Методика оценки быков на генетический груз

Введение. Искусственное осеменение способствует быстрому распространению генотипов выдающихся производителей, но наряду с генами, способствующими улучшению продуктивных качеств скота, распространяются нежелательные аллели, вызывающие аномалии. Комплексной методики оценки быков на ранних стадиях на наличие генетического груза в настоящее время нет.

Отбор быков-производителей проводится в несколько этапов и, как правило, включает отбор по происхождению предков, собственную оценку быка по конституции и экстерьерным показателям, фертильности и качеству получаемой спермопродукции. В дальнейшем быка оценивают по качеству потомства, учитывая при этом в первую очередь продуктивность дочерей [12].

Однако существующие методики оценки быков не дают информации о мутантных генах, геномных мутациях и хромосомных аберрациях, которые при использовании ограниченного числа производителей на маточных стадах быстро распространяются. При бесконтрольном распространении этих мутаций усилия селекционеров, направленные на повышение продуктивности скота, можно очень быстро свести к нулю [14].

Поэтому целью данной работы является разработка методики ранней оценки генотипов быков на генетический груз.

Методика. Нами предложена методика проверки и оценки быков на генетический груз, состоящая из двух этапов.

На первом этапе оценивают бычков после рождения используя генеалогический метод, ДНК-тестирование и цитогенетический анализ (кариологический анализ).

При отсутствии положительных результатов на первом этапе тестирования бычка допускают ко второму этапу оценки.

На втором этапе оценивают сперматогенез быков, который может выражаться в таких аномалиях сперматогенеза, как олигоспермия, некроспермия и азооспермия, и морфологических нарушениях в строении спермиев. Схема методики проверки и оценки быков на генетический груз представлена на рисунке.

Этап I – Проверка бычков после рождения

Применение генеалогического метода позволит проанализировать родословную проверяемого бычка и определить тип наследования признака. На основе полученных сведений можно прогнозировать вероятность проявления изучаемого признака в потомстве, что имеет большое значение для предупреждения генетических аномалий. С помощью генеалогического метода может быть установлена наследственная обу- словленность изучаемого признака, а также тип его наследования (аутосомно-доминантный, аутосомнорецессивный, X-сцепленный доминантный или рецессивный, Y-сцепленный). При анализе родословных по нескольким признакам может быть выявлен сцепленный характер их наследования. Этот метод позволяет изучать интенсивность мутационного процесса, оценить экспрессивность и пенетрантность аллеля [13].

Схема методики проверки и оценки быков на генетический груз

После всестороннего анализа родословной проверяемого бычка переходим к более глубокой оценке генотипа с использованием современных молекулярных методов для выявления летальных рецессивных генов. Одним из методов является ДНК-тестирование.

Метод ДНК-тестирования позволяет выявить рецессивный аллель у гетерозиготных организмов.

У крупного рогатого скота выявлено свыше 400 генетически обусловленных морфологических и функциональных нарушений [19]. Обычно аномалия наследуется по рецессивному типу, и для её фенотипического проявления необходимо наличие одинаковых мутантных генов у обоих родителей.

С помощью метода ДНК-тестирования можно выявить летальный ген у гетерозиготного носителя и исключить возможность использования такого быка в воспроизводстве.

После или одновременно с тестированием на мутантные аллели проводят цитогенетический анализ.

Проведение цитогенетического анализа (кариологический анализ) имеет большое значение для практики, так как способствует выявлению в кариотипе племенных животных числовых или структурных аберраций хромосом, нередко связанных с нарушением воспроизводительной функции, уродствами и болезнями [11, 15].

Одной из широко распространенных перестроек являются траслокации, в частности робертсоновские (РТ). Такая транслокация, как 1/29 хромосом, являясь конституциональной генетической аномалией, передается потомкам и приводит к снижению воспроизводительной способности коров-носительниц аберраций [22]. У носительниц транслокаций наблюдается более продолжительный сервис-период и более высокая кратность осеменений [9].

I. Gustavsson [18] установил, что у быков-носителей транслокации 1/29 в среднем более низкий объем эякулята и показатель количества спермиев в эякуляте. У дочерей быков с РТ 1/29 хромосом показатели оплодотворяемости снижены на 6–10 % [8].

Основными носителями аберрации являются породы красного, палево-пестрого и бурого корня и те, которые созданы на их основе. Между линиями также существуют различия в частоте носителей. Это под- тверждает значительность роли родоначальника линии в распространении аберрации и наследовании ее через отдельные ветви в последующие поколения [17].

Отрицательный эффект влияния данной мутации на плодовитость крупного рогатого скота и опасность его более широкого распространения при интенсивном использовании быков-носителей аберраций явились основанием для обязательной цитогенетической аттестации ремонтного поголовья и производителей. Наличие даже одного быка в сети искусственного осеменения с РТ 1/29 может быстро привести к накоплению генетического дефекта в популяции [10].

У крупного рогатого скота наиболее часто выявляется химеризм по половым хромосомам. Химеризм XX/XY хромосом относится к категории соматических мутаций и не передается по наследству. Носителей химеризма в системе половых хромосом следует выбраковывать [5, 15].

После оценки на наличие структурных нарушений хромосом переходим к выявлению геномных мутаций, в частности полиплоидии.

В кариотипах животных с нарушениями воспроизводительной функции выявлены основные формы аномалий хромосом – полиплоидии, разрывы и пробелы хромосом [15].

Высокий уровень анеуплоидии у коров связывают с нарушениями воспроизводительных качеств, структурные нарушения хромосом вызывают мертворождения, аборты, удлинение сервис-периода. Установлены положительные корреляции между структурными нарушениями хромосом и индексом осеменения, уровнем аббераций и межотельным периодом, уровнем анеуплоидии и индексом осеменения [1, 2].

Для сельскохозяйственных животных актуальными стали необходимость хромосомной диагностики в селекции, выбраковка из воспроизводства генетически дефектных особей.

Таким образом, цитогенетический контроль быков необходим для того, чтобы не допустить распространения аномалий хромосом, снижающих воспроизводительную способность самих быков-спермодоноров и их потомства. После успешного прохождения первого этапа оценки молодых бычков переходим ко второму этапу оценки, включающему анализ сперматогенеза быков.

Этап II – оценка сперматогенеза быков

Цитологический мониторинг позволяет оперативно реагировать на изменения, происходящие в ходе селекции. Создается возможность определения частоты и характера нарушений сперматогенеза. Постоянный мониторинг изменений генетической структуры популяций позволяет улавливать изменения и прогнозировать их дальнейшие последствия, выявлять наследственные аномалии спермиев и своевременно выбраковывать быков-носителей аномалий из племенного использования.

На данном этапе оценки быков проводим анализ сперматогенеза на аномалии, которые могут выражаться олигоспермией, аспермией, некроспермией, и оцениваем наличие морфологических нарушений в строении спермиев: 1) аномалии головки спермия (деформация головки, разрыв головок, слипшиеся головками); 2) аномалии шейки и хвоста спермия (загнутые хвосты, разрыв хвоста, слипшиеся хвостами, оторванные головки); 3) тератологические формы как в нативном, так и глубоко охлажденном семени.

Аномалии сперматогенеза . Л.К. Эрнст [16] указывает, что аспермия, олигоспермия, морфологические дефекты спермиев относятся к числу наследственных аномалий системы воспроизводства, в частности аплазии семенных протоков Вольфа.

Если при одинаковых условиях содержания, эксплуатации, соблюдении норм кормления регулярно возникают данные нарушения сперматогенеза, необходимо проанализировать, по возможности, наличие таких же нарушений у мужской части родословной быков. При обнаружении аномалий сперматогенеза среди родственных быков следует относить их к генетически обусловленным и исключать данных быков из воспроизводства как экономически нерентабельных для получения спермопродукции, а также для исключения возможности получения сыновей для использования в племенном воспроизводстве.

Морфологические нарушения в строении сперматозоидов. Часто процесс сперматогенеза нарушается, что приводит к отклонениям в морфологическом строении сперматозоидов [3]. Поэтому крайне важным является оценка быков-спермодоноров по качеству получаемой спермопродукции, выявление как единичных случаев нарушения сперматогенеза, так и отслеживание определённых закономерностей в родословных мужской половины.

Состав популяции сперматозоидов имеет специфические индивидуальные особенности и в норме остаётся стабильным [6].

Аномалии сперматозоидов ассоциируют с мужским бесплодием и стерильностью у большинства видов животных. Морфологические нарушения спермиев могут отрицательно влиять на оплодотворение и исход беременности у самок [20].

Большинство исследователей считают, что морфологически аномальные сперматозоиды не могут оплодотворять яйцеклетку. Однако не исключено, что некоторые морфологически изменённые формы способны к оплодотворению и с этим может быть связана гибель зародыша [4, 21]. Ряд морфологических изменений спермиев является наследственным признаком аутосомного рецессивного типа наследования. Такие морфологические изменения зафиксированы в международном списке летальных дефектов [7].

В связи с этим возникает серьёзная необходимость обследования быков-спермодоноров и их спермы, так как ущерб от недополучения потомков и рождения потомков со сниженной плодовитостью и жизнеспособностью может быть гораздо выше улучшающего эффекта по продуктивности, если производитель – носитель вредных генов. И в зависимости от частоты заболеваемости и глубины проявления процесса – исключать или ограничивать дальнейшее использование. Особенно строго следует проверять импортных производителей, так как племенные свидетельства не содержат полной характеристики генотипа.

Заключение. Таким образом, предложенная методика проверки и оценки быков на генетический груз будет способствовать своевременному выявлению животных с обременённой наследственностью и выбраковке их из племенного использования.