Ключевые ферменты крови как признак селекции молочного скота

Актуальность. Поголовье крупного рогатого скота за последние десятилетия в Вологодской области сократилось, но при этом за счет организации биологически полноценного кормления молочных коров и использования новых современных технологий производства молока, продуктивность животных значительно возросла.

Дальнейший рост молочной продуктивности животных требует от зоотехнической науки использования новых нетрадиционных методов воздействия на животных.

В настоящее время интерьер рассматривается как совокупность морфо-физиологических особенностей организма, связанных с продуктивными качествами животных. Оценка интерьера животных имеет большое значение в повышении эффективности селекционно-племенной работы. Экономическая эффективность такого приема бесспорна, особенно при широком применении искусственного осеменения [1; 2].

Система отбора племенных животных, к сожалению, не учитывает их биохимическую индивидуальность, отражающую уровень и направление обменных процессов, протекающих в организме. Поскольку ферменты сыворотки крови и связанная с ними биохимическая адаптация животных закодированы в наследственности, в генах, можно полагать, что биохимические особенности тесно связаны с продуктивными и племенными качествами животных, отражают возможности их генетического потенциала.

Исследование ферментов представляет особый интерес, особенно в биологии. Жизнь зависит от сложной совокупности химических реакций, осуществляемых биологическими катализаторами, и любое изменение их действия может повлечь за собой серьезные последствия для организма животных [3; 4]. Обмен веществ ‒ это сложившийся комплекс последовательных биохимических ферментативных реакций [5].

Именно функциональные блоки, степень комплементарного взаимодействия и интеграции в сложные системы жизнеобеспечения, их использование в ряду поколений определяют уровень молочной продуктивности, который может достичь каждое животное в сложившихся условиях содержания [6].

Биохимическими методами можно контролировать физиологическое состояние организма продуктивных животных [7; 8]. На связь биохимических показателей крови с молочной продуктивностью коров указывает ряд проведенных исследований [9‒11]. Использование ферментов переаминирования – трансаминаз и других стало успешным при селекции черно-пестрого скота [12‒15]. По биохимическим тестам сыворотки крови можно уже в раннем возрасте молодняка прогнозировать молочную продуктивность во взрослом состоянии [16‒19].

Научная новизна. Методы селекции животных, в частности по родословной, могут быть успешно дополнены оценкой их биохимической индивидуальности путем мониторинга ферментного состава крови. Это может обеспечить более точный прогноз дальнейшей продуктивности животных. С этой целью эффективно могут быть использованы ключевые ферменты, катализирующие основные направления обмена веществ. Трансаминазы АЛТ и АСТ участвуют в синтезе и распаде аминокислот. Щелочная фосфатаза обеспечивает реакции фосфорилирования, гидролиз сложных эфиров фосфорной кислоты, регуляцию минерального, белкового, жирового и углеводного обмена, а также клеточную проницаемость. Амилаза ‒ фермент гидролиза органических соединений, образования глюкозы и декстринов, осуществляет мобилизацию запасов полисахаридов.

Практическая значимость. Использование ферментных тестов сыворотки крови в качестве интерьерных показателей молочного скота способствует повышению эффективности селекционно-племенной работы с ведущими конкурентноспособными породами крупного рогатого скота в Вологодской области

Цель исследований – изучить эффективность прогнозирования молочной продуктивности коров голштинской и черно-пестрой пород по ферментным тестам сыворотки крови.

Методика исследований. В процессе разработки данного направления пришлось пересмотреть методику исследований. Раньше проводились исследования по интерьеру путем сравнения групп по 15‒20 животных, в результате получали противоречивые результаты. Проведены массовые исследования крови животных, но при условии учета возможных факторов, влияющих на погрешности селекционного опыта (сезон года, возраст животных, стадия лактации, физиологическое состояние и другие). Предварительно мы их изучили.

При использовании инновационной методики были взяты образцы крови 3000 коров и 1000 телок ‒ их дочерей. Изучены 2 породы, 2 сезона года. Экспериментальные исследования проведены в 3 племенных заводах (ОАО «Заря» Вологодского района, отделение «Молочное»; АО «Племзавод Заря» Грязовецкого района и АО «Племзавод Родина» Вологодского района). В опытах участвовали коровы всего межотельного периода, коровы в первые 100 суток лактации, племенные телки всего периода выращивания, включая 1-ю лактацию. В итоге после биометрической обработки получена новая биологическая статистика.

Результаты исследований и их обсуждение

В таблице 1 продемонстрирована эффективность интерьерно-комплементарного отбора коров по уровню ферментов сыворотки крови. Так, по 1 лактации коров голштинской породы разность по надою при отборе по одному из ферментов достигает 414 кг молока, а по сумме изучаемых ферментов она последовательно возрастает до 540,737 и 741 кг.

По черно-пестрой породе по 1-й лактации, если при отборе по одному из ферментов разность в надое составляла 446 кг молока, то при суммарном отборе по концентрации ферментов сыворотки крови она последовательно возрастала до 656,1059 и 1228 кг молока.

Таблица 1 ‒ Эффективность интерьерно-комплементарного отбора коров по уровню ферментов сыворотки крови

Голштинская порода			Черно-пестрая порода				Дочери Эдина 97
1 лактация			1 лактация		2 лактация		1 лактация
ферменты и их сочетание	n	разность в надое, кг	n	разность в надое, кг	n	разность в надое, кг	n	разность в надое, кг
АЛТ (1)	390	+372*… +414***	189	+359*… +446*	192	+542*… _569	21	+798**
АСТ (2)	390	+207… +503**	189	+142… +439*	192	+261… +381*	21	+651*
фосфатаза (3)	390	+245*… +261	189	+361*… 588***	192	+258… +308	21	+675*
амилаза (4)	390	-122… +259*	189	442**… +238	192	-10… +48	21	27

Голштинская порода		Черно-пестрая порода				Дочери Эдина 97
1+2	291	+427***… +540**	140	+307… +656**	145	+574*… +598**	18	+875**
1+2+3	158	+564***… +737*	88	+629**… 1059***	80	+843**… +900*	8	+1429**
1+2+3+4	83	+520… +741**	25	+835… +1228	31	+1199… +1482**	4	+2186
Здесь и далее: *-P>0,95; **-P>0,99; ***-P>0,999.

Таким образом, в исследованиях проявился эффект суммарного аддитивного взаимодействия ферментов на генетическом уровне. По 2-й лактации – в случае отбора по одному из ферментов мы имеем разность в надое 569 кг, а при совместном отборе по ферментам сыворотки крови разность между группами последовательно возрастает до 598 кг,900, 1482 кг молока.

Были составлены тождественные группы животных, состоящих из дочерей одного и того же быка Эдина 97, имеющего наиболее многочисленное потомство. Если при отборе по одному из ферментов сыворотки крови разность в надое между группами составляет 651 кг, то при селекции животных в условиях сочетающихся ферментов разность между группами последовательно возрастает до 875, 1429 и 2186 кг молока.

Известно, что при традиционной селекции животных эффект ее обратно пропорционален количеству учитываемых признаков, в нашем случает, наоборот, чем больше учитываемых признаков при селекции, тем она эффективнее.

На рисунке 1 представлены результаты отбора дочерей Илима 1657. При этом эффект селекции последовательно нарастает и доходит до 18%. При отборе по ферментам сыворотки крови также удалось преодолеть эту нежелательную тенденцию. По дочерям Илима при отборе по 4 ферментам крови разность в продуктивности закономерно возрастает до 19%.

Рисунок 1. Динамика продуктивности дочерей быка Илима 1657 при повышенном уровне ферментов сыворотки крови по сравнению с пониженным

Состав крови изучался за весь период выращивания молодняка до 18 месяцев, но наибольший эффект получен, как это представлено в таблице 2, в самом раннем возрасте телок – от 3 до 6 месяцев.

Как свидетельствуют данные таблицы 2, разность между группами во взрослом состоянии этих животных составляет до 712 кг молока за 1-ю лактацию.

Таблица 2 ‒ Ранний (в возрасте телочек 3‒6 месяцев) прогноз продуктивности по уровню фермента крови АСТ

Уровень концентрации фермента	n	АСТ,и.ед./л	Надой за 305 сут. 1-й лактации, кг
Голштинская порода (племзавод «Заря»)
низкий	45	43,5±0,7	6498±133
высокий	36	54,6 ±0,8	7210±212
разность,±		+11,1***	+712**
Черно-пестрая порода (племзавод «Родина»)
низкий	42	39,4±1,6	5425±160
высокий	22	69,0±2,0	5941±264
разность,±		+29,6***	+516
Черно-пестрая порода (племзавод «Молочное»)
низкий	52	40,6±0,6	4577±140
высокий	52	49,2±0,4	5067±176
разность,±		+8,6***	+490*

В настоящее время средний возраст молочных коров в Российской Федерации составляет 2,9 отела. Желательный и оптимальный возраст продуктивных животных 4‒6 отелов. Некоторые ученые считают, что при среднем возрасте 2 отела уже может начаться распад популяции.

На рисунке 2 представлены результаты по продуктивному хозяйственному долголетию в условиях отбора телок по уровню трансаминаз АЛТ и АСТ в возрасте 9‒12 месяцев. Продолжительность жизни при повышенном уровне ферментов сыворотки крови по сравнению с пониженным с учетом всех 3-х хозяйств выше до 10%, количество лактаций до 15%, их длительность повышается до 20%. При вышеуказанном отборе животных пожизненный надой выше до 30%, количество молочного жира до 29%, а количество молока в расчете на 1 день жизни увеличивается до 19%.

Животноводы выделяют у скота по внешнему сложению 5 типов конституции: грубый, нежный, плотный, рыхлый и крепкий. Но, к сожалению, они встречаются в виде переходов, что затрудняет селекцию. Нами сформулирована новая интерьерно-биохимическая классификация типов конституции у коров.

В таблице 3 представлены три типа. Это гипоферментативный (все 4 фермента имеют низкую концентрацию), переходный с различным сочетанием и гиперферментативный (все 4 фермента имеют высокую концентрацию). Продуктивность по 1 и 2 лактации у гиперферментативного типа возрастает до 30,3%. Наращивание надоя в условиях интерьерно-комплементарного отбора животных происходит на генетическом уровне.

Племзавод «Заря»

Племзавод «Родина»

Племзавод «Молочное»

Условные обозначения:

1 – Продолжительность жизни, дн.     4 – Пожизненный надой, дн.

2 – Количество лактаций             5 – Пожизненное количество молочного жира, кг

3 – Длительность лактаций, дн.        6 – Количество молока на 1 день жизни, кг

Рисунок 2. Результаты раннего прогноза продуктивного хозяйственного использования животных при повышенном уровне ферментов сывороткикрови по сравнению с пониженным

Таблица 3 – Показатели надоя (кг) коров разных интерьерно-биохимических типов конституции

Тип конституции	Голштинская порода				Черно-пестрая порода
	n	1 лактация	n	2 лактация	n	1 лактация	n	2 лактация
гипоферментативный	38	5270± 152	10	4906± 219	14	4212± 222	15	4536± 264
переходный	307	5541± 51	102	5325± 101	164	4966± 66	161	5380± 72
разность,±%		+5,1		+8,5		+17,9***		+18,6**
гиперферментативный	45	6035± 153	11	5722± 291	11	5170± 225	16	5911± 263
разность,±%		+14,5***		+16,8***		+22,7**		+30,3***

В следующем поколении при подборе к таким животным использовались быки-производители без учета изучаемых ферментов сыворотки крови. Сформированная за счет интерьерно-биохимической селекции разность в продуктивности дочерей по 1-й лактации снижается до 5 раз. Если раньше в основе в целом считался промежуточный характер наследования надоя, то нами предлагается наследование этого признака у коров по типу полимерии, то есть по соотношению доминантных и рецессивных аллелей, как это в свое время установил шведский ученый Нильсон Эле на зернах пшеницы [20].

Выводы. Таким образом, предлагается инновационная методика выполнения интерьерных исследований на больших массивах животных, разработан интерьерно-комплементарный метод отбора племенных животных, установлен эффективный способ прогнозирования молочной продуктивности по трансаминазному тесту у телок в раннем возрасте 3‒6 месяцев. В исследованиях сформулирована новая в зоотехнической практике интерьерно-биохимическая классификация типов конституции у молочного скота, а также механизм наследования молочной продуктивности при интерьерно-комплементарном отборе у высокопродуктивного молочного скота.