Генетический мониторинг: анализ причин выбытия быков-производителей

Введение. Задача генетического мониторинга – долговременное слежение за состоянием популяционных генофондов, оценка и прогнозирование их динамики во времени и пространстве, определение пределов допустимых изменений. Для этих целей используются критерии разного уровня: микросателиты и отдельные гены ДНК, кариотипы и отдельные локусы хромосом, белки, в т. ч. антигены групп крови, непосредственно сами количественные и качественные признаки [1–4]. Однако любое прогнозирование осуществимо лишь на основе концепции нормы – нормального состояния или нормального процесса. Только такой подход дает необходимую точку отсчета и позволяет понять механизмы негативного антропогенного влияния на популяции, виды и целые экосистемы.

Поскольку виды сельскохозяйственных животных, как и их дикие сородичи, имеют системную организацию, они подчиняются тем же общим генетическим закономерностям, что и природные популяционные системы. В связи с этим в ходе селекционного процесса, при скрещивании пород, импорте племенного материала возможны нарушения породных генных ассоциаций, стабильно передающихся по наследству, кроме того, включаются сложные механизмы взаимодействия генов и их ассоциаций, что, в свою очередь, приводит к появлению животных с различными аномалиями [5]. Повышается уровень мутационного, сегрегационного и суб- ституционного генетического груза. Этому способствует и перемещение животных разного экогенеза без учета адаптационного потенциала. При этом экогенез проявляет интегрирующее воздействие прежде всего внешней среды (географические и климатически особенности, отражающиеся в том числе на качественных характеристиках кормовых ресурсах), а также влияние применяемых селекционных стратегий на генофондные особенности.

Понятие «генетический груз», означающий снижение приспособленности, которое сопутствует процессам сохранения генетического разнообразия популяции, активно вошло в лексикон селекционеров. Методы его оценки все чаще применяются при оценке селекционных воздействий, отборе производителей и подборе пар [6, 7].

Уровень генетического груза в популяциях крупного рогатого скота разного направления продуктивности возрастает вследствие увеличения импортируемого генетического материала, ограниченного количества производителей, отсутствия систематического генетического контроля и необходимого тестирования на мутантные аллели с обязательным охватом потомков производителей. Кроме того, свой негативный вклад в растущую долю генетического груза вносит разведение с некорректным применением инбридинга. В результате чего вместо ожидаемого закрепления ценных качеств у по- томков через повышение гомозиготности происходит концентрация и негативных аллелей.

Применение методов биотехнологии позволило сосредоточить уникальный генетический материал отечественной и зарубежной селекции в рамках одного племенного предприятия по получению и хранению спермы производителей – АО «Красноярскагроплем».

Пополнение стада быков, помимо завоза из Европы, происходит через эмбриопересадку, осуществляемую непосредственно специалистами на предприятии и быками, рожденными в быковоспроизводящих группах коров ведущих племенных заводах Сибири, таких как ЗАО племзавод «Ирмень» (Новосибирская область) ПЗ «Краснотуранский» (Красноярский край), ООО «Фарм» (Алтайский край), от высокопродуктивных коров, адаптированных к местным условиям [8].

Таким образом, на племпредприятии собран генетический материал, который является уникальным по качественным и количественным характеристикам. Постоянно ведется отбор против нежелательных аллелей, имеющих моно-или полигенную природу.

Цель исследования – анализ причин выбытия быков и выявление степени его наследственной обусловленности.

Задачи: изучить спектр причин выбытия; провести сравнительный анализ выбраковки по породам и направлениям продуктивности; изучить влияние экогенеза у быков.

Объекты и методы. Объектом исследования были быки-производители АО «Краснояр-скагроплем», выбывшие за периоды с 1979 по 2012 г. (n = 613) и с 2013 по 2021 г. (n = 170) [9]. Анализ наследственной обусловленности причин выбытия проведен у быков красно-пестрой и черно-пестрой голштинской породы, включая местные типы (енисейский и красноярский), симментальской, герефордской и абердин-ангусской пород.

Был выделен спектр причин выбытия, который включал: достаточное накопление спермы (ДНС), племпродажа (ПП), плохое качество спермы (ПКС), андрологические болезни (АБ), болезни пищеварительной системы (БПС), болезни сердечно-сосудистой системы (БССС), болезни конечностей (БК), травмы конечностей (ТК), буйный нрав (БН), прочие причины (ПП).

Использовались документы первичного зоотехнического учета форма 1-Мол., акты выбраковки быков, племенные свидетельства, а также данные из ИАС «Селэкс», «Быки РФ». Биометрическую обработку данных проводили с использованием программы MS Exсel.

Результаты и их обсуждение. Для дальнейшего повышения продуктивности стад поголовье быков АО «Красноярскагроплем» регулярно обновляется за счет приобретения быков российской и импортной селекции. Так, в 2011 г. импортировано 25 быков, в 2014 г. – еще 24 из Голландии, в 2017 г. завезены 24 голштинских быка красно-пестрой масти из стран Евросоюза [2]. Анализ причин выбытия быков за период 2013–2021 гг. показал, что 48,8 % производителей выбывали по причине достаточного накопления спермы, а 21,2 % –плохого качества (табл.). При одинаковом уровне кормления, высоком уровне ветеринарного обслуживания и единой технологии получения продукции часть быков выбыла по причинам, относящимся к наследственно-средовым. По некоторым данным эти болезни контролируются полилокусной системой генов, и для аномалий существует порог действия генов [10].

Причины выбытия быков-производителей АО «Красноярскагроплем» по периодам

Причина выбытия	1979–2012 гг.		2013–2021 гг.
	Всего, гол.	К общему числу выбывших, %	Всего, гол.	К общему числу выбывших, %
1	2	3	4	5
Болезни сердечно-сосудистой системы	2	0,3	6	3,5
Болезни пищеварительной системы	1	0,2	4	2,4
Травмы конечностей	113	18,4	2	1,2
Болезни конечностей	55	9,0	10	5,9
Буйный нрав	16	2,6	6	3,5

Окончание табл.

1	2	3	4	5
Плохое качество спермы	90	14,7	36	21,2
Андрологические болезни	7	1,1	0	0
Прочие причины	92	15,0	6	3,5
Достаточное накопление спермы	160	26,1	83	48,8
Племпродажа	45	7,3	17	10,0
Инфекционные болезни	32	5,2	0	0
Итого	613	100,0	170	100

Снижение и повышение доли тех или иных причин выбраковки колебались от одного периода к другому (см. табл.). Следует отметить повышение уровня выбраковки по причинам заболеваний сердечно-сосудистой и пищеварительной систем по сравнению с первым этапом на 3,2 и 2,2 % соответственно. Та же тенденция наблюдалась по причине выбраковки из-за плохого качества спермы, которая увеличилась на 6,5 % и составила 21,2 %.

Распространение нежелательных аллелей в стадах разного направления продуктивности может значительно отличаться. Эти различия зависят от числа особей, дрейфа генов, отбора, подбора и прочих причин.

На первом этапе исследования был проведен анализ причин выбытия быков в зависимости от породной принадлежности: первая группа – быки мясной направленности (герефордской и абер-дин-ангусской пород), вторая – быки комбинированной направленности (симментальской породы) и третья – быки молочной направленности (голштинские, красно-пестрые, черно-пестрые и типы енисейский и красноярский).

В основном быки выбывали по причине достаточного накопления семени, причем в группе мясных и молочно-мясных доля выбывших по этой причине составила 73,9 %. Быки же молочного направления в период 2012–2021 гг. выбывали чаще по причинам болезней сердечнососудистой системы (7,9 %) и пищеварительной системы (17,3 %), и основной вклад в эту долю внесли быки голштинской породы (рис. 1).

0,0    10,0   20,0   30,0   40,0   50,0   60,0   70,0   80,0   90,0

□ мясные □ молочные и комбинированные

Рис. 1. Сравнительный анализ выбраковки быков разного направления продуктивности, %

Учитывая, что выбытие как выбраковка по тем или иным причинам – это фенотическое проявление различных отклонений от нормы, произошедших на различных уровнях функционирования, была проведена градация причин на наследственно обусловленные и иные. К наследственно обусловленным причинам выбытия были отнесены: болезни сердечно-сосудистой системы, болезни пищеварительной системы, болезни конечностей, буйный нрав, некрос-пермия и андрологические болезни. Под прочи- ми причинами выбытия в исследовании подразумевали: достаточное накопление спермы и племпродажу.

У быков симментальской породы уровень генетического груза составил 58 %, что на 33 % выше, чем у быков мясного направления (рис. 2). В данном случае небольшое количество быков мясных пород не дает общей картины по распределению нежелательных аллелей среди производителей.

молочные комбинированные

■ наследственно-обусловленные и иные

Рис. 2. Уровень генетического груза в генофонде быков разного направления продуктивности (2012–2021 гг.), %

мясные

На продуктивность оказывает влияние экогенез [4–6]. Механизмы такого влияния разнообразны: различный уровень селекционно-племенной работы, адаптационные механизмы и др.

Результат сравнительного анализа причин выбытия быков в зависимости от экогенеза показал, что из числа выбывших за 2013–2021 гг. животные местного генофонда (Красноярский и Енисейский типы) составили 39,4 % (рис. 3).

Рис. 3. Сравнительная характеристика причин выбытия быков разного экогенеза

Наибольшая доля выбытия (18,2 %) – по причине плохого качества семени, чуть меньше (12,1 %) – плановое выбытие (ДНС 7,6 % и ПП 4,5 %), но среди причин выбытия не выявлено БССС и БПС.

Сравнивая спектр факторов, приводящих к изменению структуры бычьего поголовья, прежде всего, следует отметить племенную продажу взрослых быков в другие регионы и достаточное накопление семени, косвенно указывающие на возрастание генетического потенциала производителей. Вместе с тем значительно возросло число быков с плохим качеством спермы – до 20,6 % от общего числа выбывших.

Заключение. В целом плановое выбытие, отражающее высокий уровень сохранности поголовья, составило 57,1 % (47,4 % – достаточное накопление и 9,7 % – племпродажа). Динамика спектра указывает на возрастание доли планового выбытия на 23,7 % (с 33,4 % в предшествующий период). Это произошло за счет незначительного повышения доли племпродажи (на 2,6 %) и накопления семени (на 21,3 %). В конечном итоге это маркирует возрастание генетического потенциала производителей АО «Крас-ноярскагроплем».

Наибольший уровень генетического груза, учитываемый по наследственно обусловленным причинам выбытия, отмечается у быков комбинированного направления (60 %), меньше – у молочного направления (40 %). Увеличилось число быков с плохим качеством спермы – 21,2 % из числа выбывших, т. е. манифестированных рецессивных генов в гомозиготном состоянии. Это, в свою очередь, указывает на продолжающийся процесс дрейфа мутантных генов, сохраняющихся в гетерозиготном состоянии.

В то же время быки местных типов устойчивы в отношении сердечно-сосудистых болезней и болезней пищеварительной системы, стабильны по отношению к нагрузкам на конечности.