Молекулярно-генетические основы реализации адаптивного потенциала крупного рогатого скота

Размещено на http://www.allbest.ru/

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВПО "Новосибирский государственный аграрный университет"

Биолого-технологический факультет

Кафедра ветеринарной генетики и биотехнологии

МЕТОДИКА НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

по теме диссертационной работы:

"Молекулярно-генетические основы реализации адаптивного потенциала крупного рогатого скота"

Новосибирск, 2013

Оглавление

Введение

1. Научная новизна

2. Теоретическая и практическая значимость

3. Материалы и методы исследования

4. Ожидаемые результаты

Список литературы

Введение

Скотоводство является одной из ведущих отраслей животноводства в большинстве стран мира, в том числе и в России. Большая часть полноценного белка животного происхождения производится в индустрии молочного скотоводства, и не только за счет молока и молочных продуктов, ведь основным источником производства говядины в нашей стране является сверхремонтный молодняк и выбракованный взрослый скот молочных пород [1].

Одним из ресурсов повышения эффективности отечественного скотоводства является использование импортированных животных. Но хозяйства, практикующие ввоз зарубежного поголовья, неминуемо сталкиваются с проблемой адаптации: к условиям содержания и кормления (даже при соблюдении технологии), к климатическим условиям, к рабочему персоналу, и т.д.

Адаптации животных к новым условиям среды весь-ма многогранны. В первую очередь проявляется морфолого-физиологическая и генетическая адаптация [5]. Морфолого-физиологическая адаптация включает морфологические, физиологические и биохимические изменения, а также изменения в поведении животных. Все эти процессы создают предпосылки для того, чтобы животные проявили свои качества и выжили в конкретных условиях среды. Генетическая адаптация приводит к наследственным изменениям характерных видовых особенностей, которые позволяют популяции существовать в изменившихся условиях среды [5,6].

Уровень воспроизводства стада, включающий комплекс репродуктивных признаков, влияет на экономическую эффективность производства не меньше, чем продуктивность коров. Фертильность животных имеет низкую наследуемость и часто трудно измерима [11]. Поэтому использование MAS-селекции вместе с традиционными методами разведения в данном случае может ускорить генетический прогресс.

MAS-селекция - это процесс использования маркеров (морфологических, биохимических или молекулярных), связанных с хозяйственно полезными признаками животных для ведения селекционной работы. Это процесс не прямого отбора и подбора особей по определенным признакам, косвенного - по маркерам, связанных с этими признаками [16]. Именно MAS-селекция при помощи ДНК-маркеров заключает в себе огромный потенциал для повышения точности и эффективности традиционной селекции в направлении продуктивных и, что наиболее актуально в последнее время, адаптивных качеств животных [4].

Все большее распространение получают исследования, основанные на изучении однонуклеотидного полиморфизма. SNP маркеры - это отличия последовательности ДНК в один нуклеотид в геноме представителей одного вида или в гомологичных участках хромосом. SNP-маркеры обладают высокой плотностью, имеют низкий уровень мутаций на поколение.

Еще в 1995 году генотипирование с использованием SNP было невозможно из-за отсутствия достаточного количества маркеров и единой их базы. В 1999 году с этой целью был основан "The SNP Consotium" [7, 9]. На данный момент существует большое количество баз данных, содержащих информацию о более чем 300 организмах.

Для детекции SNP используется ряд методов, которые условно подразделяются на ферментативные, физические, хроматографические, химические методы, основанные на различной электрофоретической подвижности полиморфных участков ДНК, и др. Чаще всего методы сочетаются (физический + ферментативный) [14].

Основным достоинством SNP является возможность использования автоматических методов их детекции, например, использование ДНК-микропанелей (microarrays). Презентация Illumina Bovine SNP50 BeardChip в 2008 году спровоцировала быстрый и мощный скачок в области геномной селекции крупного рогатого скота молочного направления продуктивности [12]. С тех пор появилось множество других панелей для генотипирования.

Исследования SNP проводятся во многих направлениях и являются наиболее перспективными в настоящее время благодаря перечисленным выше преимуществам. По итогам международных конференций EAAP 2012, 2013 гг., Interbull 2013 становится очевидным, что повышение молочной продуктивности как направление исследования актуально лишь для местных пород крупного рогатого скота [15].

Наиболее перспективными на сегодняшний день являются следующие направления исследований:

повышение качества молока (количество соматических клеток, белковый состав, содержание витаминов);

увеличение продуктивного возраста животных;

раннее прогнозирование уровня продуктивности;

улучшение адаптивных и репродуктивных качеств;

поиск связи поведения животных с продуктивностью.

Проблема поиска (выявления) маркеров, ассоциированных с воспроизводительными качествами коров, а также с поведением импортированных животных при адаптации недостаточно изучена и остается актуальной.

Целью работы является оценка генетического полиморфизма популяций крупного рогатого скота по маркерам, ассоциированным с признаками поведенческой активности и репродуктивного потенциала.

В задачи исследований входит:

1. Изучить однонуклеотидный полиморфизм по 8 генетическим маркерам, ассоциированных с признаками поведенческой активности и репродуктивного потенциала у коров черно-пестрой породы местной и зарубежной селекции.

2. Оценить фенотипическую изменчивость признаков фертильности у исследованных коров черно-пестрой породы.

3. Оценить фенотипическую изменчивость этологических признаков у коров разной селекции.

4. Определить ассоциацию между однонуклеотидным полиморфизмом и признаками адаптивного потенциала у коров разной селекции.

генетический полиморфизм рогатый скот

1. Научная новизна

Научная новизна исследования заключается в том, что впервые в условиях Западной Сибири будет проведен анализ однонуклеотидного полиморфизма генов, ассоциированных с репродуктивными и этологическими признаками коров разной селекции.

2. Теоретическая и практическая значимость

Практическая значимость полученных результатов будет заключаться в том, что в качестве критерия оценки адаптивных способностей импортированных животных будут предложены признаки фертильности коров, а также поведенческая реакция. Результаты проведенного молекулярно-генетического исследования по выявлению маркеров адаптивного потенциала крупного рогатого скота будут представлять интерес не только для частной генетики вида, но и как теоретические ориентиры для генетики животных в целом.

3. Материалы и методы исследований

Объектом исследования будут коровы 1-3 лактаций голштинизированной черно-пестрой породы местной селекции (60 голов), принадлежащие ОАО «Лебедевское», Искитимского района; коровы голштинизированной черно-пестрой породы местной селекции (60 голов), принадлежащие ООО «Элитное», Новосибирского района; коровы голштинской черно-пестрой породы, принадлежащие ЗАО «Русское поле», Каргатского района, завезенные из США.

Голштинизированный скот черно-пестрой породы пользуется огромной популярностью в России. Животные обладают множеством достоинств, среди которых хорошая приспособленность к российским условиям и высокая продуктивность. Для исследования репродуктивного потенциала и поведенческой активности выбраны молодые животные, так как они наиболее ярко реагируют на изменяющиеся условия при адаптации.

Материалом для молекулярно-генетического исследования будет служить ДНК, выделенная из лимфоцитов крови. Забор крови будет производиться 2 раза в год (осенью и весной) ветеринарными специалистами. Пробирки с кровью будут замораживаться. В дальнейшем на базе лаборатории молекулярной генетики человека ИЦиГ СО РАН будет проводиться выделение ДНК из лимфоцитов крови по стандартной методике (Великов, 2013). Общей ДНК, выделенной из 100 мкл цельной крови достаточно для проведения нескольких рестрикций, ПЦР и секвенирования. В используемой методике для освобождения ДНК от белков используется фенол (смесь водонасышенного фенола с хлороформом 1:1) [2].

Далее в соответствии со стандартной методикой будет проанализирован полиморфизм по 8 генам, ассоциированным с признаками фертильности и поведенческой активности, используя реакции ПЦР-ПДРФ (Зиновьева и др., 1998 г.).

Условия кормления и содержания исследуемых животных будут соответствовать общепринятым технологиям и зоотехническим нормам.

На базе хозяйств будет проведен сбор и анализ данных первичного зоотехнического учета по признакам воспроизводства стада, а именно: процент оплодотворяемости, межотельный период, количество осеменений, продолжительность стельности и сервис-периода, количество абортов, мертворожденных телят, легкость отела, вес новорожденного теленка, а также fertility treatments - данные по выбраковке из-за репродуктивных проблем и по ветеринарным манипуляциям в течение 150 дней после отела, [10,11], non return rare - количество осеменений, проведенное в течение 56 дней после первого осеменения [10], используемые при оценке воспроизводительной способности животных за рубежом.

Исследование будет проводиться по методу сбалансированных групп-аналогов, будут оцениваться молекулярно-генетические различия между животными местной и зарубежной селекции.

Для оценки поведенческой активности будет проведен тест на боязнь человека по методике Европейского протокола о благополучии сельскохозяйственных животных, в частности, крупного рогатого скота [8, 13]. Будет проводиться периодическое наблюдение за животными и анализ материала, зафиксированного камерами наблюдения для определения уровня и характера поведенческой и пищевой активности по методике, разработанной В.И. Великжаниным (2000) [3].

Статистическая обработка полученных данных будет обрабатываться при помощи параметрической и непараметрической статистики с использованием программ MS Excel, Gnumeric 1.12.1.

4. Ожидаемые результаты

1. Данные по изучению SNP по 8 генам, ассоциированным с признаками адаптивного потенциала животных местной и зарубежной селекции.

2. Результаты оценки животных по комплексу репродуктивных признаков.

3. Критерии и результаты оценки поведенческой реакции коров разной селекции.

4. Рекомендации по оценке адаптивного потенциала импортированных животных.

Список использованной литературы

1. Бахарев А.А. Адаптация и хозяйственно-биологические особенности лимузинского и салерского скота в сравнении с герефордами сибирского типа в условиях лесостепи Северного Зауралья : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.02.04, 06.02.01. - Тюмень, 2005.

2. Великов В.А. - Молекулярная биология. Практическое руководство изд. - Саратов: "Саратовский источник", 2013.

3. Гаврилин С.А. Использование этологических индексов в селекции молочного и молочно-мясного скота: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.02.01. - Воронеж, 2009.

4. Н. А. Зиновьева, О. В. Костюнина, Е. А. Гладырь [и др.] Роль ДНК-маркеров признаков продук- тивности сельскохозяйственных живот- ных // Зоотехния. - 2010. - №1. - С. 8-10.

5. Левонтин Р.К. Адаптация. - В. сб.: Эволюция. М., 1981.

6. Методические рекомендации по адаптации импортного крупного рогатого скота к технологическим условиям хозяйств Калужской области / Стеркозов Н.И., Сивкин Н.В., Неживова О.Б. и др. - Дубровицы: 2012.

7. Сулимова Г. И., ДНК-маркеры в генетических исследованиях: типы маркеров, их свойства и области применения // Успехи современной биологии. - 2004. - Т. 124. - №3. - С.260-271.

8. Edited by Bettina B. Bock, Ingrid de Jong The assessment of animal welfare on broiler farms // Welfare Quality reports №18. - Cardiff: 2010.

9. J.F. Garcia, R.V. Alonso, Y.T. Utsunomiya, A.S. Carmo Genomic selection and assisted reproduction technologies to foster cattle breeding // Animal reproduction. - 2013.Philipsson J. Genetic aspects of female fertility in dairy cattle // Livest. Prod. Sci.. 1981.

10. Johanna K. Hцglund Gene Mapping of Reproduction Traits in Dairy Cattle: автореф. дис. ... doct. biol. - Uppsala, 2013.

11. Nina F. Schulman, Goutam Sahana, Mogens S. Lund, Sirja M. Viitala, Johanna H. Vilkki Quantitative trait loci for fertility traits in Finnish Ayrshire cattle // Genet. Sel. Evol. - 2008.

12. R.F. Veerkamp , B. Beerda Genetics and genomics to improve fertility in high producing dairy cows // Animal Breeding and Genomics. - 2013.

13. Welfare Quality. Assessment protocol for cattle / - 1st var. - Lelystad, The Netherlands : 2009.

14. Методы детекции SNP // практическая молекулярная биология URL: http://www.molbiol.edu.ru/review/04_03.html (дата обращения: 25.08.2013).

15. 2013 Interbull Meeting - Nantes, France // Interbull URL: http://interbull2.slu.se (дата обращения: 20.09.2013).

16. MAS, what is this? // Genetic Rights Foundation URL: http://www.fondazionedirittigenetici.org/fondazione/en/foundation.php#1 (дата обращения: 12.9.2013).

Размещено на Allbest.ru