Генетичний аналіз полігенно обумовлених та поліморфних ознак худоби молочних порід

Размещено на http://www.allbest.ru/

Українська академія аграрних наук

Інститут розведення і генетики тварин

УДК 636.082.22:575

Генетичний аналіз полігенно обумовлених та поліморфних ознак худоби молочних порід

06.02.01 - розведення та селекція тварин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук

Гиль Михайло Іванович

с. Чубинське Київської області 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Миколаївському державному аграрному університеті Міністерства аграрної політики України

Науковий консультант доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент УААН, Заслужений діяч науки і техніки України Коваленко Віталій Петрович, Херсонський державний аграрний університет, завідувач кафедри генетики і розведення сільськогосподарських тварин

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор, завідувач відділу відтворення Сірацький Йосип Зенонович, Інститут розведення і генетики тварин УААН

доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник, член-кореспондент УААН, академік-секретар відділення зоотехнії Рубан Сергій Юрійович, Українська академія аграрних наук

доктор сільськогосподарських наук, професор, завідувач кафедри технології виробництва молока та яловичини Угнівенко Анатолій Миколайович, Національний аграрний університет Кабінету Міністрів України

Захист відбудеться „ 17 ” червня 2008 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 27.355.01 Інституту розведення і генетики тварин УААН (08321, Київська область, Бориспільський район, с. Чубинське, вул. Погребняка, 1).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту розведення і генетики тварин УААН за адресою: 08321, Київська область, Бориспільський район, с. Чубинське, вул. Погребняка, 1

Автореферат розісланий „ 15 ” травня 2008 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Ю.В. Мільченко

генетичний селекція молочний

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вирішення проблеми підвищення молочної продуктивності худоби, ефективність породоутворюючого процесу в значній мірі залежить від використання новітніх досягнень генетики і селекції. Розробка нових науково обґрунтованих методів реалізації генетичного потенціалу в селекції як у межах закритих популяцій (вітчизняних порід), так і з використанням наявного світового генофонду проведена провідними вченими України (В.П. Буркат, 1999, 2004; І.П. Петренко, М.В.Зубець, Д.Т. Вінничук та ін., 1979; М.Я. Єфименко, Б.Є.Подоба, В.І. Антоненко та ін.). У цьому аспекті важливого теоретичного і практичного значення набуває створення системи генетичного аналізу основних господарсько корисних ознак, показників адаптивної здатності ліній, типів і порід молочної худоби. Необхідними її елементами при роботі з генофондними стадами є оцінювання генотипової різноманітності, вибір мірних ознак, що мають високий кореляційний зв'язок з основними господарсько корисними ознаками, використання принципів стабілізуючого відбору для консолідації і підвищення гомозиготності популяцій та стад.

Широкого теоретичного обґрунтування та практичного застосування в селекції молочної худоби не набули генетико-біологічні закономірності типів успадкування компонентів фенотипової дисперсії господарсько корисних ознак, зумовлених адитивним, материнським і гетерозисним ефектом, новітні методики оцінювання мінливості та генетичної детермінованості, використання імуногенетичного аналізу генотипової структури популяцій, обґрунтування ефективних методів чистопородного розведення (Н.З. Басовский, В.П. Буркат, В.И. Власов и др., 1994). Ефективно не використовують сучасні досягнення молекулярної генетики сільськогосподарських тварин (Б.Е. Подоба, Д.Т. Винничук, М.Я. Ефименко, 1992; В.И. Глазко, 1997; Т.М. Димань, 2002; С.І. Тарасюк, 2002). При селекції не повною мірою застосовують онтогенетичні закономірності лактаційних кривих та процесів росту з використанням математичних моделей для описування і прогнозування молочної продуктивності, визначенням ступеня реалізації генетичного потенціалу корів.

Тому доцільним і актуальним є розроблення і використання теоретичних основ селекції молочної худоби у різних технологічних умовах їх утримання шляхом обґрунтування методології генетичного аналізу наявного і перспективного генофонду та оцінювання мікроеволюційних процесів, що відбуваються у породах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана згідно з державним замовленням Міністерства аграрної політики України відповідно до тематичного плану науково-дослідних робіт за темою № 6.05.36 «Розроблення та впровадження на рівні сучасних вимог селекційно-генетичних та технологічних методів підвищення виробництва продукції тваринництва та птиці в південному регіоні» (№ державної реєстрації 0105U008479; 2005-2006 рр..).

Мета і завдання дослідження. Мета роботи - обґрунтувати доцільність використання генетичного аналізу кількісних і якісних ознак та оцінювання типів їх успадкування для розробки теоретичних основ методів селекції високопродуктивних генотипів великої рогатої худоби вітчизняних і зарубіжних порід, адаптованих до сучасних технологій виробництва молока.

Завдання:

- оцінити генетичний потенціал молочної худоби Півдня України за основними господарсько корисними ознаками продуктивності та їх рівень адаптаційної здатності з використанням генетико-математичних методів;

- визначити компоненти фенотипової дисперсії кількісних ознак молочної худоби і вивчити їх параметри пластичності та стабільності при взаємодії «генотипЧсередовище»;

- встановити можливість використання ентропійно-інформаційного аналізу феногенетичних систем ознак молочної продуктивності та живої маси корів;

- встановити ефективність використання нових методик оцінювання стабілізуючого відбору для збереження генофонду молочних порід великої рогатої худоби;

- провести порівняльне оцінювання фактичних і теоретично розрахованих надоїв з використанням генетико-математичних моделей у корів різних генотипів, оцінити параметри їх нарощування і спаду та можливість прогнозування молочної продуктивності за початковий період лактації, розробити нові індекси оцінювання сталості лактаційних кривих;

- встановити феногенетичний механізм зв'язку параметрів росту телиць з молочною продуктивністю корів;

- оцінити генетичну структуру популяцій молочної худоби, використовуючи експертизу гаплотипів тварин, проаналізувати диференціацію порід за генетико-біохімічними маркерами і окремими структурними генами;

- провести порівняльний аналіз худоби молочного і комбінованого напрямку продуктивності за ДНК-поліморфізмом структурних генів і продуктивністю;

- оцінити ступінь розповсюдження окремих сублетальних мутацій у корів молочних порід;

- оптимізувати програму селекції молочної худоби різних порід, враховуючи тип і особливості успадкування ознак молочної продуктивності та розробити генетико-математичні методи її прогнозування і підвищення ефективності при чистопородному розведенні та схрещуванні;

- розробити сучасні способи системного генетичного аналізу полігенно зумовлених ознак залежно від типів розподілу в генераціях і варіантів підбору та запровадити новітні генетико-селекційні методи поліпшення генофонду молочної худоби.

Об'єкт дослідження - система генетичного аналізу полігенно зумовлених і поліморфних ознак чистопородних самиць великої рогатої худоби молочних порід та їх помісей, яких розводять в умовах Півдня України.

Предмет дослідження - закономірності формування і реалізації генетичного потенціалу продуктивності корів в умовах взаємодії “генотипсередовище”. Динаміка генофонду, популяційно-генетичні процеси під час удосконалення заводських ліній, типів і порід. Популяційно-генетичні, онтогенетичні, імуногенетичні, молекулярно-генетичні параметри, рівень генетичного потенціалу та ступінь його реалізації залежно від генерації та віку тварин різних молочних порід.

Методи дослідження: молекулярно-генетичний, імуногенетичний, онтогенетичний, феногенетичний, генетико-статистичний, біометричний, математико-статистичний (дисперсійний, регресійний, діалельний, ентропійний та кластерний аналізи), метод математичного моделювання та загальноприйняті у зоотехнії методики дослідження.

Наукова новизна одержаних результатів. Дістало подальший розвиток положення щодо роздільного і сумісного впливу спадкових, онтогенетичних та паратипових факторів («генотипЧгенерацiяЧрівень продуктивності») на мінливість ознак селекції у корів різних порід.

Доведено, що поряд із переважно адитивним типом успадкування величин надою підвищення його у помісей досягається також за рахунок прояву гетерозису, а високу комбінаційну здатність вихідних порід зумовлено оптимальними умовами годівлі та утримання тварин. Збільшення продуктивності корів прямо залежить від підвищення адитивного ефекту в успадкуванні ознак. Близький рівень їх розвитку досягається при різному співвідношенні факторів, що викликають адитивний, материнський і гетерозисний ефекти.

Встановлено, що частота і співвідношення домінантних і рецесивних генів та відмінність у їх експресії визначає рівень продуктивності в корів різних генотипів.

Визначено, що худоба, одержана від міжлінійних кросів за молочною продуктивністю, є середньопластичною, внутрілінійного розведення - стабільною, а у результаті інбридингу різних ступенів - низькопластичною і більш залежною від ефектів взаємодії «генотипЧсередовище».

Дістало подальший розвиток положення, що ентропія генетичних систем характеризує міру організованості та впорядкованості ознак молочної продуктивності і живої маси корів та визначає їх інформативність як за генераціями, так і в онтогенезі, залежно від методів селекції.

Стабілізуючий відбір корів за типом будови тіла і живою масою забезпечує консолідацію генофонду стад і порід за молочною продуктивністю.

Установлено, що параметри росту та лактаційної кривої, визначені за моделями Мак-Неллі і Т.Бріджеса та індексами сталості лактації, визначають ступінь ефективності реалізації спадкового потенціалу за продуктивністю корів.

Вперше установлено, що відмінності у ваговому рості телиць зумовлюють різний генетичний потенціал молочної продуктивності корів.

Поліморфізм еритроцитарних гаплотипів у худоби різних порід характеризує їх генетичну структуру, виявляє міжпопуляційну диференціацію, рівень гетерозиготності генофондів і рух генів та унікальність наборів еритроцитарних факторів.

Сумарний розподіл алелей та генотипів за трьома поліморфними системами - трансферин (Tf), амілаза-I (Am-I) і церулоплазмін (Cp), забезпечує оцінювання генезису молочної худоби, її належність до різних напрямів продуктивності.

Більш сприятливі співвідношення цінних алельних варіантів структурних генів (к-казеїну (CSN3), в-лактоглобуліну (BLG), соматотропіну (GH), міостатину (MSTN)), що пов'язані з ознаками молочної і м'ясної продуктивності мають тварини червоної степової та симентальської порід. Гетерозиготність за локусом GH та CSN3 сприяє збільшенню надоїв молока, а гомозиготність - вмісту в ньому жиру в корів, особливо групи червоних порід, за винятком тварин різних заводських типів української червоної молочної породи.

Встановлено, що відмінності за розповсюдженістю генетично зумовленої мутації BLAD в окремих стадах чорно-рябої худоби досягають 3,5-16,7%.

Наукова новизна проведених досліджень підтверджена п'ятьма патентами України на винаходи та двома авторськими свідоцтвами.

Практичне значення одержаних результатів. Комплексний генетичний аналіз ознак селекції молочної худоби на популяційному, організменному та молекулярному рівнях дозволяє більш інформативно використовувати закономірності формування генотипу тварин і генетичну компоненту мінливості ознак продуктивності молочної худоби.

На основі удосконалення прийомів генетичного аналізу визначено ефект селекції в стадах молочної худоби Півдня України, розширено та доповнено теоретичні положення щодо особливостей породоутворюючого процесу генофондних стад. Розроблено та реалізовано наукову концепцію раціонального використання перспективного генофонду молочних порід великої рогатої худоби та проміжних селекційних форм у господарствах України, вдосконалено прийоми визначення племінної цінності корів при удосконаленні нових порід і типів, встановлено закономірності реалізації генетичного потенціалу молочної продуктивності корів залежно від генерації та віку, розроблено нові методи його контролювання та визначення.

Розроблені методи оцінювання господарсько корисних ознак з урахуванням типу їх успадкування дають можливість вдосконалювати основні прийоми збереження і використання резервного генофонду худоби молочних порід, забезпечувати підвищення на 12-20% продуктивності поголів'я в базових господарствах південного регіону України. Результати досліджень щодо удосконалення зональних і заводських типів, ліній худоби молочних порід з використанням методології генетичного аналізу продуктивних ознак молочної худоби покладено в основу стратегії розвитку тваринництва Миколаївської, Херсонської та Дніпропетровської областей на 2007-2014 роки, що і підтверджено актами впровадження результатів досліджень у виробництво.

Одержані результати використані при підготовці програм племінної роботи з українськими червоною і чорно-рябою молочними, червоною степовою та англерською породами у СЗАТ «Колос», «ПР ДП «Степове» Миколаївської, ПОК «Зоря» Херсонської, ДП ДГ “Червоний шахтар” Дніпропетровської областей, чорно-рябою голштинською породою в АТЗТ «Агро-Союз» Дніпропетровської, симентальською породою у ПР ТОВ «АК «Васильки» Миколаївської області на 2007-2011 роки, а також при підготовці посібників та типових програм для викладання дисциплін «Генетика з біометрією», «Генетика популяцій» та «Спеціальна генетика». Матеріали досліджень розглянуто і схвалено на засіданні вченої ради Миколаївського державного аграрного університету (протокол № 1 від 30 серпня 2007 року) та Науково-технічної ради секції виробництва та переробки продукції тваринництва і птахівництва Міністерства аграрної політики України (протокол № 5 від 20 грудня 2006 р.).

Особистий внесок здобувача. Самостійно підготував програму наукових досліджень щодо розробки та удосконалення методів генетичного аналізу порід молочної худоби, провів аналіз і зробив узагальнення результатів досліджень, впровадив їх у виробництво. Наведений у дисертації матеріал є результатом власних досліджень автора, а його участь у проведенні наукових експериментів і публікаціях задекларована у списку опублікованих праць.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались і отримали схвалення на щорічних (2000-2008) наукових конференціях, вчених радах Миколаївського державного аграрного університету, наукових конференціях Львівського національного університету (2000), Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій ім. С.З. Гжицького (2000, 2001, 2005, 2006, 2007), Інституту тваринництва степових районів ім. М.Ф.Іванова «Асканія-Нова» УААН (2000), Херсонського державного аграрного університету (2001, 2007), Харківського ІЕКВМ (2002), Національного аграрного університету (2004, 2007), Миколаївського державного гуманітарного університету ім. Петра Могили (2003), Одеського державного аграрного університету (2006), Дніпропетровського державного аграрного університету (2006), Сумського національного аграрного університету (2006), Харківської державної зооветеринарної академії (2007), Інституту розведення і генетики тварин УААН (2006), Вінницького державного аграрного університету (2008), обласних і республіканських семінарах з питань селекційно-племінної роботи в тваринництві (2000-2007).

Публікації. Матеріали дисертаційної роботи опубліковано у монографії, трьох навчально-наукових виданнях, допущених Міністерством освіти і науки та Міністерством аграрної політики України як навчальні посібники та у 56 наукових фахових виданнях (із них 41 - одноосібно), затверджених ВАК України.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із змісту, переліку умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів, вступу, основної частини (огляд літератури за темою і вибір напрямів досліджень, загальна методика й основні методи досліджень, експериментальні дослідження, аналіз та узагальнення результатів досліджень), висновків, додатків і списку використаних джерел. Робота викладена на 656 сторінках комп'ютерного тексту і містить 168 таблиць, 37 рисунків і схем, 19 формул, 16 додатків. Список використаних джерел включає 1166 робіт, з яких 344 - іноземних авторів. Обсяг, що займають ілюстрації, таблиці, додатки та список використаних джерел становить 317 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

Науково-господарські дослідження проведені впродовж 1999-2007 років на чистопородній племінній худобі української червоної молочної (УЧМ), української чорно-рябої молочної (УЧРМ), червоної степової (ЧС), англерської (А) порід СЗАТ «Колос», «ПР ДП «Степове» Миколаївської, ПОК «Зоря» Херсонської, ДП ДГ “Червоний шахтар” Дніпропетровської областей, чорно-рябої голштинської (Г) АТЗТ «Агро-Союз» Дніпропетровської, симентальської (С) ПР ТОВ «АК «Васильки» Миколаївської областей та помісній з різною часткою спадковості ДП ДГ «Еліта» Миколаївської, ДПЗ “Чумаки” та “Любомирівка” Дніпропетровської областей. Тварини червоної степової породи належать до 10 заводських ліній - Андалуза ОМН-324, Візита КГН-26, Веселого ЗАН-45, Златоуста ДН-29, Зевса ЗАН-10, Казбека ЗАН-60, Курая ЗАН-6, Ладного КМН-179, Рибака ЗАН-39, Фукса ЗАН-11 і двох зональних типів - дніпропетровського (ДЗТ) та запорізького (ЗЗТ). Голштинська худоба представлена п'ятьма генеалогічними лініями - 1427381.62 Чіфа, 352790.79 Старбака, 1667366.74 Белла, 1650414.73 Валіанта, 1491007.65 Елевейшна, а українська червона молочна порода - жирномолочним (УЧМжт) і голштинізованим (УЧМгт) заводськими типами.

Досліджували ознаки екстер'єру, конституції та молочної продуктивності корів, їх живу масу, еритроцитарні антигени, поліморфні структури білків сироватки крові та структурні гени. Всього для досліджень задіяно 15197 голів худоби. Годівля та утримання тварин у всіх групах відповідало нормам ВІТу. Раціони складали з урахуванням породи, віку, живої маси і фізіологічного стану. Схему та етапи досліджень наведено на рис.1.

На першому етапі досліджували продуктивність худоби молочного і комбінованого напрямку продуктивності згідно з методикою Н.А.Плохинского (1960) визначали особливості мінливості молочної продуктивності чистопородних тварин порівняно з показниками всього врахованого поголів'я та з її генетичним потенціалом, розрахованим на підставі селекційного індексу (СІ) Н.А.Кравченка (1953, 1964). Реалізацію спадкового потенціалу оцінювали порівняно з експериментальними даними величин асимптот за моделями Мак-Міллана (1989), Мак-Неллі (1971) та Т. Бріджеса (1986). Силу впливу факторів (генотип, генерація - Д, М, ММ, МБ, рівень продуктивності - «плюс-варіанти» та «мінус-варіанти») на молочну продуктивність визначали з використанням трьохфакторного дисперсійного аналізу за допомогою пакету програм STATISTICA (1999).

Для оцінювання значень адитивного, материнського і гетерозисного ефектів в успадкуванні ознак молочної продуктивності у помісних корів української чорно-рябої молочної породи використано метод, запропонований D.Minkema (1974) і I.K.Oldenbrock (1979). Для цього використано дані молочної продуктивності вихідних чорно-рябої і голштинської порід, які наведені в роботі М.В. Зубца, Ю.М. Карасика, В.П. Бурката и др. (1990).

Оцінювання адаптивної здатності для корів червоної степової породи та її помісей різних поєднань (від двопородних до чотирипородних) з англерською, червоною датською, голштинською худобою здійснювали на племінних заводах Дніпропетровської області за параметрами молочної продуктивності, екстер'єрно-коституціональними характеристиками та живою масою. Досліджено продуктивність корів за лактаціями та генотипами червоної степової породи різних заводських ліній і зональних типів одержаних від прямих і реципрокних кросів, внутрілінійного розведення та інбредних і аутбредних у англерської худоби (ступінь споріднення визначена за Пушем-Шапоружем), встановлюючи їх загальну (g.a.a.) та специфічну (s.a.a.) адаптаційну здатність у трьох суміжних генераціях. Адаптаційну здатність визначали методом двофакторного дисперсійного аналізу за методикою А.В.Кильчевского (1984).

Компоненти фенотипової варіанси, зумовлених генетичними і середовищними факторами та їх взаємодією, розраховували за методикою М.А. Федина и др. (1980). Визначено регресію взаємодії „генотипЧсередовище” на зміну екологічних факторів. З використанням дисперсійного і регресійного аналізів встановлювали для конкретної генерації компоненти фенотипової дисперсії молочної продуктивності, які зумовлені адитивним ефектом генів (d_i), адитивним ефектом середовища (e_i), ефектом взаємодії генотипу з середовищем (d_i+g_ij) та визначали коефіцієнти лінійної регресії (b_i).

Еколого-генетичні параметри корів різних комбінацій визначали шляхом кількісного оцінювання параметрів взаємодії „генотипЧсередовище” (Г.А. Стакан, 1969, С. Бороевич, 1984). Параметри пластичності визначали за коефіцієнтом регресії (b_i) показника кожної групи на середні значення за всіма генераціями. Стабільність (S_i²) ознак визначали у корів червоної степової та англерської порід за вищими стандартизованими (за 305 дн.) лактаціям за надоєм (кг) та жирністю молока (% та кг). Еколого-генетичні параметри (продуктивність, пластичність та стабільність) оцінено за всіма генераціями при розподілі їх значень нижче („-”) і вище („+”) середнього.

Проведено ентропійно-інформаційний аналіз (ЕІА) продуктивності корів п'яти порід та їх типів, отриманих від інлайнбридингу, прямого і реципрокного кросів, інбредного та аутбредного походження для встановлення впливу стабілізуючого відбору. Оцінювали максимально можливу (Н_max) і безумовну (Н) ентропію й її похибку (SE_H), абсолютну (О) і відносну (R) організованість систем та міру частоти подій - анентропію (А) за методикою С.С.Крамаренка (2005). Класифікацію систем здійснювали згідно з пропозиціями С.Бира (1964) та Ю.Г.Антомонова (1977). Вплив факторів на організацію системи встановлювали двофакторним дисперсійним аналізом (Г.Шеффе, 1963) із зазначенням сили впливу генотипу та генерацій (чи віку).

Моделювання лактаційних кривих здійснювали за допомогою моделей Т.Бріджеса (1986, 1997, 2001), Мак-Міллана (1989, 1997, 2001) та Мак-Неллі (1971, 1997, 2001) в середовищі MatchCad. У роботі використано кореляційний аналіз та проведено його апроксимацію з визначенням коефіцієнтів фенотипової кореляції (r_р±Sr_р) та детермінації (R²) при залученні прикладних програм MS Excel (1997).

Сталість лактації розраховували за власними індексами (In_G1, In_G2, In_G3; М.І. Гиль, 2007). Також було використано індекси А. Калантара і Є.Брууна (цит. за В.М.Макаровим, 1995). Оцінено онтогенетичні зміни формування, нарощування та спаду кривої лактації, перетвореної аналогічно моделі росту. Оцінено індекси інтенсивності формування (Дt) і рівномірності нарощування (Ір), середньодобовий приріст (СП), відносний приріст (ВП) та індекс нарощування (Нр) лактації (Н.В.Степаненко, 2001, 2002).

Аналіз змін живої маси телиць здійснено за параметрами абсолютного приросту (кг), абсолютного середньодобового приросту (кг), відносної швидкості росту (S.Brody, 1945) та напруги росту (за коефіцієнтом приросту, %). Математичне моделювання кривих росту телиць та лактаційних кривих корів різних генотипів за окремі лактації здійснювали за допомогою моделі Т.Бріджеса (1986, 1989, 1997) в середовищі MatchCad. Ріст телиць визначено за індексами інтенсивності формування (Дt) та рівномірності росту (Ір), середньодобовим приростом (СП), відносним приростом (ВП) та індексом напруги росту (Нр), який визначали за методикою Н.В.Степаненка (2001, 2002). Для прогнозування молочної продуктивності корів визначали кореляційні зв'язки між нею та показниками вагового росту телиць у вікові періоди 0-3-6 міс та 0-6-12 міс.

Групи крові піддослідних тварин визначали в лабораторіях імуногенетики Інституту тваринництва степових районів ім. М.Ф.Іванова «Асканія-Нова» УААН та ПП В.М.Врублєвського (м. Бровари) з використанням стандартних моноспецифічних реагентів та методик дослідження (Б.Є.Подоба та ін., 1991). На першому етапі у корів проаналізовано поліморфізм дев'яти генетичних систем 53 еритроцитарних фактора, на другому - чотирьох однофакторних генетичних систем - J, L, M та Z. Вибіркове оцінювання частот алелей проведено для всієї худоби методом максимальної правдивості за кожним поліморфним локусом окремо та за всією вибіркою (Б.Bейр, 1995). Оцінювання проводили за середньою кількістю алелей на локус, середньою ефективною кількістю алелей на локус, інформаційним індексом Шеннона, кількістю й частотністю бінарних локусів, кількістю унікальних бінарних і загальних бінарних локусів, середнім рівнем гетерозиготності (He), рівнем генетичної мінливості в межах генотипу і між ними, міжгруповою відмінністю, рівнем генетичної подібності між породами й типами за допомогою матриць генетичної дистанції (GD) Нея (М.Nei, 1972) та міжгрупової (Фst) молекулярної різниці (AMOVA), рухом генів між вибірками. Візуалізацію подібності оцінених порід й типів здійснено у просторі перших двох координат (PCoA) та з використанням методу UPGMA. Визначено кореляційну мінливість між значеннями GD та Фst за допомогою параметра Мантеля (MP; R.Peakall, P.E.Smouse, 2006). Фіксацію генетичної дискретності порід молочної худоби у просторі двох координат виконано за допомогою параметра рангової кореляції Кендала (ф_к). Просторову орієнтацію окремих еритроцитарних факторів у площині двох координат здійснено за допомогою міри ідентичності Хеммінга (R.Peakall, P.E.Smouse, 2006; S.Kumar, K.Tamura, M.Nei, 2004).

Аналіз генетичної структури і міжпородної диференціації здійснено на повновікових коровах порід великої рогатої худоби - українських червоній молочній і чорно-рябій молочній, голштинській та симентальській. Електрофоретичні дослідження трьох генетико-біохімічних систем - Tf, Cp та Аm-I проводили за загальноприйнятими методиками у модифікаціях В.И.Глазко (1985), В.И.Глазко, А.А.Созинов (1993) в лабораторіях біотехнології Інститутів Агроекології та Рибного господарства УААН.

Аналіз генетичної структури порід великої рогатої худоби виконано за поліморфізмом генів BLG, CSN3, GH і MSTN з використанням методу PCR-RFLP (Л.А.Калашникова и др., 1999). Для PCR-ампліфікації фрагменту гена використали набір відповідних праймерів. Мутації BLAD виявляли в українських червоній молочній і чорно-рябій молочній, голштинській породах. Розраховували алельні частоти поліморфних локусів і генетичну відстань, будували дендрограми міжпородних генетичних взаємовідношень на основі індексу ідентичності з використанням стандартної комп'ютерної програми BIOSYS-I (D.L.Swofford, R.B.Selander, 1981).

Оптимізацію селекційних програм у стадах червоної степової і голштинської порід провели відповідно до методики, викладеної в роботі В.П.Коваленка та ін. (2005).

Економічну ефективність впровадження отриманих результатів генетичного аналізу молочної худоби різних генотипів розраховували згідно з Методикою визначення економічної ефективності використання у сільському господарстві результатів науково-дослідних і дослідно-конструкторських праць, нової техніки, досліджень і раціоналізаторських пропозицій (1980).

Генетичний потенціал молочної продуктивності корів та ступінь його реалізації залежно від спадкових і паратипових факторів. На мінливість надою суттєво впливає генотип, генерація та рівень продуктивності, а також їх взаємодії (рис. 2). Найбільше - генераційні та генотипові фактори - 33,7% і 26,4%, відповідно. Вміст жиру в молоці суттєво залежний від спадковості (з_x² = 6,2%) та генерації відтворення (з_x² = 6,4%) корів. Частка всіх факторів, що вивчали, значуща, оскільки дисперсійним аналізом охоплено 68,09% - 67,79% загальної мінливості ознак, що є досить високим для біологічних досліджень.

У голштинської худоби генотипові фактори забезпечують найвищий ефект реалізації ознак надою, вмісту жиру і кількості молочного жиру (8833±64,6 кг та 4,13±0,016%, 364±2,9 кг, відповідно), що на 956 кг, 09% та 43 кг більше ніж контрольні значення вибірки. Максимальний ефект селекції за ознаками знаходиться під більшим впливом матерів батьків серед усіх розглянутих генерацій. У корів вивчених порід поєднання генотипів з генерацією матерів батьків є найрезультативнішим. Найвищі надої молока у самиць оцінених порід корів від поєднання «генотипЧМБЧ+». За надоєм максимальний він у голштинської худоби - 11008±166,7 кг., а за вмістом жиру - у представників української чорно-рябої молочної, голштинської порід, жирномолочного і голштинізованого заводських типів української червоної молочної породи, у червоної степової - в комбінації «генотипЧММЧ+».

Залежність надою (кг) корів за вищу лактацію від генотипу (А), генерації (В) та рівня продуктивності (С)

Спадковий потенціал корів за молочною продуктивністю (табл. 1) найбільш високий у корів голштинської, української чорно-рябої молочної, англерської порід та голштинізованого заводського типу української червоної молочної породи (УЧМгт).

Рівень реалізації генетичного потенціалу молочної продуктивності корів різних генотипів

Корови голштинської та української чорно-рябої молочної порід переважають за надоєм середні значення врахованого поголів'я за селекційним індексом, відповідно на 23% і 2%, тимчасом як решта ж поступались з максимальним проявом відхилення за сименталами (-25%). За вмістом жиру в молоці переважає ровесниць англерська худоба (14%), а тварини українських червоних і чорно-рябих маточних порід й заводських типів мали менший спадковий потенціал (на 3...12%) ніж контрольні значення. За надоями представниці голштинської, англерської та симентальської порід перевищили прогнозовані рівні відповідно на 0,5%, 2,6 і 8,7%, а за вмістом і кількістю жиру у молоці цю перевагу за СІ встановлено у корів симентальської породи.

Використання генетико-математичних моделей Мак-Міллана, Мак-Неллі та Т.Бріджеса дозволило встановити високу (на рівні 92…100%) ступінь реалізації фактичних показників надою молока за закінчену лактацію у корів оцінених генотипів до теоретично розрахованих і прогнозованих, що є одним із доказів доцільності їх використання для оцінювання рівня реалізації спадкового потенціалу молочної продуктивності.

Надій за 305 днів І лактації зумовлено переважно адитивним типом дії генів (а), ефект якого складає для всіх господарств 94…732 кг (табл. 2). Аналогічні результати встановлено і для корів, що оцінені за даними ІІ і ІІІ лактацій. Лише у племзаводі “Зоря” ці ефекти були від'ємними (-133 кг за ІІ і -336 кг за ІІІ лактацію). У даному випадку проявляється значний (відповідно, 236 і 608 кг) ефект гетерозису (h) за надоєм. Одержані результати свідчать, що поряд із переважно адитивним типом успадкування надою його підвищення у помісей досягають і за рахунок прояву гетерозису.

Адитивний, материнський і гетерозисний ефекти за надоєм корів, кг

При використанні червоно-рябих голштинів порівняно з чорно-рябими, як поліпшуючої породи, проявляється деяка відмінність типів успадкування ознак на маточному поголів'ї симентальської породи. Так, при зниженні молочної продуктивності за три лактації у ДПЗ “Колос” спостерігається від'ємний ефект гетерозису. За І лактацію він складає -1348,5 кг. Певною мірою його негативна дія компенсується високим генетичним потенціалом червоно-рябих голштинських плідників (а = +1777 кг). За II і III лактації вплив небажаного ефекту від'ємного гетерозису знижується до -136,5 кг. При більш високому рівні молочної продуктивності негативний прояв гетерозису практично не спостерігається. Отже, встановлено різний тип дії спадкових факторів на ознаки селекції залежно від рівня продуктивності та генофонду тварин; впливовим є і рівень продуктивності вихідних порід, і умови середовища.

Генетичний аналіз полігенно зумовлених ознак молочної продуктивності в системі діалельних схрещувань. При переважній залежності ознак селекції від адитивної дії генів, прямого впливу локусів домінантної дії на фени у худоби дніпропетровського зонального типу не встановлено. Баланс між домінантними і рецесивними алелями є на користь останніх, коефіцієнт успадковуваності ознак при цьому високий (h²n = 0,50…0,72), а ефекту гетерозису не зафіксовано. У корів червоної степової породи кількість ефективних локусів домінантної дії на ознаки є вищою поряд із впливом середовищних ефектів. У представників запорізького зонального типу, при перевазі дії домінантних генів над адитивним типом контролювання ознак, є більш низькою успадковуваність їх (h²n = 0,12…0,32) при перевазі ефекту гетерозису під час формування молочної продуктивності. Частка ефективних локусів домінантної дії незначна при перевазі рецесивних генів у балансі полілокусів, що зумовлюють ознаки селекції. У тварин червоної степової породи обох зональних типів кількість домінантних локусів і ефективної домінантної дії з віком має тенденцію до збільшення при зниженні із лактаціями експресії ефекту гетерозису.

Адаптивно-генетична цінність ознак молочної продуктивності. Три- і чотирипородні помісні корови, а також їх жіночі предки характеризуються вищим надоєм і кількістю молочного жиру майже за всі оцінені лактації. Це меншою мірою притаманно представникам чистопородної червоної степової худоби, що свідчить про оптимальні адаптаційні властивості помісних тварин до умов Півдня України. Параметри головних ознак молочної продуктивності корів різних заводських ліній ЧС породи свідчать, що предки жіночої статі з батьківського боку родоводу на 1678 кг перевищують середній рівень надою, тимчасом як з боку матері поступалися на 644 та 208 кг. У пробандів g.а.a. за надоєм змінювалась впродовж продуктивного періоду в межах від -1088 до +222 кг молока порівняно з контролем. За вмістом та кількістю жиру в молоці особливості аналогічні надою для тварин всіх оцінених ліній. У корів лінії Андалуза ОМН-324 в усіх генераціях специфічна адаптаційна здатність забезпечувала позитивні ефекти за надоєм, а самиць лінії Курая ЗАН-6 та Рибака ЗАН-39 - від'ємні. За вмістом жиру в молоці найбільший негативний ефект (-0,19%) встановлено у матерів батьків лінії Казбека ЗАН-60, а позитивний (+0,29%) - лінії Зевса ЗАН-10, тимчасом як у інших генераціях останньої лінії s.а.a. є від'ємною. За кількістю молочного жиру s.а.a. як у лінії Андалуза ОМН-324, так і Зевса ЗАН-10 теж від'ємна (відповідно -11…-20, -23…-38 кг). У корів інших же ліній більші ніж у їх дочок значення s.а.a. визначено у матерів батьків, матерів матерів та матерів. Згідно з даними проведеного дисперсійного аналізу на надій та кількість молочного жиру вплив генерацій був високий, (відповідно 39,37% та 41,58%), а лінійна належність достовірно є суттєвою (9,54%) за вмістом жиру в молоці. Ефект взаємодії між генераціями і лініями коливається від 6% до 7% (Р>0,95). Найбільш високий ефект (+1123 - +2276 кг) за надоєм проявляє g.a.a. у МБ всіх ліній (табл. 3), а у генераціях ММ, М і П₁ він був від'ємним (з максимумом у П₁ корів лінії Курая ЗАН-6 - -1267 кг). У всіх дочок ефект g_i за надоєм стає позитивним за вищу лактацію. За вмістом жиру в молоці, кількістю молочного жиру ефект g.a.a. у всіх МБ виявився позитивним, а у ММ і М - від'ємним, тимчасом як у дочок - змінювався в онтогенезі, а за вищу лактацію стає і позитивним. За всіма вивченими генераціями і лактаціями ефект g.a.a. найбільш позитивним (+505 кг) є у корів лінії Златоуста ДН-29 за надоєм і кількістю молочного жиру (+14 кг), а за вмістом жиру у молоці - у лінії Ладного КМН-179 (+0,18%).

Адаптаційна здатність корів червоної степової породи

Примітка. * - МБ - матері батьків, ММ - матері матерів, М - матері, П₁ - показник пробанда за 1 лактацію, П₃ - показник пробанда за 3 лактацію, П_к - показник пробанда за вищу лактацію.

Співпадіння рангів (за коефіцієнтом рангової кореляції Спірмена) в різних генераціях оцінених заводських ліній є позитивним, найвищим (+0,81) за надоєм між ММ-М та П₃-Пк (+0,94), а від'ємним (-0,48) - МБ-М. За вмістом жиру в молоці найвища (+0,99) позитивна кореляція є між М-П₃, а від'ємна (-0,27) у МБ-Пк. За кількістю молочного жиру рангова кореляція між генераціями мала найбільш високі (+0,94) позитивні співпадіння у П₃-Пк і від'ємні (-0,75) - у МБ-П₁. Найвищі позитивні ефекти s.a.a. взаємодії „генераціяЧлінія” за надоєм встановлено в МБ лінії Курая ЗАН-6 (+1056), в ММ - Златоуста ДН-29 (+707), в М - Казбека ЗАН-60 (+312), в Пк - Візита КГН-26 (+610). За вмістом жиру s.a.a. переважно є від'ємною у всіх генерацій оцінених заводських ліній, окрім Казбека ЗАН-60, Курая ЗАН-6 і Ладного КМН-179. Ефекти S_i за кількістю молочного жиру худоби максимальні позитивні у МБ лінії Курая ЗАН-6 (+36), в ММ - Златоуста ДН-29 (+26), в М - Ладного КМН-179 (+24) та Пк - Візита КГН-26 (+31). Таким чином, худоба вивчених заводських ліній червоної степової породи та отримана від різних типів підбору, а також англери, що народжені в результаті інбридингу та аутбридингу різняться за загальною і специфічною адаптаційною здатністю в межах екологічних генерацій та еколого-генетичними параметрами.

Генетичні компоненти фенотипової дисперсії основних кількісних ознак молочної худоби. У корів червоної степової породи (табл. 4) найменший позитивний адитивний ефект за надоєм характерний для корів лінії Ладного КМН-179 (+0,79 кг), тимчасом як найбільший - у Златоуста ДН-29 (+441,57) та Фукса ЗАН-11 (+335,75 кг).

Адитивні ефекти генів, вплив середовища та їх взаємодії за ознаками продуктивності корів червоної степової породи

За вмістом жиру в молоці найменшу адитивну дію генів встановлено у тварин лінії Златоуста ДН-29 (-0,08%) та Рибака ЗАН-39 (+0,01%). За кількістю молочного жиру найбільший позитивний адитивний ефект існує у корів ліній Златоуста ДН-29 (+12,77 кг), Фукса ЗАН-11 (+10,53 кг) та Ладного КМН-179 (+8,05 кг). Це є результат селекції двох перших ліній на високу продукцію молока, а третьої - його жирність. Низька адитивна дія генів за молочною продуктивністю притаманна худобі ліній Зевса ЗАН-10 (-13,86 кг) та Веселого ЗАН-45 (-10,77 кг). Взаємодія „генотипЧсередовище” по різному впливає на реалізацію продуктивності у представниць однієї й тієї ж лінії. Так, у корів лінії Златоуста ДН-29 в МБ, ММ, М та їх дочок за надоєм за вищу лактацію умови середовища сприяли експресивності генотипу - надої у них збільшуються відповідно на 297,37 кг, 864,62, 21,35 і 582,93 кг. Аналогічну тенденцію виявлено й у тварин лінії Фукса ЗАН-11. Однакові умови середовища зумовили у корів різної генерації лінії Зевса ЗАН-10 зменшення молочної продуктивності. За вмістом жиру в молоці позитивний ефект (0,12%...0,18%) від взаємодії «генотипЧсередовище» спостерігається у корів лінії Ладного КМН-179 в трьох суміжних генераціях. А результати вивчення такої взаємодії факторів на кількість молочного жиру стійкої позитивної дії не виявили, тимчасом як від'ємні зафіксовані у самиць ліній Андалуза ОМН-324 і Зевса ЗАН-10.

Середовище адитивно діє на генотипи тварин різних заводських ліній (табл. 5). Так, у матерів батьків вона підвищувала надій на 1388,82 кг, у матерів і матерів матерів - зменшувала, відповідно, на 914,93 і 475,15 кг і у дочок має тенденцію до незначного покращення (1,26 кг).

Адитивні ефекти середовища (e_i), де формувались кількісні ознаки корів червоної степової породи (n = 285 гол.)

Адитивний ефект середовище діє на вміст і кількість молочного жиру аналогічно за надоєм. Отже, адитивний тип впливу середовища на генотип в різних умовах існування є подібним (за напрямком) у кожній генерації молочної худоби.

Еколого-генетичні параметри (пластичність, стабільність) ознак молочної продуктивності. До низькостабільних за надоєм належить худоба ліній Андалуза ОМН-324, а середньостабільних - Рибака ЗАН-39, Веселого ЗАН-45 і Курая ЗАН-6 (табл. 6).

Параметри продуктивності, пластичності і стабільності заводських ліній червоної степової породи

За цією ознакою представниці ліній Візита КГН-26, Казбека ЗАН-60 і Ладного КМН-179 мають низьку пластичність. За вмістом жиру в молоці високостабільними є корови ліній Казбека ЗАН-60, Курая ЗАН-6, а більш пластичними - Візита КГН-26 і Зевса ЗАН-10. Кількість молочного жиру має тотожну пластичність у худоби ліній Курая ЗАН-6 та Веселого ЗАН-45. У тварин ліній Андалуза ОМН-324, Зевса ЗАН-10, Фукса ЗАН-11 стабільність ознаки є середньою. Це свідчить, що корови різних заводських ліній червоної степової породи мають специфічну відповідь на зміни екологічних умов. А тому в умовах Півдня України для селекції більш придатні високопластичні лінії (Курая ЗАН-6 та Фукса ЗАН-11), а для масового використання - стабільні високопродуктивні (Златоуста ДН-29). Молочна худоба, що одержана від міжлінійних кросів, за надоєм і жирністю молока є середньопластичною, а внутрілінійного розведення - стабільною. Ознаки молочної продуктивності корів червоної степової породи, які отримані при внутрілінійному підборі менш залежні від впливу середовища. Тому таких корів доцільно широко використовувати в господарствах для виробництва молока. Худоба, що походить від кросу ліній, особливо реципрокного типу, є більш чутливою до паратипових впливів.

Худоба, яка одержана від різних ступенів спорідненості з перевагою групи тісного інбридингу за надоєм є стабільною і низькопластичною. За жирністю молока параметри стабільності і пластичності тварин збільшуються, а корови, одержані від віддаленого інбридингу, є середньопластичними. Віддалений інбридинг сприяє одержанню корів англерської породи менш сталими за кількістю молочного жиру, а помірний - середньостабільних, решта підборів - низькопластичних. В умовах Півдня України для селекції придатні більш пластичні генотипи (з меншим ступенем гомозиготації), отримані від віддаленого інбридингу та аутбредного підбору. Для широкої експлуатації доцільно вибирати групи тварин з високою стабільністю, що походять від тісного, близького та помірного інбридингу.

Ентропійно-інформаційний аналіз (ЕІА) генетичної структури стад за полігенно зумовленими ознаками. За надоєм представлені системи за мірою відносної організованості є складними-стохастичними (R для МБ, ММ, М, Д відповідно 0,012, 0,007, 0,009, 0,020) з найменшим показником абсолютної організованості системи (О=0,035…0,062) у тварин голштинської породи. Системи ознак матерів батьків у породах і типах ЧС, УЧРМ, УЧМгт і УЧМжт є простими-квазідетермінованими. У дочках високі її значення (0,698) збереглися у голштинізованого типу української червоної молочної породи. Абсолютна організованість системи у самиць УЧРМ у...