ценности быков-производителей с содержанием.ДНК нами было предпринято определение содержания ДНК в ядрах половых клеток и сравнение ряда полученных величин с племенными качествами исследуемых быков.

Для гистохимических исследований были использованы мазки сперматозоидов, окрашенные по Фёльгену

- 4 -

о

Таблица 1

Результаты оценки быков-улучшателей по качеству потомства

Кличка ;Кате-| Число I Продуктивность ¡Скорость 1 со

быка !горня;доч/св. ;дочерей за I лакт : м/отд. сверстницами

Фг.я ¡1*7 д. '.6/4 47и.> ' ' . г_>о +Д7 1 -0,06+15,3

Аксай А1 ь9 15/30 4780-4,04- 193,2 1,48 +245-0,04+1 Г.7

Луч А. ± 15/24 4120-3,78- 155,9 1,28 +432+0,01,+.16; 8

Озон А' 92 /22 4204-3.93- 165.2 1,63 +447-0,02+25,5

Кит * К Аа 13/17 4541-3,72- 168.8 ! 9 С«^ -374+0,13+19,1

Линди 39/43 4216-3,91- 164,8 1,34 4144+0,02+6', 4

Мираж А2 24/53 3859-3,31- 147 1,40 +297+0,03+10,0

Багряне ц Аз . 15/30 4866-3,88- 188 1,43 + 112±0+4,39.

Огонек А1 61/48 4177-3,74- 156,3' 1,31 +399+0,03+16,2

Магнит А "1 15/46 4419-3,78- 166,8 1,76 +314*0+11,8 "

Таблица с

Результаты оценки быков-ухудшателей по качеству потомства

¡Кличка ; Число ; Продуктивность ;Скорость: г со 1 быка ;лоч/сверст.1 дочерей за I лакт.; м/отд. ; сверстниками

Байрам 25/58 4515- -3 ,65- 164.8 1 .73 -145-0.10-10,0

Металл 18/бЬ 43-14- .3 70- 164,6 1 , 48 -37 +0,02-13,3

Помоет 16/46 2945- -3 » ОС*" 104,8 1 ,43 -1,6

Флирт 18/78 3070- -3 ,69- 113,4 1 ,16 -544+0,04-18.6

Паплин 28/72 я ю/-т^иО" -3 ,90- 171, 1 1 ,58 -262-и,12-15,7

Бравый 19/32 4649- ■3 77- 177,0 I .6 -432+0,05-13,7

Эластик 20/79 4676- -3 7_17*3 Г! - ,55 -320+0.0'-'1,4

Жим 10/69 3171- ■3 ,53- 111,9 1 ,30 -493+0,03-16,3

Б об 25/70 3963- ■ 3 ,62- 143,5 1 ,30 -219-0,09-11,7

Дариман 30/40 3726- -3 ,59- 133,8 1 ,41 -192+0.02-6,1

Таблица 3

Результаты оценки Оыков-нейтральных по качеству потомства

Кличка Число ! Продуктивность 1 Скорость ± со сверстни-

быка доч/сверс. ¡дочерей за I лакт. 1 м/отд. 1 цами ?

Иотяа ____ .. . 18/36 4946-3.54-175,1 1 1 1,34 +323-0,25-0,1

Аккорд 15/32 3140-3.60-113.0 1,30 -951 0-3,4

Элегант ... 31/143 _ _ 3128^3,61-^2. „~ит__ ,+33+СЬ 0.1+1,15

йеятол 17/70 4828-3,41-164,6 1,27 +113-0,11-1,3

Добряк 15/33 3464-3,75-129,9 1,13 +86-0,03+2,3

Лангет 20/42 4298-4,15-178,4 1,55 +87±0+3,6

Базар 15/39 3744-3,78-141,5 1,43 -67+0*03-1,4

Аршин 18/39 3747-3,80-142,3 1,30 -25-0,05-3.1

Асфальт 15/48 3023-3,71-112,1 1,40 -65-0:09-5

Айсберг 17/34 3172-3,61-114,5 1.29 +73-0^03+1 "

Количество красителя в ядрах воловья ¿слеток определял« на микроспектрофотометре ЩЕЗР-ЗО ("Оптон"). ДНК ядер нзиарялк путём автоматического сканирования по объекту.

Всего от каждого быка исследовали 20 ядер клеток. Содержание ДНК выражали в условных единицах. >

•Для изучения структ]фных особенностей генома крупного рогатого скота, в частности быков-производителей с различной племенной ценностью, был использовав флуриметрический метод анализа кинетики' реассоциации ДНК. '

Б основе изучения этой реакции лежит открытое П. Доти (1960) явление денатурации и ренатурации биополимера в растворе. 'Было

- 6 -

установлено, что при нагревании до водородные связи между

комплементарными цепями ДНК разрушаются « расходятсяv При

последующем медленном охлаждении происходит spo^Q реассоциации молекул, когда отдельные цепи совмещаются комплементзф'ййФ участками и восстанавливают снос двуцепочнуи структуру.

В основе метода лежит специфическая флуоресценция комплекса двунитчатой ДНК с этидиун-'бромидом.

В работе использованы ДНК быков-производителей чбрно-Пбстрой породы, выделенной из сперматозоидов стандартным водно-фенольным методом Блина и Стаффорда (1976). Для эффективного выделения ДНК из спермы быков добавляли дитиотреит до конечной концентраций Ю тМ. ДНК затем фрагментировали на ультразвуковом дезинтеграторе "ЗДН-2Т в режиме-0.2А;22 кГц со средней длиной фрагментов 300 пар оснований. Чистоту препаратов оценивали спектрофотомет^>ически. Оптические характеристики (А?60/280=^'®' ^26D/2^0~1'®' свидетельствовали об отсутствии существенных прккееей белков и полисахаридов в полученных препаратах ДНК.

Фрагменты денатурировали в запаянных ампулах 10 мин. при

О

100 С в 0,12 М натрий-фосфатном буфере (рК6,8К После денатурации ДИК вносили в буфер, содержащий бромистый этидий (рН12,0) для отжига в режимах Cot=0,1-100. Затем пробу помещали в цилиндрическую кварцевую кювету спектрофлуориметра MPF-4 ("Hitachi" Япония) и измеряли интенсивность флуоресценции по отношению к флуоресценции такого же количества нативной ДНК, принимаемой за 100% (Morgan A.R.,1979). По итогам определения доли реассоциированной ДНК при разных значениях Cot строили кривые кинетики реассоциации ДНК.

Дай проведения кинетики реассоциации бкли использованы образ- 7 -

цы ДНК:1) от тех быков-производителей, которые по результатам ци-тоспектрсфотометрии имели наибольшее содержание ДНК в расчете на один сперматозоид, в количестве 5 образцов, 2) от быков-производителей со средним содержанием ДНК, также в количестве 5 образцог я 3) от тех быков-производителей, которые характеризовались наименьшим содержанием ДНК, в количестве 5 образцов.

Вариационно-статистический анализ данных проводился в соответствии с общепринятыми'методами биометрии (Плохинский Н.,1969).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Количественный анализ ДНК в сперматозоядах 5ьжоь-производителей разной племенной ценности.

Результаты исследований показали, что содеряанне ДНК на ядро сперматозоида - величина весьма вархг.б£лька н посет быть представлена на графике следующим образок: (р^с. 1)

Из представленного графика N1 зкдко, что содерзаз.^г ДНК в расчете на одно ядро сперматозоида у бш:оз различной племенной ценности непостоянно, и оно соответствует нормальному распределению . Изменчивость показателя может быть констатирована, при этом следует полагать, что вариабельность связана не только с-систематическими ошибками метода, а в значительной степени с изменчивостью содержания ДНК на ядро. Как видно из графика N1, среднее значен ДНК М=4.7 усл.ед., с коэффициентом вариации-С7=3,81 ;<г=0,18.

целом из графика по распределению ДНК в ядрах сперматозо-зоидов исследованных быков видна довольно большая вариабельность данных.

Распределений Jílcp' се омогп»рюмб 6м-cb по содержанию £ЧК

. улу-иаатвли . учу'Нпотели t.: .У.

. нейтральные

Статистический анализ полученных материалов также свидетельствует о достоверном отличии группы нейтральных быков от улучша-телей и ухудшателей.

Из приведённых данных в таблице N=4 следует, что наибольшее значение показателя - в группе нейтральных быков составило 4,96 усл.ед. с коэффициентом вариации Су=2,22% и наименьшее - у быков-улучшателей - 4,67 усл.ед. с коэффициентом вариации 2,83%.

Таблица 4

Содержание ДНК в сперматозоидах быков-производителей разной племенной ценности ( усл. ед. )

| Группа быков- П Содержание ДНК тозоидах в сперма- Достоверность ] разницы ' !

производителей М ± ш | 1 ■ <г ! СУ 1 с нейтра-! с ухуд [ льными ¡шателями;

1) Улучшатели 10 1 4,67.± 0,04 0, 13 2,83 1 — 1 Р<0,001 Р<0,05

2) Ухудшатели 10 4,80 ± 0,05 0, 17 3,50 Р<0,05

3) Нейтральные 10 4,96 ± 0,03 0, 11 2,22 . _

• . -блине'N=5 приведены основные данные по молочной продуктивное I (удой, % жира в молоке) как дочерей, так и матерей испы-тыьае^"- быков-производителей, а также матерей дочерей.

КаК видно из таблицы N=5 быки-улучшатели, характеризующиеся наименьшим количеством ДНК в сперматозоидах, способны давать вы- 10 -

сококачественное потомство, лучшее, чем потомство других производителей - улучшателей и нейтральных.

Таблица 5

Показатели генотипическнх признаков продуктивности быков•производителей

Показатели , Категория быков производителей

I *

¡Улучшатели ¡Ухудшателн.„,,' Нейтральные;

* * * ,

Мял Man Mtm

' ¿держание ДНК в ядрах 4,67±0.04 . 4,80*0,05 4.96±0,03 половых клеток (усл.ед.)

Удой дочьрей быков за I 4390±104,2 3944*213,9 3749*225,9 лактацию, кг

Содержание жира в молоке 3,84*0,03 3,68*0,04 3,70*0,06 дочерей быков, %

Количество мол.жира у 168,4*4,6 145,8*8,9 138,4*8,9 дочерей быков, %

Разница по удою дочь-мать, 588*112,7 416*103.4 463*155,2 кг

Разница по % жира дочь-мать 0,06*0,04 -0,05±0,02 0,05*0,03

Удой матерей быксв, кг S114*761,8 7305±282,7 7543±313,9

Содержание жира в молске 4,12±С,1 4,13*0,1 4,06*0,7 ыатерей быков, %

Согласно приведённым данным таблицы N=5 быки-улучшатели оказывают злияние на потомство в сторону увеличения удоев при сохранении % жира по сравнению с матерями дочерей.

При этом среднее содержание ДНК в сперматозоидах составляет 4,67 ед. оптической плотности. Известно, что в 1 сперматозоиде содержится приблизительно 3 пикограмма ДНК, поэтому колебания этого показателя, выраженные в единицах оптической плотности свидетельствуют о непосредственных колебаниях ДНК на 1 сперматозоид.

Так, быки-нейтральные отличались в нашем опыте наивысшими показателями содержания ДНК ка 1 сперматозоид - 4,96 усл.ед. Примерно на 6-7% этот показатель у них превосходил показатель улучшателей. Ухудшатели занимали промежуточное положение.

Для анализа корреляционных отношений между содержанием ДНК в сперматозоидах быков и их генотипическими признаками были взяты данные о содержании ДНК и такие зоотехнические показатели по молочной продуктивности как: удой дочерей за 1 лактацию, % нива в молоке дочерей, разница по удою дочь-мать, разница по % жира дочь-мать, удой матерей быка и % жира в молоке матерей быка. , Данные таблицы N=6 указырают на заметную связь между содержанием ДНК в сперматозоидах быков-улучшателей и молочной продуктивностью их дочерей. Коэффициент корреляции между содержанием ДНК (в расчёте на один сперматозоид) и удоем дочерей за I лактацию был наибольшим по группе улучшателей - г=0,46. Ввиду относительно небольшой выборки быков - п=10 достоверность коэффициента корреляции приближается к 90%. Это может свидетельствовать о том, что изучаемый показатель имеет отношение к формированию признака молочной продуктивности животных.

У нейтральных быков также просматривалась указываемая связь,

коэффициент корреляции был нике по сравнению с улучшателями и составил г=0,34, а по быкам ухудшателям коэффициент корреляции был отрицательным и недостоверным (г=-0,16).

Таблица 6

Коррелятивные связи между содержанием ДНК в сперматозоидах быков-производителей и их генотипическими признаками продуктивности

1 1 | Показатели | 1 1 * 1 1 _ .. 1 Категория быков-производителей

Улучшатели ] _ I Ухудшатели | Нейтральные 1 ___ ■__

* 1 Удой дочррей за I лакт-. кг 1 0,46 -0, 16 1 0,34

% жира Б МОЛОК! дочерей 0,32 -0, 2£ 0. Ль

Разница по удою дочь-мать -0,25 -0,27 -0,05

Разница пс % жира дочь-мать 0,05 -0.0с -о.:"

Удой матерей быка -0,09 . -0,26 -0,09

" жира б милоке матерей быка. -и, 18 -0.29 0,55

Указываемая связь обнаруживалась и при анализе содержания жира в молоке, как в группе улучшателей, так и в группе нейтральных быков. Коэффициент корреляции в этом случае составил, соответственно, г=0,32 и г=0,28. А в группе ухудшателей коэффициент корреляции был отрицательным - г=-0,23.

Анализ вариабельности ДНК в сперматозоидах быков-производи-дителей позволил выявить степень влияния признака молочной

I.

продуктивности матерей быков на уровень содержания ДНК в ядрах сперматозоидов (табл. 7).

Таблица 7

Коэффициент корреляции между признаками молочной продуктивности матерей быков-производителей и содержанием ДНК в ядрах сперматозоидов быков.

{Категория быков-I производителей Продуктивность матерей быков

удой (кг.) % жира

| Улучшатели 1 Ухудшатели ! Нейтральные - 0,09 0,19 - 0,09 0,50 0,07 0.56

по всем быкам - 0,18 0,01

Таким образом, жир в молоке является в заметной степени стабильным генетическим фактором, обнаруживающим связь с количеством ДНК в ядрах сперматозоидов быков нейтральных и улучшателей. У ухудшателей связи не выявлено. По видимому, здесь проявили себя внешние факторы, отрицательно повлиявшие на формирования указанной связи. Также проблематичной оказалась и связь между удоем ма-

- 14 -

терей быков и содержание1« ДНК « сперматозоидах исследуемых быков.

Ни ? сдипй гг-уппр суоественной корреляции не Аыло обнаружено.

Существую-, разяичпкэ тесрлк ттрепстентности животных, которые исходят из математических соотношении показателей родителей и потомков .

Препохентность быков-производителей определяли по отношению козйййииектоь вариации у дочерей и матерей (П=1-Сд/См): по иетоду Н.А.Кравченко и Д.Т.Винничуку (1965); А.П. Солдатову и Л.К.Эрнсту (1965); а также по характеру корреляций между показателями продуктивности дочерей и матерей по методу С.А. Рузского (1977).

Таблица 8

Соотношгкм» прспотентиих быков {%) в группах упучшателей, ухудшателей и нейтральных

I Методы определения препотентности |

По Кравченко-Винничуку, ! По Рузскому ;

| ("олдатову-Эрнсту ; ;

1 Группы | % препотентных быков ;

Улучшатели 60 70

Ухудшатели 50 40

Нейтральные 30 20

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о разных племенных качествах быков. В группе улучшателей максимальное число быков соответствовало критерию препотентности, определяемому

- 15 -

всеми указанными здесь методами. Нейтральные, напротив, имели самый низкий показатель препотентности. Ухудшатели занимали промежуточное положение. Это связано с тем, что свойство ухудшателей может быть обусловлено не только препотентностью по признаку молочной продуктивности, но и по другим признакам внешнего и внутреннего характера. •

В этом отношении представляет интерес распределение фактического материала по содержанию ДНК по компьютерной программе -"TREND" в "HARD' GRAF" (Рис.2).

В этом компьютерном графике кривая содержания ДНК в сперматозоидах у нейтральных быков имеет тенденцию возрастать. Такого же типа кривая отмечается и у улучшателей. хотя и на более низком уровне. Эти две кривые пересекается линией, описывающей тенденцию изменчивости ДНК у ухудшателей. Следовательно, можно говорить о разном качестве быков, изучаемых по признаку содержания ДНК в сперматозоидах.

3.2- Изучение кинетики реассоциации ДНК

Кроме количественного анализа нами был проведен и качественный анализ ДНК в сперматозоидах быков-производителей для установления, связи между отдельными структурными характеристиками геномя и племейной ценностью быков-производителей.

¡. Структуру ДНК быков-производителей с. различной племенной ценностью изучали путем проведения реакции кинетики реассоциации, которая выявляет повторяющиеся нуклеотидные последовательности, Tu есть, позволяет охарактеризовать степень её сложности.,

По итогам определения дуплексов на флуорвиетре MPF-4 были

- 16 -

Соотношения тенденций изменчивости ДНК у быков-улучшнтелей, ухудгпателей и нейтральных

ДНК, усл.ед.

I ' -з I

перечень быков

рис.2

.улучшители —!— ^худшатели ~* .нейтральные

построены кривые кинетики реассоциации ДНК (рис.3).

Результаты исследования кинетики реассоциации ДНК показали, что доля спаренных дуплексов у быков-производителей с разным уровнем содержания ДНК на один сперматозоид неодинакова и варьирует в довольно значительных пределах.

Как видно из табл.N=9, у быков с высоким содержанием ДНК при Cot=10 " восстанавливается двуцепочная структура быстро реассоци-рующей ДНК, содержание которой у животных составляют в среднем 16,88 всёй ДНЕ спермы; у быков со средним содержанием ДНК - 15,2% з 10,9% - у быков-производителей с низким содержанием ДНК.

При больших значениях Got пределы варьирования содержания вновь реасссцнированной ДНК заметно уменьшаются.

Так,,при Cot=5X10~'3 двуцепочные фрагменты у быков с низким содержанием ДНК составляют 19,9%,у быков со средним значением этого показателя- 23,65», а у быков с высоким содержанием - 24,3%ч а при Cot=10 доля, спаренных дуплексов варьирует, соответственно, от - 22,7%. до 26,8% и при Cot=5X10'2 от 28,3% до 31,5%. .

Данные, полученные методом кинетики реасссцкацин ДНК,показали, что высокому содержанию ДНК в спернагозсдкяах быков соответствует большая степень реассоциации к моменту Cot=0,1 связанная, вероятно, с большим числом повторяющихся последовательностей са-теллитной фракции. Варьирование двуцепочных фрагментов имело место и в пределах Cot=0,1...100.

' -1 2

Реассоциация в области 10 < Cot <10 протекает также несколько активнее в образцах первой группы животных, чем во второй группе, но значительно активнее по сравнению с третьей группой животных,;

Кинетика реассоциации ДНК спермы быкоЬ

Логарифм Cot

рис.3 '

.! группа. I . Н группа —_ Ц1 группа

I группо — с бьсоким содержанием ДНК, о

II группа - со средним соЭержанием ДНК

III группа - с низким соОержанием ДНК.

Таблица 9

Кинетика реассоциации ДНК быков - производителей

Показатели Группа

1 ! 2 _ _ 0 и

5

Содержание ДНК в сперматозоидах 4,90-5,10 4,60-4,39 4,30-4,59 быков-производителей (усл. ед.)

Величина Со! 10 "

5x10

10"

5X1О-2

10 1,0 10 ю2

,-1

16,8±0,3 15,2±0,4 10,9±0,4

24,3±0,5 23,4±0,6 19,9±0,5

26,8±0,4 26,0±0,4 '22.7±0,7

31,5±0,б 30,1±0,7 28,3±0,5

33,910,4 33,1±0,3 30,9±0,4

37,3±0,5 36,2±0,5 33,4±0,3

39,5±0,4 39,2±0,6 37,7*0,4

46,5±0,5 4б,3±0,3 44,7±0,4

Взятые образцы ДНК относились к разным генотипическим группам быков-производителей: все 5 образцов с максимальным значени-

ом ДНК на ядро гперматлчонда принадлежали нейтральным быкам, и из группы с низким содержанием ЛНК-2-былн ухуввателя :: 3-улучшателя Все со средним значением ДНК были ухудшателями. Различия между между нейтральными я ухудиателями оказались недостоверными, кроме одного случая: при СсЛ=10-3(1с1=3,2**), а между группами нейтральных и улучшателей, вместе с ухудшателями и улучиателями во всех точках различия оказались высокодостоверными (табл.Н=9).

Все сказанное, на наш взгляд, достаточно убедительно свидетельствует о непостоянстве генома крупного рогатого скота. Его изменения касаются прежде всего сателлитных и регуляторных последовательностей нуклеотидов. Наслаиваясь, эти закономерные изменения сдвигают показатели ссдержания ДНК в ядре клетки. Отсюда -вариабельность размерив генома, которая была выявлена с помощью питоспектрофотометрии окрашенных по Фельгену ядер клеток.

Проведенная работа подтвердила определенную связь между содержанием ДНК и потенцией племенных быков-улучшателей по признакам молочной продуктивности их потомства (удой, жир).

И наконец, работа позволила понять сущность изменений генома быков-производителей разной племенной ценности. В его неструктурной части, как сателлитные ДНК, умеренно повторяющиеся гены и мультигенные семейства, в популяции быков-производителей показатели нестабильны и выявляемые колебания имеют определенную связь с племенными качествами животных, выражающимися в разном уровне племенной ценности.

4. ВЫВОДЫ

1.Содержание ДНК в сперматозоидах быков-производителей черно-пестрой породы разной племенной ценности составляет 4.81±0,03 усл.ед., Cv=3,8i%, крайние варианты 4,52±0,05 и 5,ШО,07 усл.ед.

2.Наибольшее значение показателя содержания ДНК на ядро гаплоидной клетки-в группе нейтральных быков - 4,9б±0,03;наименьшее-уулучшателёй -4,67*0,04, ухудшат ели занимают промежуточное положением, 80±0,05, что в целом связано с многогранной ролью ДНК при формировании конституциональных признаков животных.

3.По группе улучшателей изменчивость показателя ДНК имеет ясно выраженную тенденцию коррелировать с молочной продуктивностью дочерей (г=0,4б, Р< 0,1) и с Х-ом.жира в молоке (г=0,<32, Р>0,1), что свидетельствует о наличии изменчивой фракции, связанной с мо-лочно-продуктивными признаками животных.

4.Происхождение быков-производителей оказало заметное влияние на признак накопления ДНК в ядрах сперматозоидов: у улучшателей и нейтральных быков коэффициенты корреляции между показателями X жира в молоке их матерей и содержанием ДНК в сперматозоидах составили соответственно г=0,50 и г=0,5б. С показателями удоя связе? не было установлено.

5.Выявлена отрицательная связь между содержанием ДНК в сперматозоида* и степенью кинетической сложности последовательностей ДНК по льтатам молекулярного анализа кинетики реассоциации.

Из чего- ¿дует, что накопление повторов в области Cot. от 10*^.до

2 * 10 способствует повышению содержания ДНК.

Возроспйи за счет повторов объём ДНК свойственен в значительной степени нейтральным быкам, у улучшателей отмечена наибольная кинетическая сложность вуклеотидных последовательностей.

6.Молекулярный анализ ДНК быков-производителей свидетельствует о существенной связи качественных и количественных показателей хромосомной ДНК с племенными качествами животных, со способностью передавать потомству признаки молочпой проуктивности,унаследованные от матерей.

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1 Рекомендовать биологическим подразделениям научно-исследовательских учреждений использовать показатель содер>"ния ДНК в спермазоидах быков в качестве дополнительного критерия племенной ценности животных, проверяемых по качеству потомства.

2. Провести широкую биологическую проверку связи лрепотен-тныу сгойсти быков с молекулярной сложностью ДНК, выявляемой посредством анализа кинетики реассоциации .

По теме диссертации опубликованы следующие работы: I. Лобжанидзе Н.З., Шихов И.Я., Джапаридзе Т.Г. Содержание

ДНК е сперматозоидах бикпч ргс:™ плс^'.-нной ценности //Зоотехния. - N011-12, -С.32-33,