Способ отбора молочного скота для селекции по цитогенетическому статусу

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ животных и касается способа селекции крупного рогатого скота молочных и молочно-мясных пород. Предлагается к традиционной оценке породности,молочной продуктивности коров, экстерьера и конституции, определение класса животных по комплексу признаков при бонитировке дополнительно проводить цитогенетическую оценку, с дальнейшим отбором животных однородные по масти (черно-пестрая, бурая) и соответствующие требованиям по частоте образования генетический аномальных клеток(ГенАК) как коров, так и быков производителей. Способ позволяет увеличить удой товарного молока на 15-25 и выход молочного жира на 1620 в сравнении с традиционными способами отбора, самое главное достигается увеличение выхода приплода с 72 голов до 95 голов на 100 коров.(72) Алентаев Алейдар Салдарович Омбаев Абдирахман Молданазарлы Баймуканов Дастанбек Асылбекович(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт животноводства и кормопроизводства(54) СПОСОБ ОТБОРА МОЛОЧНОГО СКОТА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ПО ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКОМУ СТАТУСУ Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к разведению сельскохозяйственных животных и касается способа селекции крупного рогатого скота молочных и молочно-мясных пород. Известен способ отбора молочного скота для селекции, включающий оценку и отбор животных по комплексу признаков по происхождению,конституции и экстерьеру,продуктивности,технологическим признакам, качеству потомства(В.Ф.Красота,В.Т.Лобанов.,Т.Г.Джапаридзе Разведение сельскохозяйственных животных. Москва ВО Агропромиздат, 1990. - С. 217-274 Аналог). Недостатком данного способа является трудоемкость оценки и отбора молочного скота по результатам первой лактации. Известен способ отбора молочного скота для селекции,включающий оценку породности,молочной продуктивности коров, экстерьера и конституции, определение класса животных по комплексу признаков при бонитировке (Инструкция по бонитировке крупного рогатого скота молочных и молочно-мясных пород. - Астана, 2000 Прототип). Недостатком данного способа является отсутствие унифицированного требования отбора молочного скота по цитогенетическому статусу. Цитогенетические методы позволяют оценить истинное происхождение животного,его генетическую благонадежность,своевременно очистить стада от генетического брака. Одна из распространенных форм кариотипической изменчивости хромосом транслокация(центрическое слияние) 1/29 пары акроцентрических хромосом (по Робертсону). Робертсоновская транслокация спорадический встречается во многих генетически не связанных между собой чернопестрых, голштинских, бурых породах крупного рогатого скота молочной и молочно-мясной продуктивности. Наличие таких транслокаций может служить источником частичного бесплодия быков-производителей,снижения оплодотворяемости маток и увеличения рождения приплода с различными типами уродств. В связи с этим, поставлена задача разработать способ отбора крупного рогатого скота молочных и молочномясных пород черно-пестрой и бурой масти по унифицированному цитогенетическому статусу. Способ отбора молочного скота для селекции по цитогенетическому статусу, заключается в том, что в дополнение к проводимой оценке породности,молочной продуктивности коров, экстерьера и конституции, определение класса животных по комплексу признаков при бонитировке проводят цитогенетическую оценку крупного рогатого скота,используемых в чистопородном разведении и межпородном скрещивании. Из числа цитогенетический обследованных животных окончательно отбирают коров не нижекласса по комплексу признаков при бонитировке,однородной масти (черно-пестрая, бурая) с частотой генетический аномальных клеток (ГенАК) в культивированных лимфоцитах крови у особей 2 черно-пестрой масти не более 6,7, бурой масти не более 8,0 и быков - производителей не нижекласса по комплексу признаков при бонитировке с частотой генетический аномальных клеток (ГенАК) в культивированных лимфоцитах крови на 10 меньше, чем у коров и проводят спаривание. Пример 1. В условияхАПК Адал Алматинской области в период 2012-2014 г.г. проводился цитогенетический скрининг крупного рогатого скота черно-пестрого типа голштинской и черно-пестрой пород. В кариотипе крупного рогатого скота на основании размеров хромосом и положения центромер четко выделяются две группы хромосом первая группа это 29 пар аутосом представляют постепенно убывающий по размерам ряд акроцентриков разной величины и 1 пара гоносом являются субметацентрическими хромосомами. В кариотипе самок самая крупная пара субметацентриков опознавалась как половая Х-хромосома, а у самцов самая крупная непарная субметацентрическая хромосома также является Х-хромосомой, а самая мелкая (субметацентрик) У-хромосомой. В определении формы хромосом большое значение имеет положение ее обязательного структурного элемента - первичной перетяжки, в районе которой расположена центромера. Центромера делит хромосому на две части(называемые плечами) равной или различной длины. Объективным критерием для отнесения хромосом к той или иной группе служит центромерный индекс отношение длины короткого плеча к длине хромосомы в процентах. К акроцентрическим хромосомам принято относить хромосомы с центромерным индексом 12,5,к субметацентрическим от 12,6 до 37,0, к метацентрическим от 37,1 до 50. Формулу кариотипа крупного рогатого скота можно представить следующим образом 58 АХУ 74 (62),где А - акроцентрические хромосомы,основное число плеч хромосом диплоидного набора(самок). У некоторых крупных акроцентриков были хорошо выражены короткие плечи, но у большинства аутосом этого типа центромеры расположены почти терминально. Акроцентрические хромосомы по своим размерам образуют ряд постепенно убывающих величин, в связи с чем их индивидуальная идентификация при использовании обычных методов окраски не всегда возможна. У крупного рогатого скота исследованных пород черно-пестрого типа как показали проведенные исследования частота гиподиплоидных клеток достоверно выше гипердиплоидных. У крупного рогатого скота черно - пестрого типа установлено достоверное превосходство клеток культивированных лимфоцитов крови с гиподиплоидным набором хромосом (12,7 или 19 клеток) над гипердиплоидным набором хромосом(1,3 или 2 клетки) (Р 0,001). Средняя частота клеток с хромосомным аберрациями составляла 5,30,4 или 8 (проанализировано 150 метафазных пластинок культивированных лимфоцитов крови от 5 голов крупного рогатого скота). Спектр хромосомных аберраций представлен парными фрагментами, ацентрическими кольцами. В 2 метафазных пластинках культивированных лимфоцитов крови выявлены пробелы - так называемые гепы, которые не относятся к хромосомным нарушениям. Транслокации хромосом не выявлены. Следует отметить, что у крупного рогатого скота описано 17 различных сочетаний хромосом робертсоновского типа 1/25, 1/27, 1/29, 2/4, 14/28, 25/27 и др. Чаще всего происходит соединение 1-й и 29-й хромосом. Это сочетание зарегистрировано у 30 пород крупного рогатого скота с частотой от 0,1 до 32. Кариологический анализ полиплоидных клеток культивированных лимфоцитов крови крупного рогатого скота черно - пестрого типа показал, что частота полиплоидных клеток увеличивается с возрастанием абсолютного показателя удоя молока. Частота клеток культивированных лимфоцитов крови с несбалансированным набором хромосом не превышало 1. Триплоидные и пентаплоидные клетки в сумме составляют 3,4. Таким образом,присутствие среди клеточной популяции культивированных лимфоцитов крови крупного рогатого скота черно - пестрого типа с полиплоидным числом хромосом как явление указывает на физиологическую норму организма. Для крупного - рогатого скота черно-пестрого типа характерны ассоциации хромосом. Средняя частота ассоциации хромосом кариотипа на клетку составила 0,23 или 35 ассоциации в 150 изученных метафазных пластинках культивированных лимфоцитов крови. При определении линейных параметров хромосом крупного рогатого скота черно-пестрого типа выявлена общая закономерность, указывающая на внутри - индивидуальную изменчивость абсолютных размеров хромосом, обусловленная различной степенью их спирализации (таблица 1). В кариотипе крупного рогатого скота при сильной спирализации больше всего укорачиваются аутосомы 1-4 пары, 8-10 пары в сравнении с 11-17 парами и 18-27 парами, связанная с так называемым эффектом дифференциальной спирализации хромосо. В связи с этим, при определении линейных параметров хромосом крупного рогатого скота проводили выборку метафаз с длиной 1-й хромосомы 6-8 мкм Всего для морфометрического анализа были отобраны 5 метафазных пластинок культивированных лимфоцитов крови. Суммарная длина хромосом составила 136,59 мкм. Установлено, что при равномерной окраске по длине хромосом достоверно идентифицируются половые хромосомы- у самок и ХУ - у самцов,1-3 пары аутосом, 11-13 пары аутосом 28-29 пары аутосом. Абсолютная длина 1 аутосомы составила 6,980.27 мкм, относительная 51,12,8 промиллей,Абсолютная длина 29 аутосомы составила 2,690,11 мкм, а относительная 19,71,5 промиллей. Половыехромосома имеет абсолютную длину 6,540,23 мкм, а относительная 47,93,1 промиллей. Разница в абсолютной длине между 1-й и 4-ой парами составляет 14,1, между 4-ой и 10 -ой парами 18,3, между 10-ой и 17-ой парами 25,8,между 17-ой и 27-ой парами 32,2. Различия по абсолютной длине хромосом между 28-ой и 29-ой парами не превышает 11,1. Таблица 1 Линейные параметры хромосом крупного рогатого скота черно-пестрого типа Показатели микрометрах промиллях 6,980.27 51,12,8 6,460,28 47,33,4 6,370,26 46,62,8 6,120,29 44,83,0 5,910,27 43,22,8 5,820,28 42,63,3 5,630,26 41,23,1 5,310,25 38,92,9 5,240,21 38,32,3 5,170,22 37,92,5 4,950,19 36,22,1 4,840,20 35,41,6 4,520,21 33,11,9 4,450,21 32,62,0 4,360,19 31,92,4 Сравнительный анализ молочной продуктивности коров, отобранных предлагаемым способом, с аналогичными показателями сверстниц,хромосомы 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 порода микрометрах промиллях 4,220,17 31,02,1 4,110,16 30,11,9 3,880,17 28,41,8 3,730,18 27,31,9 3,590,14 26,31,6 3,440,15 25,21,6 3,380,11 24,71,3 3,330,20 24,41,6 3,290,19 24,11,7 3,240,15 23,71,9 3,190,13 23,31,4 3,110,15 22,81,6 2,720,12 20,01,5 2,690,11 19,71,5 6,540,23 47,93,1 отобранных базовым способом,позволили установить, что они по удою и содержанию жира в молоке, количеству молочного жира за 305 дней 3 лактации достоверно превосходят своих сверстниц,как в первую лактацию, так и во вторую (таблица 2). Предлагаемый способ позволяет отбирать животных с высоким генетическим потенциалом удоя молока, превосходящий стандарт голштинской породы черно-пестрого типа на 200 кг в первую лактацию, 900 кг во вторую лактацию, 1700 кг в третью лактацию. В таблице 3 приведены результаты исследований сравнительного плана по изучению кариотипа культивированных лимфоцитов крови лактирующих коров крупного рогатого черно-пестрого и бурого типа разводимые в условиях ТОО АПК Адал Таблица 2 Молочная продуктивность коров черно-пестрого типа Признаки Кол-во, голов Удой за 305 дней лактации, кг Массовая доля жира,Массовая доля белка,Выход молочного жира, кг Кол-во, голов Удой за 305 дней лактации, кг Массовая доля жира,Массовая доля белка,Выход молочного жира, кг Кол-во, голов Удой за 305 дней лактации, кг Массовая доля жира,Массовая доля белка,Выход молочного жира, кг Стандарт породы Черно-пестрая Голштинская порода Первая лактация 2500 4200 3,6 3,6 3,2 3,2 92 151 Вторая лактация 3050 4600 3,6 3,6 3,2 3,2 110 165 Третья лактация 3400 5000 3,6 3,6 3,2 3,2 122 180 Таблица 3 Цитогенетическая характеристика лактирующих коров крупного рогатого черно-пестрого и бурого типа Изучено метафазных пластинок Модальное число хромосом (260) ожидаемый Модальное число хромосом(260) фактический Анеуплоидия всего 8/5,3 15/10,0 Гиподиплоидные клетки (260) 7/4,6 13/8,7 Гипердиплоидные клетки (260) 1/0,7 2/1,3 Хромосомные аберрации 3/2,0 6/4,0 Полиплоидия 5/3,3 2/1,3 Гетероплоидия 13/8,6 17/11,3 Хромосомные ассоциации (ХА) 9/6,0 16/10,7 Генетическая анеуплоидия (ГенАнеу) 2/1,4 4/2,7 Физиологическая анеуплоидия 5/3,3 9/6,0 ГенАК 10/6,7 12/8,0 Генетический риск образования аномальных клеток,25/16,7 39/26,0 теоретический Генетический риск образования аномальных клеток,16/10,7 23/15,3 фактический Примечание в числителе абсолютное значение, в знаменателе относительное в процентах. Результаты исследований по изучению спонтанной изменчивости хромосом кариотипа в 4 клетках культивированных лимфоцитов крови подтвердили высокую племенную ценность коров черно-пестрого типа в сравнении с бурым,обусловленная целенаправленным совершенствованием местного черно-пестрого скота импортными быками-производителями. Установлено, что средняя частота образования анеуплоидных клеток составила у лактирующих коров черно-пестрого типа 5,3, что достоверно ниже в сравнении с бурым скотом - 10,0. Высокая частота образования анеуплоидных клеток обусловлено за счет низкой осморезистентности клеток культивированных лимфоцитов крови, что отразилось на образование физиологически анеуплоидных клеток у коров черно-пестрого типа 3,3 и бурого типа 6,0. Истинным показателем анеуплоидии является генетическая анеуплоидия, которая представляет собой удвоенное число гипердиплоидных клеток. Генетическая анеуплоидия оказалась выше у коров бурого типа 2,7, что достоверно выше в сравнении с черно-пестрым типом 1,4. Частота образования генетический аномальных клеток (ГенАК) составила у коров черно-пестрого типа 6,7, а бурого типа 8,0. Полученные данные свидетельствуют о высоком уровне проводимой селекционно-племенной работы как с чернопестрым скотом, так и бурым скотом. Однако проведение традиционных методов отбора и подбора являются недостаточными для профилактики распространения нежелательных хромосомных аберрации,которые могут отрицательно повлиять на воспроизводительную способность коров племенного стада. В комплексных цитогенетических исследованиях учитывали частоту клеток с хромосомными ассоциациями. При этом учитывали клетки,склонные к не расхождению хромосом. Таких клеток может быть от 20 до 90 у каждого животного, и они не являются аномальными. Однако хромосомные ассоциации (ХА) являются источником определенного риска образования анеуплоидных клеток и увеличения образования ГенАК. Природа ассоциации является взаимное притяжение гетерохроматических участков коротких плеч акроцентрических хромосом,которые формируются из одного хромоцентра интерфазного ядра. В проведенных исследованиях при анализе хромосомных ассоциации в культивированных клетках лимфоцитов крови обращали внимание на те метафазные пластинки у которых прилежание двух или нескольких акроцентрических хромосом в области малых плеч на расстояние составляет не более поперечного диаметра хромосомы. Установлено, что чаще всего наблюдают ассоциации двух хромосом, однако не редки случаи и групповых ассоциации 3-х, 4-х или более хромосом. Показатель ХА составил у коров чернопестрого типа 6,0, бурого типа 10,7. Причем высокая ассоциативная способность выявлена в метафазных клетках культивированных лимфоцитах крови с нормальным диплоидным набором хромосом (260). Цитогенетические исследования позволили выявить высокую ассоциативную способность 1 и 29 аутосом у коров бурого скота с частотой 80 или 12 случаев из 16 зарегистрированных. При анализе хромосомных аберрации кариотипа культивированных лимфоцитов были выявлены ацентрические кольца, пробелы, хроматидные и изохроматидные разрывы, парные фрагменты и делеции. Частота клеток с хромосомными аберрациями составила у коров черно-пестрого типа 2,0, бурого 4,0. В исследованных метафазных пластинках культивированных лимфоцитов крови дойных коров наблюдались разрывы, пробелы аутосом. Выявлены делеции 1 и 3 в аутосомах и в половых Х-хромосомах. Причем хромосомные аберрации выявлены в клетках культивированных лимфоцитах крови с нормальным модальным числом хромосом. В связи с этим ожидаемый показатель модального числа хромосом кариотипа культивированных лимфоцитов крови оказался ниже фактического. Фактический показатель клеток с модальным числом хромосом составил у лактирующих коров черно-пестрого типа 91,3 и бурого типа 88,7, а ожидаемый составил соответственно 89,3 и 80. Такая существенная разница по ожидаемому и фактическому показателю модального числа хромосом подтверждает необходимость усиления целенаправленного отбора и подбора животных по цитогенетическому статусу. Высокая частота полиплоидных клеток у лактирующих коров черно-пестрого типа 3,3, в сравнении со скотом бурого типа 1,3 обусловлена высокой молочной продуктивностью. На основании проведенных исследовании констатировали, что появление полиплоидных клеток и клеток с хромосомными аберрациями обусловлено прежде всего с восстановительными процессами,регенерацией,функциональной активностью органов и тканей при лактации. В дальнейшей селекционно-племенной работе использовали животных с известным кариотипическим статусом, что позволило в некоторой степени достоверно прогнозировать уровень кариотипической изменчивости в их потомстве и в популяции крупного рогатого скота черно-пестрого и бурого типов в целом. В результате проведенного цитогенетического анализа у отобранных коров и быковпроизводителей прижизненных зиготических хромосомных мутаций и полиморфизма по диплоидному числу хромосом у крупного рогатого скота черно-пестрого и бурого типов не выявлено. Самое главное коровы черно-пестрого типа отобранные по цитогенетическому статусу характеризуются хорошей плодовитостью в сравнении со сверстницами отобранные базовым способом. Выход телят на 100 коров составил при базовом способе отбора 72 голов, при предлагаемом 95 голов. Пример 2. СХПК Племзавод Алматы является ведущим хозяйством-репродуктором по разведению и селекции крупного рогатого скота бурого типа А-Ырыс алатауской породы в Казахстане. 5 Проведена оценка отобранных коров по молочной продуктивности (таблица 4). Установлено, что коровы оцененные дополнительно по цитогенетическому статусу достоверно выше продуцируют молока, в сравнении со сверстницами отобранные базовым способом. При предлагаемом способе средний удой молока за 305 дней лактации составил 5453,273,4 кг, при базовом 4563,0214,8,или на 19,5 выше. Самое главное при проведении отбора в селекционное стадо учитывали однородность масти. В стаде коров отобранные предлагаемым способом все коровы имели однородную бурую масть. В стаде коров отобранные базовым способом отбор по масти не проводился. Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить удой молока и выход жира со 177,9 кг до 207,5 кг или на 16,7. Использование предлагаемого способа позволила консолидировать селекционное стадо крупного рогатого скота черно-пестрого и бурого типа. Таблица 4 Продуктивность первотелок по принадлежности линиям в ПЗ Алматы Талгарского района Алматинской областип/п Предлагаемый способ Бартон Бетман Профит Тедди Курс Всего Базовый способ Бартон Бетман Профит Тедди Курс Всего Молочная продуктивность Удой за 305 дней Жир,лактации ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ отбора молочного скота для селекции по цитогенетическому статусу, включающий оценку породности, молочной продуктивности коров,экстерьера и конституции, определение класса животных по комплексу признаков при бонитировке,отличающийся тем,что дополнительно проводят цитогенетическую оценку крупного рогатого скота и отбирают коров не ниже класса по комплексу признаков при бонитировке,однородной масти с генетически аномальными клетками в культивированных лимфоцитах крови у особей черно-пестрой масти не более 6,7, бурой масти не более 8,0 и быков - производителей не нижекласса по комплексу признаков при бонитировке с частотой генетически аномальных клеток (ГенАК) в культивированных лимфоцитах крови на 10 меньше, чем у коров и проводят спаривание. Фиг.1 Метафазная пластинка в культуре лимфоцитов крови самки крупного рогатого скота черно-пестрого типа. Норма 260. 6 Фиг.2 Метафазная пластинка в культуре лимфоцитов крови самца крупного рогатого скота черно-пестрого типа. Норма 260 Фиг.3 Метафазная пластинка в культуре лимфоцитов крови коровы 191 черно-пестрого типа. Гипердиплоидный набор хромосом (2602). Стрелками указаны половые ХХ хромосомы. Фиг.4 Метафазная пластинка культивированных клеток лимфоцитов крови крупного рогатого скота черно-пестрого типа с хромосомными нарушениями. Стрелками указаны парные фрагменты. 7 Фиг.5 Метафазная пластинка культивированных клеток лимфоцитов крови крупного рогатого скота с хромосомными нарушениями (гепы и парные фрагменты). Стрелками указаны гепы и парные фрагменты. Фиг.6 Метафазная пластинка культивированных клеток лимфоцитов крови с хромосомными нарушениями. Стрелками указаны кольцевые хромосомы.