Воспроизводительная способность быков-спермодоноров разного генеза

Введение . Существующие методы оценки генетического прогноза увеличения молочной продуктивности у быков-спермодоноров племпредприятий, к сожалению, крайне недостаточны, так как не дают полной информации о генотипе, отсутствует достоверный мониторинг о стабилизации показателей продуктивных качеств, переданных предками путем накапливания доминантных аллелей у потомков, и о носительстве вредных рецессивных генов.

В эякулятах всех быков-спермодоноров присутствуют, помимо нормальных половых клеток, спер-мии с различными отклонениями в строении. Наличие в эякуляте большого количества морфологически изменённых спермиев у быков, количество которых может достигать 70 %, связано с патологиче- скими процессами, происходящими в репродуктивной системе быков, связанными с нарушениями в режиме эксплуатации [2].

Отбор быков на племпредприятия должен проводиться по комплексу признаков, сочетающих высокую продуктивность, крепкое здоровье, потенциал к разным стрессовым ситуациям в меняющихся условиях среды, воспроизводству здорового потомства, противостоянию наследственным заболеваниям без ущерба продуктивности и продуктивному долголетию [1, 3].

Использование в воспроизводстве ограниченного числа быков-спермодоноров на большое маточное поголовье способствует накоплению в популяции не только генов прироста продуктивности, но и концентрации нежелательных рецессивных генов, вызывающих генетические дефекты спермиев и андроло-гические расстройства [12].

Традиционно сложившаяся оценка нативной и криоконсервированной спермы быков-спермодоноров по количеству эякулятов, объему, концентрации, подвижности и переживаемости являются недостаточной, необходимо учитывать оценку влияния стресс-факторов (со сменой условий среды обитания) на показатели как нативной, так и криоконсервированной спермы [10].

Всё шире в практике животноводы применяют методы генетических исследований. ДНК-диагностика позволяет выявить маркеры продуктивных качеств у животных на любом этапе онтогенеза, получить информацию о полиморфизме генов и исследовать те варианты генов, которые имеют преимущественное распространение у животных, несущих желательные аллели в конкретных условиях среды. Владея данной информацией, селекционеры могут направленно формировать генофонды с желательными генными сочетаниями [6].

Цель исследований . Изучить влияние стресс-факторов на репродукцию спермы у быков голштинской и красно-пестрой пород, выращенных в условиях разного экогенеза.

Задачи исследований : разместить в лучших хозяйствах стран мира заказные спаривания голштинских и красно-пестрых коров и быков нужных генотипов (линий); получить бычков, завезти их в годовалом возрасте на Красноярское племпредприятие; дорастить до 24 мес., получить сперму, оценить как нативную, так и криоконсервированную по количественным и качественным показателям способность спермиев нативной спермы переносить глубокое охлаждение; изучить переживаемость криоконсер-вированной спермы; выявить структуру морфологических нарушений в строении сперматозоидов в сперме в зависимости от сезона года.

Материалы и методы исследований . Экспериментальная часть работы проводилась на Красноярском племпредприятии на 27 бычках голштинской породы: селекции Нидерландов (23 головы) и селекции Канады (4 головы) (опытные группы) и на 7 бычках енисейского типа красно-пестрой породы (контрольная группа). Все 34 бычка на племпред-приятие были завезены в октябре-ноябре 2014 года в 10-11-месячном возрасте, где были дорощены до 24-месячного возраста. Содержались бычки в типовых бычниках на привязи. Поение проводили из одноуровневых поилок.

Моцион бычки получали ежедневно на стационарном карусель-водиле. Все корма, используемые в кормлении бычков, исследовались в ФГБУЦАС «Красноярский». Питательность рациона корректировали один раз в месяц после взвешивания, с учетом изменения живой массы и поедаемости кормов, по нормам ВАСХНИЛ. Уровень кормления по объему и питательности был одинаковый и рассчитан на получение 800–1200 г суточного прироста живой массы.

Оценку репродукции нативной спермы у бычков обеих групп провели по регламенту: количество и объем полученных эякулятов, концентрация сперматозоидов в 1 мл нативной спермы, выживаемость во время технологических процессов (получения, разбавления, замораживания и хранения) - за период от начала производства нативной спермы до 24месячного возраста в соответствии ГОСТ 23745-79 «Сперма быков-производителей неразбавленная, свежеполученная» [4] и методикой С.Л. Когана (1969) [7], с одновременным использованием данных первичного зоотехнического учета. Критерием оценки спермы была доля аномальных спермиев в 1 мл спермы, которая не превышала 18 %.

Переживаемость семени после замораживания– оттаивания оценивалась в соответствии с ГОСТ 26030-83 «Сперма быков-производителей замороженная» [5].

Долю аномальных форм спермодоноров нашли методом морфофункциональной оценки спермы быков.

Результаты исследований и их обсуждение

Производство нативной спермы. При сравнении количественных и качественных показателей нативной спермы у быков-спермодоноров опытной и контрольной групп за изучаемый период (2015 г.) в расчете на одного быка выявлено небольшое преимущество у быков опытной группы: по количеству эякулятов на 6 мл (5,36 %) (р>0,95); по объему эякулята на 0,07 мл (1,94 %) (р>0,95); по производству нативной спермы на 30 мл (7,69 %); по концентрации спермиев в 1 мл спермы - на 0,05 млрд (4,07 %)

(р>0,95); по деловому выходу спермы на 21 мл (1,11 %)(р>0,95).

Увеличение количественных и качественных показателей нативной спермы у быков опытной группы в сравнении с контрольной, при одинаковых услови- ях кормления, содержания и ухода, – это результат отселекционированности голштинских быков по этим показателям селекционерами Голландии и Канады, а также высокой адаптивной способности голштинского скота.

Таблица 1

Количественные и качественные показатели нативной спермы быков разного экогенеза, в среднем от одного быка

Группа, порода	Количество эякулятов (пределы колебаний)	Объем эякулятов, мл	Концентрация спермиев в 1 мл спермы, млрд	Получено спермы, мл	Биологический брак		Деловой выход спермы
					мл	%	мл	%
Контрольная (К), n = 7	108±0,6	3,61±0,01	1,23±0,04	390,0±39**	49,8±7,2*	12,78	340,2	87,23
	83-123	3,0-4,4	1,03-1,24	249-541	6-60	1,5-15,4	–	–
Опытная (О), n = 27	114±0,6*	3,68±0,06**	1,28±0,15	42±44	58,3±7,9**	13,88	361,7	86,12
	37-208	3,0-5,3	0,72-1,64	111-116,2	6-63	1,4-16,4	–	–
О ±      М к К        %	+6*	+0,07*	+0,05**	+30**	+8,5**	+1,10	+21*	+1,11
	+5,36	+1,94	+4,07	+7,69	–	–	–	–

Примечание. Здесь и далее: К – красно-пестрая порода енисейского типа селекции Красноярского края; О – голштинская порода селекции Нидерландов и Канады; M – масса, мг; * – Р<0,95; ** – Р>0,99.

Длительная транспортировка, а также смена условий жизнеобеспечения Европы и Канады на сибирские у бычков опытной группы способствовали возникновению стрессовых моментов, их организмы частично не смогли компенсировать в полном объеме возмущающие действия факторов внутренней среды на изменения во внешней, что способствовало частичному изменению характера сложившихся внутренних генетических связей, нарушению при этом не только адаптивных возможностей животных, но и процесса воспроизводительной системы, увеличению биологического брака на 1,1 % (р>0,95).

Анализ количественных и качественных показателей нативной спермы выявил большие колебания в показателях опытной группы, что свидетельствует о проявлении первой фазы общего адаптационного синдрома и увеличении брака нативной спермы. Однако резкая смена экогенеза у быков опытной группы не была решающим фактором, в снижении показателей нативной спермы главной причиной был конкретный бык, его индивидуальные возможности.

Способность спермы переносить глубокое охлаждение. Важным адаптивным свойством спермы является переносимость криоконсервации, уровень которой можно оценить по переживаемости сперми-ев после глубокого замораживания. Сперма разных быков неодинаково выдерживает замораживание при сверхнизких температурах. После замораживания погибают до 40–70 % сперматозоидов [8–10].

В таблице 2 приведены показатели выбраковки криоконсервированной спермы после ее размораживания и оценки.

В опыте было установлено, что смена условий среды обитания Европы и Канады на сибирские отрицательно повлияла на организм бычков опытной группы, сила воздействия стресса была незначительно выше резистентности организма, он не смог ликвидировать противоречия внутренней и внешней среды, что способствовало увеличению отхода спермодоз, который составил 3,71 %, что больше, чем в контрольной группе, на 1,09 %.

Выход деловой спермы в спермодозах у быков опытной и контрольной групп был практически равным, с колебаниями 29,93–30,0 %, с тенденцией снижения у быков опытной группы к контрольной на 0,07 %.

Переживаемость спермиев криоконсервирован-ной спермы. В процессе криоконсервации происходит множественное изменение акросомы и средней части хвоста. Защита гамет от повреждения зависит от состава и фазового состояния мембранных липидов. Установлено экспериментально, что состав мембранных липидов генетически детерминирован [11]. Липидные компоненты мембран определяют характер и размеры криоповреждений клеток, которые можно рассматривать как специфическую реакцию на холодовое воздействие. Структурные дефекты мембран могут служить местом атаки разных повреждающих факторов – осмотических сил, лиотропных ионов, катализаторов, токсинов и других факторов, что приводит к вторичным биохимическим живания в баллах, согласно ГОСТ 26030–83, сразу повреждениям [2].                                   после размораживания, через 2 и 5 часов.

Оценку подвижности (активности) спермиев кон сервированной спермы провели после ее размора-

Таблица 2

Показатели выбраковки криоконсервированной спермы после её размораживания и оценки

Порода	Регион происхождения	Передано спермы на криоконсервацию, млн	Расфасовано спермы в пайёты, доз	Выбраковано спермодоз по переживаемости и концентрации в процессе криоконсервации		Передано в биохранилище, доз	Выход спер-модоз с 1 млн полученной спермы, %
				доз	%
Красно-пестрая n = 7 (К)	Красноярский край	340,7±38	10474±1102	275	2,62	10199	30,0
Голштинская n = 27 (О)	Голландия + Канада	351,4±41	10908±1183	390	3,71	10518	29,93
О ± К	М %	+10,7	+434	+115	–	–	–
		+3,14	+4,14	–	+1,09	+3,13	-0,07

Таблица 3

Переживаемость спермиев криоконсервированной спермы

Порода	n	Регион происхождения	Группа	Получено спермодоз от 1 быка за период использования (12–24 мес.)	Подвижность спермиев, баллы
					сразу после размораживания	через 2 часа	через 5 часов
Красно-пестрая	7	Сибирь	Контрольная (К)	10474±1192 (9372-11576)	4,16±0,27 (3,92-4,46)	3,82±0,24 (3,65-4,13)	3,44±0,23 (3,38-3,85)
	27	Голландия Канада	Опытная (О)	11810±1229 (10581-13039)	4,08±0,30 (3,7-4,24)	3,67±0,24 (3,58-4,07)	3,30±0,21 (3,17-3,74)
О±К			балл	+12,76	-0,08	-0,15	-0,14

Анализ данных таблицы 3 свидетельствует, что у бычков опытной группы подвижность спермиев размороженной криоконсервированной спермы составила 4,08 балла при оценке сразу после размораживания спермы; 3,67 балла через 2 часа и 3,30 балла после 5 часов. У быков контрольной группы оценка подвижности спермиев приближалась к верхней границе колебания признака по ГОСТу и составила 4,16; 3,82; 3,44 балла, имела несущественное преимущество в сравнении с опытной группой при оценке сразу после разморозки на 0,08 балла, через 2 часа – на 0,15; через 5 часов на 0,14 балла соответственно.

Морфологические исследования нативной и криоконсервированной спермы быков-спермо-доноров в зависимости от экогенеза. Для современного промышленного скотоводства важным является такое свойство животного, как устойчивость к разнообразным факторам окружающей среды. Животные должны обладать широким диапазоном толерантности, то есть иметь высокую адаптивную пластичность. Этого можно достичь только в результате жесткого отбора животных с устойчивой репродуктивной функцией [12].

Для выявления у быков-спермодоноров молочных пород генетических возможностей прироста продуктивности требуется значительный временной промежуток для того, чтобы получить потомство и оценить его по показателям молочной продуктивности и ее качеству (доля жира и белка в молоке), мясным качествам, воспроизводительной способности.

В России оценку качества спермопродукции у быков-спермодоноров на племпредприятиях проводят по объему эякулята, концентрации, подвижности и выживаемости спермиев и не оценивают по структуре морфологических дефектов спермиев. В результате генотипы, имеющие аномальные рецессивные гены, могут быть использованы на значительном поголовье скота и передать животным аномальные гены.

Стабильность спермогенеза у быков зависит от ряда факторов: экогенетических особенностей особи, условий эксплуатации, параметров среды обитания.

Морфологические исследования спермиев у быков подконтрольных групп провели во все сезоны

2016 г., определили долю аномальных спермиев (ДАС) в нативной и криоконсервированной сперме. Оценка стабильности исследуемого параметра проводилась на основании его изменчивости в нативной и криоконсервированной сперме (табл. 4).

Таблица 4

	Весна           \		Лето            |		Осень           \		Зима
II e о	Группа
	К	О	К	О	К	О	К	О
Нативная сперма
1	17,23±1,19	17,22±1,73	18,19±1,19	18,17±2,10	18,08±2,15	18,02±2,85	23,47±2,77	23,39±2,14
2	2,31±0,51	2,40±0,52	3,81±0,90	3,90±0,80	3,99±0,80	4,00±0,65	4,97±1,80	4,18±1,65
3	4,18±1,40	4,07±0,90	4,45±2,91	4,34±1,10	4,31±1,81	4,34±1,65	5,36±2,51	5,86±1,76
4	0,48±0,20	0,38±0,11	0,50±0,20	0,50±0,34	0,57±0,20	0,61±0,51	0,13±0,12	0,33±0,10
5	0,81±0,22	0,95±0,21	0,70±0,20	0,70±0,25	0,72±0,22	0,70±0,55	1,39±2,21	1,24±1,66
6	2,90±0,70	2,90±0,41	2,90±0,71	2,92±0,56	2,94±0,61	2,90±0,21	3,14±1,00	3,20±1,01
7	1,75±0,31	1,87±0,21	0,90±0,32	0,87±0,25	0,92±0,20	0,94±0,21	0,52±0,21	0,75±0,20
8	1,50±0,10	0,99±0,11	1,40±0,70	1,39±0,60	1,21±0,61	1,23±0,60	1,72±0,82	1,87±0,71
9	3,92±0,61	3,66±0,54	3,63±0,81	3,81±0,82	3,42±0,60	3,48±0,57	4,26±0,70	3,62±0,56
Криоконсервированная сперма
1	25,19±2,33	25,26±2,14	25,78±2,00	26,44±2,20	25,67±2,70	26,13±2,86	25,76±1,16	26,29±2,12
2	4,70±0,41	4,60±0,65	4,07±0,90	4,01±1,01	3,98±0,40	3,93±0,55	5,12±1,90	5,02±1,75
3	6,58±1,32	5,70±0,20	7,65±1,32	7,33±1,92	7,52±1,50	7,71±1,15	5,45±1,81	5,50±1,60
4	0,61±0,30	0,71±0,35	0,60±0,10	0,94±0,45	0,70±0,31	0,71±0,31	0,28±0,22	0,34±0,21
5	1,57±0,31	1,55±0,22	1,98±0,71	1,46±0,46	1,72±0,30	1,74±0,30	2,91±0,60	2,98±0,71
6	3,58±0,51	3,35±0,76	3,50±0,82	4,20±1,02	4,61±0,50	4,67±0,46	3,32±0,11	3,60±0,12
7	2,33±0,42	2,48±0,31	2,20±0,40	2,64±0,36	2,37±0,21	2,41±0,20	1,98±1,62	1,98±1,46
8	1,82±0,23	1,91±0,31	1,90±0,51	1,93±0,21	1,90±0,20	1,98±0,21	2,05±0,05	2,18±0,66
9	4,00±0,72	4,06±0,66	3,88±0,62	3,93±0,75	3,94±0,55	3,65±1,80	3,65±1,81	3,69±1,06

Примечание: 1 – количество аномальных спермиев в спермодозе; 2 – с оторванными головками; 3 – с загнутыми хвостами; 4 – с деформированными головками; 5 – с разорванными головками; 6 – с разорванными хвостами; 7 – со слипшимися хвостами; 8 – с тратологическими формами; 9 – со слипшимися головками.

Структура морфологических нарушений в строении сперматозоидов в нативной и криоконсервированной сперме быков в разные сезоны года, % (х±Мх)

Во все периоды года доля аномальных спермиев (ДАС) в нативной и криоконсервированной сперме в среднем у обеих подконтрольных групп бычков достоверно не отличалась и составила 18 % к максимально допустимому ГОСТом значению, в нативной сперме в весений период была ниже ГОСТ 23745-79 на 0,77–0,78 % и составила 17,22–17,23 %, а в остальные периоды года (лето, осень, зима) было превышение ДАС в сперме, которое составило 0,17– 0,19 %, 0,02–0,08, 5,39–5,47 %, в криоконсервиро-ванной сперме соответственно 25,19–25,26 % и 7,96–8,01; 7,59–8,27; 7,59–8,11; 2,29–2,90 %.

Активизация спермогенеза у быков обеих групп в весенний период по сравнению с другими периодами, по-видимому, связана с благотворным влиянием на гормональную систему быков, увеличением продолжительности светового дня.

В процессе перехода спермы от нативного в криоконсервированное состояние у быков подконтрольных групп ДАС существенно увеличилась, в том числе в весеннем процессе спермогенеза на 7,96–8,04 %, в зимнем на 2,29–2,91, в осеннем на 7,59–8,11 и в летнем на 7,59–8,27 %.

У быков опытной группы, в сравнении с контрольной, ДАС в криоконсервированной сперме во все сезоны года была выше, в том числе за весенний период на 0,07 %; за летний на 0,66; осенний на 0,46; за зимний на 0,53 %, это, вероятно, было связано с периодом адаптации импортных быков к условиям Сибири.

Выводы