Повышение яйценоскости у высокопродуктивных кур и проблема ее раннего прогнозирования

С 1950-х годов в результате длительной и интенсивной селекции и гибридизации годовая яйценоскость кроссбредных кур повысилась почти в 2 раза — до 320-330 шт., а масса яйца составила 60-65 г против 55-60 г. При этом в основном увеличилась масса белка и скорлупы, тогда как масса желтка в селекционных линиях яичных кроссов стабилизирована в пределах 16-17 г, у гибридных кур — в среднем 18 г (1). Следовательно, яичная продуктивность кур приблизилась к биологическому пределу.

Сложные процессы естественного созревания яйцеклетки с желтком в яичнике, образование белка и скорлупы в яйцеводе, овуляция и цикл яйцекладки детерминированы генетически, регулируются на нейрогуморальном (нейрогормональном) уровне и зависят от внешних условий. Поэтому яичная продуктивность лимитируется двумя основными факторами — длительностью созревания яйцеклетки и образования желтка и снижением репродуктивного потенциала и качества яиц с возрастом кур и(или) вследствие влияния технологических факторов.

В настоящее время активизируются исследования структуры и функциональной активности генома у высокопродуктивных кур, на основе чего разрабатываются современные методы селекции и оптимизируются технологии промышленного содержания поголовья. В связи с этим проблема раннего прогнозирования яичной продуктивности приобретает особую актуальность.

Генетические факторы продуктивности кур и селекция . Селекция и гибридизация с использованием достижений популяционной генетики составляют основу племенной работы с сельскохозяйственной птицей. Внутрилинейная селекции и строгий отбор по важнейшим хозяйственным признакам при скрещивании сочетающихся линий обеспечивают высокую продуктивность у гибридных кур яичных кроссов. Благодаря генетическому разнообразию оказалось возможным поддерживать изменчивость полигенных признаков и постоянно повышать продуктивность кур. Методы селекции дополняются ДНК-технологиями на основании использования генетического полиморфизма и многофункциональных молекулярных маркеров для раннего прогнозирования продуктивности (1).

Расшифровка гаплоидного генома кур выявила 24 тыс. генов и более 1 млрд пар нуклеотидов в полиморфных участках ДНК, отражающих генетическое разнообразие. SNPs (single nucleotide polymorphism) представляют собой основу при маркерной селекции (2). Этот подход особенно результативен в случае хозяйственно полезных признаков, изменчивость которых сцеплена с половыми хромосомами. Раннее тестирование и отбор петушков в селекционных (закрытых) линиях и родственных группах служит эффективным приемом в селекции и сокращает время отбора в поколениях.

Для генома кур описано около 3 млн SNPs, что дает возможность установить местонахождение маркеров для полигенных признаков продуктивности (3). Это позволяет идентифицировать гены структурных белков, регуляторов множественного действия, а также гены-маркеры, локализованные на участке ДНК, и использовать их при картировании хромосом и в селекционной работе. Описано создание чипов для 600 тыс. нуклеотидных последовательностей с идентификацией соответствующих генов в коммерческих линиях (4). Полная расшифровка генома кур облегчит выделение полиморфных участков ДНК, маркирование значимых нуклеотидных последовательностей, а на хромосомных картах — структурных ге нов и локусов сцепления, определяющих наследование признаков продуктивности. Последний известный вариант интегрированной карты хромосом у кур составлен с использованием цитогенетического картирования, групп сцепления на отдельных хромосомах, а также полиморфных маркерных последовательностей. Эта версия включает 1889 локусов, из которых 450

объединены в 50 групп сцепления (5).

2*1 2*2 23 24 25 26 27 28 29 30 3*1 32 33 34 3* 36 37 з" Z W

Рис. 1. Схематическое изображение кариотипа домашней курицы Gallus gallus с гаплоидным набором хромосом и двумя половыми хромосомами (38) .

Геномное сканирование в поисках локусов количественных признаков (QTL) выявило около 29 локусов, локализованных в пяти из восьми известных макрохромосом курицы — 2-й, 3-й, 4-й, 5-й, 8-й и в половой Z-хромосоме (рис. 1). При их генетическом картировании выявлены локусы сцепления генов для массы тела, раз мера яиц, конверсии корма, других признаков продуктивности. На все восемь макрохромосом и Z-хромосому приходится более 70 % нуклеотидных последовательностей генома, на микрохромосомы — оставшаяся доля.

Для микрохромосом установлена генетическая активность, а также многие косвенные признаки повышенной плотности локализации генов (6).

Половая хромосома курицы Z (или X) содержит гены, которые влияют на некоторые признаки продуктивности. На этой основе для яичных и мясных кроссов созданы гомозиготные родительские формы, ау-тосексные по окраске оперения (аллели К и к ) и скорости формирования перьевого покрова (аллели S и s ), у которых 1-суточные цыплята различаются по соответствующему признаку в зависимости от пола. Ген карликовости ( dw / DW) был использован при выведении материнской линии (с пониженной живой массой и повышенной яйценоскостью) для мясного кросса Hubbard ISA F15 (7).

При прогнозировании яичной продуктивности представляют интерес аллельные гены половой хромосомы Z, контролирующие ограниченную ( ro ) и нормальную ( RO ) овуляцию. В эксперименте отмечено, что куры-несушки, гомозиготные по аллелям гена ro , в ряде случаев не способны к овуляции яйцеклетки-желтка из-за точечной мутации. Это связано с недостаточным транспортом липопротеинов из печени в фолликулы яичника при образовании желтка (8). В другой работе установлено, что гены ограниченной овуляции воздействуют на увеличение размера некоторых костей крыльев и ног и содержания в них минеральных веществ. Это способствует повышению массы тела по сравнению с той, которая присуща высокопродуктивной птице (9).

Селекционная фирма «Hy-Line International» (США), имеющая собственную генетическую лабораторию и необходимую производственную базу, в течение последнего времени применяет методы геномной селекции по генам-маркерам, связанным с хозяйственно важными признаками и ранним прогнозированием продуктивности. Селекция в линиях при создании кроссов ведется на стабильно высокую пожизненную продуктивность гибридных кур (80 нед и более), устойчивость к стрессам и заболеваниям .

Овогенез у высокопродуктивных кур. Морфогенез репродуктивных органов (яичник и яйцевод), развитие и созревание первичной яйцеклетки, образование полноценного яйца и половая скороспелость курочек связаны с периодами их роста и развития. За последние 6070 лет интенсивной селекции возраст снесения первого яйца (половая скороспелость) у яичных кур снизился в 1,5 раза — с 6 мес (26-27 нед) до 4 мес (17-18 нед). Это, однако, сопровождалось уменьшением прочности костей ног и крыльев, отмечаемым у курочек в постэмбриональный период. Проблема поддержания нормального развития пока решается за счет селекции на крепость костяка в сочетании с ограниченным кормлением, а также контролируемой живой массой к началу яйцекладки (1,2-1,3 кг) и в течение продуктивного периода у несушек (10).

Некоторые сдвиги в функциональном развитии яичника отмечаются у гибридных кур еще в генеративную фазу овогенеза, что показано на примере кросса Loghmann Brown. Зачатки гонад у куриных эмбрионов появляются в 4-суточном возрасте, а дифференциация гонад на яичники и семенники начинается с 8-х сут. С 11-суточного возраста происходит превращение первичных зародышевых клеток в оогонии, численность которых при быстром митотическом делении достигает нескольких сот тысяч. К 19-м сут большая часть оогониев погибает, и лишь некоторые из них дифференцируются в ооциты, вокруг которых начинают формироваться фолликулы (11).

До вывода цыплят фолликулярные стадии генеративных элемен- тов (ооциты) становятся преобладающими и завершаются образованием первичных яйцеклеток. В 1-суточном возрасте в яичнике курочек насчитывают 3,5-4,0 тыс. первичных ооцитов (яйцеклеток), диаметр которых составляет 0,01-0,02 мм при общей массе 30-50 мг. Благодаря фолликулу осуществляется взаимосвязь между развивающимся ооцитом и яичником. Первичная яйцеклетка (без желтка) содержит ядро с крупным ядрышком и диплоидным набором хромосом. Непосредственно к ооциту прилегает желточная (вителлиновая) оболочка — уплотненный слой цитоплазмы (12, 13).

Рост и созревание первичной яйцеклетки в вегетативную фазу проходит в фолликулах яичника вплоть до овуляции зрелой яйцеклетки в яйцевод. В эту фазу овогенеза можно выделить три стадии развития яйцеклетки, сведения о продолжительности которых и соответствующих продуктах представлены в таблице 1. На первой стадии овогенеза (1-6-я нед) наблюдается незначительный рост яйцеклетки за счет цитоплазмы без формирования желточного материала. К этому времени образуется зародышевый диск, отмечается увеличение ядра и цитоплазмы, ее диаметр достигает 0,5-1,0 мм.

1. Характеристика этапов овогенеза у высокопродуктивных кур
Этап, процесс	| Объект, орган	| Продолжительность	|      Продукт овогенеза
Генеративная фаза (эмбриональный период)	Эмбрион—суточный цыпленок	8-21 сут	Первичные зародышевые клетки — оогонии ^ ооциты
Вегетативная фаза (постэмбриональный период)	Яичник	От 1 сут до 17 нед	Ооцит — первичная яйцеклетка ^ зрелая яйцеклетка
Рост яйцеклетки	Яичник	От 1 сут до 6 нед	Яйцеклетка с зародышевым диском и цитоплазмой
Развитие яйцеклетки	Яичник	7-16 нед	Яйцеклетка с формирующимся желтком как единая клетка
Созревание яйцеклетки	Яичник	16-17 нед	Зрелая яйцеклетка со сформировавшимся желтком
Овуляция	Яичник	В среднем 30 мин	Половая гамета с гаплоидным набором хромосом, способная к оплодотворению
Продуктивный период онтогенеза у кур-несушек	Яичник и яйцевод	18-73 нед и более	Первичные яйцеклетки на разных стадиях развития (ритмичная овуляция и яйцекладка)

Вторая, наиболее длительная стадия овогенеза, продолжается от 7-до 16-недельного возраста курочек. Рост и созревание яйцеклеток сопровождается накоплением желточной массы в каждой из них при транспортировке кровотоком из печени в фолликул. В нем питательные вещества накапливаются в виде сложных протеинов (липопротеиды, гликопротеиды), триглицеридов, фосфолипидов, свободного холестерина, других биологически активных соединений.

Третья стадия овогенеза у кур — образование зрелой яйцеклетки (созревание) приходится на 16-17-ю нед. Ускоренное накопление желтка происходит последовательно в нескольких крупных фолликулах яичника и занимает около 1 нед. Период быстрого накопления желтка в яичнике происходит в фолликулах в течение 5-6 сут, где первичная яйцеклетка превращается в зрелую яйцеклетку (вторичный ооцит) и овулирует в яйцевод. Разрыв оболочки фолликула и перемещение зрелой яйцеклетки-желтка в воронку яйцевода (овуляция) занимают 15-30 мин.

Зрелая яйцеклетка в виде бластодиска находится на поверхности желтка и вместе с ним представляет собой одну клетку, окруженную плотной вителлиновой оболочкой. Переход от диплоидного набора хромосом к гаплоидному совершается в результате мейоза, первое деление которого проходит в ядре яйцеклетки до начала овуляции. После перемещения яй- цеклетки-желтка в воронку яйцевода происходит второе деление мейоза и образуется половая гамета с гаплоидным набором хромосом.

Так завершается образование яйцеклетки — половой гаметы, которая благодаря желтку имеет большой запас питательных и биологически активных веществ, необходимых для воспроизводства потомства. Отметим, что каждая яйцеклетка в естественной взаимосвязи с желтком проходит длительный процесс роста и развития в фолликуле яичника от 1-суточного до 16-17-недельного возраста, независимо от того, осуществится ли ее оплодотворение в яйцеводе или нет. С завершением образования яйца (белок и скорлупа) в яйцеводе формируется биологическая полноценность куриного яйца.

Биологическая особенность домашних кур заключается в способности откладывать полноценные яйца без оплодотворения. Именно этот фактор определяет длительность яйцекладки и биологические пределы яичной продуктивности, в равной мере относящиеся к производству оплодотворенных инкубационных яиц (племенное стадо) и неоплодотворенных пищевых яиц (промышленное стадо). Отметим, что у большинства видов класса Aves самки начинают откладывать яйца только после спаривания с самцами и оплодотворения яиц.

Современная концепция образования яиц. После овуляции яйцеклетки по мере продвижения желтка по яйцеводу образуются белок и скорлупа, что завершается снесением полноценного яйца. В яйцеводе яйцо формируется в среднем за 22-24 ч, в том числе в воронке — 20 мин, в белковом отделе — 3 ч, в перешейке — 1 ч, в матке — 18-19 ч. У высокопродуктивных кур образование полноценного яйца (белок, скорлупа) в яйцеводе занимает 22-23 ч. Время формирования скорлупы в яйцеводе составляет 17-18 ч, или около 2/3 суток, что служит вторым по значимости фактором, ограничивающим яичную продуктивность кур (14).

В ранних работах установлено, что максимальная скорость переноса питательных веществ из плазмы крови в фолликул в расчете на единицу его поверхности отмечается при массе ооцита 2,5 г (цит. по 13). Можно считать, что это начальный фолликул в каждой серии быстро созревающих в яичнике. С увеличением поверхности каждого последующего фолликула (до овуляции) скорость отложения желточного материала нарастает вследствие роста фолликулярной оболочки.

У высокопродуктивных кур (более 300 яиц на несушку) выделяется первый большой фолликул (рис. 2, А), который классифицируется как предовуляторный, все последующие фолликулы — по размеру (массе). При представленном на рисунке минимальном числе фолликулов овуляция самого крупного с максимальной массой желтка для этой серии произошла ранее. По данным литературы, масса желтка яиц у гибридных кур в среднем составляет 18 г (15).

При относительно невысокой яйценоскости (210-230 яиц), характерной для современных мясояичных пород и материнских линий мясных кроссов в яичнике одновременно формируются 8-10 и более крупных фолликулов. При таком их числе, особенно во второй половине продуктивного периода, отмечается десинхронизация овуляции и цикла яйцекладки, что служит одной из причин образования двухжелтковых яиц с повышенной массой — 75-80 г и более.

В яичнике линейных кур мясояичной породы белый плимутрок (см. рис. 2, Б) ни один из трех более крупных фолликулов не выделяется по величине, так что любой из них может стать предовуляторным. В по- добном случае также возможна практически одновременная (с небольшим интервалом) овуляция двух фолликулов, что приводит к образованию двухжелткового яйца. Это указывает на десинхронизацию процессов образования яйцеклетки-желтка и овуляции, снесения яйца и цикла яйцекладки. Яйца с двумя желтками могут откладывать в первые недели продуктивного периода молодые куры-несушки, у которых полный цикл образования и снесения яйца еще не установился. О десинхронизации косвенно свидетельствует появление нестандартных яиц с измененной формой и(или) отклонениями по другим морфометрическим показателям.

А

Рис. 2. Крупные фолликулы в яичниках у высокопродуктивных яичных кур (А) и линий мясояичных кур (Б) породы белый плимутрок ( кросс Cobb) (10).

К немаловажным факторам высокой и устойчивой продуктивности кур относится цикл яйцекладки, характерный для каждой несушки. Он определяется временем, в течение которого от курицы без перерыва получают последовательно снесенные яйца. Высокопродуктивная птица имеет длинные циклы яйцекладки, продолжающиеся, как правило, 50-80 сут с небольшим интервалом (1-2 сут) между ними. Частота повторения циклов с интервалами устанавливает ритм яйценоскости в продуктивный период.

Особенность высокопродуктивных яичных кур заключается в быстром накоплении питательных веществ и биологически активных компонентов в 5-6 больших фолликулах, образующихся последовательно, при 67-суточном периоде созревания яйцеклетки. В самом крупном фолликуле масса желтка в наибольшей степени повышается за 24 ч до овуляции, а его диаметр достигает 32-35 мм у молодых кур и 40-42 см у взрослых особей. Число фолликулов в яичнике служит одним из показателей физиологического состояния репродуктивных органов и биологического потенциала яйценоскости кур (16).

Образование белка и скорлупы в яйцеводе синхронизировано с овуляцией яйцеклетки-желтка и циклом яйцекладки, что определяет длительность формирования яйца при разном числе фолликулов в яичнике (рис. 3). Нами предложен коэффициент интенсивности роста фолликула как показатель суточного увеличения его массы. Он рассчитывается по разности прироста массы (18,0-2,5 г), поделенной на число фолликулов в яичнике (см. рис. 3).

При пяти фолликулах в яичнике коэффициент интенсивности роста наибольший и составляет 3,10, при шести — 2,58, семи — 2,21, восьми — 1,94 и при девяти фолликулах — 1,92. При пяти-шести фолликулах, одновременно находящихся в яичнике на стадии созревания яйце-

Рис. 3. Расчетная длительность формирования крупных фолликулов в зависимости от их числа в яичнике у кур-несушек: 1-5 — соответственно 5 шт., 6 шт., 7 шт., 8 шт. и 9 шт.

клетки-желтка, отмечается более высокий коэффициент интенсивности прироста их массы. Ранее считалось, что в яичнике у продуктивных кур должно быть семь-девять и более крупных фолликулов, число которых определяет яйценоскость у мясояичных и яичных пород. Таким образом, можно отметить, что чем меньше крупных фолликулов в яичнике (4-5 шт.), в которых последовательно происходит накопление желтка и созревание яйцеклетки, тем быстрее наступает ову-

ляция желтка и тем выше продуктивность кур.

Сложный и длительный процесс роста и созревания яйцеклетки-желтка в яичнике, определяемый геномом, служит главным ограничительным фактором при формировании продуктивности кур в процессе онтогенеза. У высокопродуктивной птицы интенсивный биосинтез питательных веществ и быстрое накопление желточной массы в крупных фолликулах обеспечивают их ускоренное формирование и возможность ежесуточной овуляции яйцеклетки-желтка при суточном ритме яйцекладки. Известный факт снесения курицей породы леггорн 361 полноценного яйца за 364 сут, то есть практически при 100 % яйценоскости, можно считать пределом яичной продуктивности.

Прогнозирование яичной продуктивности. Гибридные куры характеризуются весьма быстрым ростом и развитием, в результате чего в 16-17-недельном возрасте они начинают откладывать первые яйца. При групповом учете половую скороспелость устанавливают при достижении 5 % интенсивности яйценоскости, которая во многом определяет продуктивность кур в дальнейшем. Наследуемость яйценоскости к началу яйцекладки — фактор с наиболее высокой долей влияния на яичную продуктивность.

Функциональная активность яичника и яйцевода, других внутренних органов очень высока, особенно в начале и на пике яйцекладки. В печени происходит интенсивный синтез питательных веществ, биологически активных соединений, входящих в состав желтка, белка и скорлупы, которые через кровь поступают в фолликулы, яичник и яйцевод. При этом также важен возраст половой зрелости, когда особь способна давать потомство. Принято считать, что у высокопродуктивных кур половая зрелость наступает при достижении 50 % яйценоскости в стаде. На примере кроссов фирмы «Hy-Line International» (США) отметим, что за последние 30 лет возраст достижения этого значения снизился почти на 3 нед (17). То же свойственно другим яичным кроссам, что, в свою очередь, определяет быстрое нарастание пика продуктивности (85-90 % и более), присущее гибридным курам (табл. 2).

От 1-суточного возраста и до завершения продуктивного периода заданная живая масса признается главным показателем роста, развития и физиологического состояния организма. Постоянное давление селекции на повышение яичной продуктивности достигается и поддерживается в основном за счет оптимизации живой массы в течение всего времени продуктивного использования при ограниченном нормированном кормлении кур. Селекционное давление в закрытых линиях позволяет постоянно удлинять продуктивный период и сохранять яйценоскость на начальную несушку на уровне 85 % и более.

2. Изменение основных показателей продуктивности у гибридны мере кроссов фирмы «Hy-Line International», США)			х кур (на при-
Показатель	1980 год	2002 год	|    2009 год
Возраст достижения 50 % продуктивности, сут	161	145	143
Интенсивность яйценоскости в пик яйцекладки, %	92	95	96
Сохранность, %	92	96	96-97
Получено яиц на начальную несушку, шт.	263	323	326
Живая масса в возрасте 74 нед, г	2470	2000	1980

При поведении международных конкурсов (Чехия, 2009-2010 годы) куры-несушки кросса Novogen Brown французской компании «Novogen S.A.A.» снесли за 385 сут (55 нед) 351 яйцо при интенсивности яйценоскости (процентное отношение валового сбора яиц к числу кур-несушек в стаде) 91,2 % (18). Столь высокая продуктивность кур максимально приближена к ее биологической границе (табл. 3). Результаты испытаний гибридных кур-несушек ранжированы нами по яйценоскости с учетом яйце-массы (кг) как общепринятого зоотехнического показателя яичной продуктивности.

3. Яичная продуктивость гибридных кур (55 нед, международные конкурсные испытания, Чехия, 2009-2010 годы)
Группа кроссов	Яйценоскость на 1 несушку шт.    %	Средняя масса яйца, г	Яйцемасса, кг	Сохранность, %	Конверсия корма, корм. ед/кг яйцемассы
Novogen Brown («Novogen S.A.A.», Франция)               351,1   91,2      61,5          21,59          99            2,32 Hisex («Hendrix Poultry Breeders», Голландия)                 346,1   90,0       61,7          21,35          96            2,32 Lognmann («Loghmann Tier-zucht GmbH», Германия)        338,9   88,0      62,5         21,18         99           2,34 isa Brown («ISA A Hendrix Genetics Company», Голландия)    342,1   88,6       61,6          21,07          98            2,37 Hy-line («Hy-Line International» (США)                         336,6   87,4      61,9         20,84         98           2,33 Super Nick («H&N International GmbH», Германия)             330,1   85,7      62,3         20,56         96           2,44 Tetra («B a bolna Tetra Kft., Венгрия)                        330,1   85,7       62,1          20,50          95            2,41 Bovans («ISA A Hendrix Genetics Company», Голландия)       326,8   84,5       62,7          20,49          96            2,45

Итак, фенотипические изменения при селекционном давлении и влиянии технологически заданных условий разведения птицы свидетельствуют о расширении физиологических границ проявления признаков продуктивности. Для высокопродуктивных кур обеспечивается возможность ежесуточного последовательного созревания в яичнике яйцеклетки-желтка до овуляции с дальнейшим завершением образования белка и скорлупы в яйцеводе и снесением полноценного яйца в суточном циркадном ритме. Яичную продуктивности кур можно прогнозировать в постэмбриональном онтогенезе по числу крупных фолликулов, созревающих в яичнике (5-6 шт.), при условии синхронизации процесса яйцеобразования и достижения 85-90 % яйценоскости. При пяти-шести крупных фолликулах в каждой серии, быстро развивающихся в яичнике, период созревания яйцеклетки-желтка должен составлять 6-7 сут. Именно фактор совпадения указанных признаков, по нашей гипотезе, определяет биологический потенциал функционирования репродуктивных органов и служит основой для раннего прогнозирования высокой яичной продуктивности птицы.