Цитогенетична оцінка племінних ресурсів сільськогосподарських тварин

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

ІНСТИТУТ РОЗВЕДЕННЯ І ГЕНЕТИКИ ТВАРИН

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

ЦИТОГЕНЕТИЧНА ОЦІНКА ПЛЕМІННИХ РЕСУРСІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ТВАРИН

Шельов Андрій Володимирович

с. Чубинське - 2008

Анотації

Шельов А.В. Цитогенетична оцінка племінних ресурсів сільськогосподарських тварин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.15 - генетика. - Інститут розведення і генетики тварин УААН, с. Чубинське, 2008.

Роботу присвячено цитогенетичній оцінці особливостей соматичної хромосомної мінливості у різних видів і порід сільськогосподарських тварин. Виявлено низку видоспецифічних особливостей хромосомної мінливості та її залежність від впливу ендогенних та екзогенних чинників. Серед порівнюваних видів - велика рогата худоба, свині, коні - найвищу частку та індивідуальну мінливість за відсотком клітин зі структурними порушеннями хромосом і найменшу - за відсотком поліплоїдних метафаз зафіксовано у ВРХ, а найменшу за відсотком аберантних метафаз - у коней. Показано, що для порід з м'ясним характером продуктивності в порівнянні з молочними породами ВРХ і м'ясо-сальними породами свиней, характерним є вищий рівень поліплоїдних клітин. Тварини сірої української породи великої рогатої худоби та миргородської породи свиней відрізнялись від тварин решти порід свого виду вищою часткою клітин з міжхромосомними асоціаціями за типом робертсонівських транслокацій. Зафіксовано залежність відсотку аберантних метафаз, клітин зі структурними порушеннями хромосом та міжхромосомними асоціаціями за типом робертсонівських транслокацій від рівня екологічного забруднення і залежність відсотку анеуплоїдів першого типу, поліплоїдів та клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид від породної та видової належності.

Ключові слова: хромосомна мінливість, аберації, племінні ресурси, велика рогата худоба, свині, коні.

Шелёв А.В. Цитогенетическая оценка племенных ресурсов сельскохозяйственных животных. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.15 - генетика. - Институт разведения и генетики животных УААН, с. Чубинское, 2008.

Диссертация посвящена цитогенетической оценке особенностей соматической хромосомной изменчивости у разных видов и пород сельскохозяйственных животных. Обнаружен ряд видоспецифических особенностей хромосомной изменчивости и зависимость её от влияния эндогенных и экзогенных факторов.

Среди сравниваемых видов - крупный рогатый скот, свиньи, лошади - наивысшую частоту и индивидуальную изменчивость по проценту клеток со структурными нарушениями хромосом и наименьшую - по проценту полиплоидных метафаз зафиксировано у крупного рогатого скота, а наименьшую по проценту аберрантных метафаз - у лошадей.

У пород с преимущественно мясным направлением продуктивности в сравнении с молочными породами крупного рогатого скота выявлен высший уровень полиплоидных клеток. Для мясной породы свиней в сравнении с мясо-сальными породами, характерным является высший уровень полиплоидов. Что свидетельствует о зависимости данного цитогенетического показателя хромосомной изменчивости от характера продуктивности у обоих видов.

Животные серой украинской породы крупного рогатого скота отличаются от животных других пород своего вида более высокой долей, уровнем, а также размахом индивидуальной изменчивости по проценту клеток с межхромосомными ассоциациями по типу робертсоновских транслокаций. Данный тип нарушений был выявлен у девяти из одинадцати животных.

У домашних свиней единственной породой у которой были выявлены метафазы с межхромосомными ассоциациями по типу робертсоновских транслокаций (у 14 из 15 исследованных животных), была миргородская порода. Наивысшая частота клеток с данным типом цитогенетических аберраций выявлена у локальных малочисленных пород сельскохозяйственных животных разных видов, в популяциях которых имеет место тесное близкородственное скрещивание.

Зафиксировано ряд породных особенностей по исследуемым цитогенетическим характеристикам у представителей разных видов сельскохозяйственных животных. У крупного рогатого скота выявлено, что аборигенная серая украинская порода отличалась по всем исследуемым характеристикам, кроме доли анеуплоидов первого типа, только от животных красной степной породы. Межпородные отличия выявлены по проценту клеток с асинхронным расхождением центромерных районов хроматид и анеуплоидов первого типа, объясняются зависимостью данных характеристик от внутриклеточных процессов и не имеют выраженной породной зависимости. Животные таврийского типа создаваемой южной мясной породы характеризовались наименьшим среди исследованных пород долей и уровнем индивидуальной изменчивости по проценту клеток с нарушениями параметров сегрегации хромосом. У быков таврийского типа создаваемой южной мясной породы выявлена мофологическая особенность, которая состоит в акроцентрическом строении Y-хромосомы, привнесенной в породу зебувидными производителями, которые принимали участие в создании данного породного типа.

У домашних свиней большая доля и уровень индивидуальной изменчивости по проценту клеток с асинхронным расхождением центромерных районов хроматид на фоне наивысшей среди исследованных пород свиней консолидированностью (наименьшим уровнем и размахом индивидуальной изменчивости) по остальным характеристикам цитогенетической изменчивости у миргородской породы позволяет предположить связь данной характеристики с физиологическими процессами, которые имеют место в ядре соматических клеток млекопитающих. Мы считаем, что повышенный уровень изменчивости этой характеристики связан с тесным инбридингом, который имеет место в довольно малочисленной популяции животных данной породы свиней.

Украинская верховая порода коней отличалась от российских тяжеловозов большим значением уровня и размаха индивидуальной изменчивости по проценту клеток с асинхронным расхождением центромерных районов хроматид, и долей полиплоидных метафаз.

Исследована зависимость отдельных цитогенетических характеристик от факторов эндогенного и экзогенного характера. Зафиксировано зависимость процента аберрантных метафаз, клеток со структурными нарушениями хромосом и межхромосомными ассоциациями по типу робертсоновских транслокаций от уровня экологического загрязнения и зависимость процента анеуплоидов первого типа, полиплоидов и клеток с асинхронным расхождением центромерных районов хроматид от породной и видовой принадлежности.

Ключевые слова: хромосомная изменчивость, аберрации, племенные ресурсы, крупный рогатый скот, свиньи, лошади.

Shelyov A.V. Cytogenetic estimation of pedigree resources of agricultural animals. - Manuscript.

Dissertation on the receipt of scientific degree of candidate of agricultural sciences of speciality 03.00.15 - genetics. - Institute of breeding and genetics of animals of UAAS, Chubinske, 2008.

The work is devoted to the cytogenetic estimation of features of somatic chromosomal variability in different kinds and breeds of agricultural animals. It is found out the number of species-specific features of chromosomal variability and dependence on influence of endogenous and exogenous factors. Among the compared kinds - cattle, pigs, horse - the greatest part and individual variability of structural chromosomal aberrations and the least - of polyploidy it is fixed in cattle, and the least of aberration metaphases - in horses. It is performed that breeds with meat character of the productivity in comparison with the dairy breeds of cattle and meat fat breeds of pigs are characterized with a higher level of polyploid cells. The animals of Grey Ukrainian breed of cattle and Myrgorodska breed of pigs differed from the animals of the other breeds of their kind by the higher part of cells from interchromosomal association by the type of Robertsonian translocation. It is investigated the dependence of separate cytogenetic characteristics from the factors of endogenous and exogenous character. Dependence of aberration metaphases, structural chromosomal aberrations and interchromosomal association by the type of Robertsonian translocation from the level of ecological contamination and dependence of aneuploidy, polyploidy and premature centromere division from pedigree and specific belonging is fixed.

Key words: chromosomal changeability, aberration, pedigree resources, cattle, pigs, horse.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Інтенсивна селекція в тваринництві призвела до розповсюдження хромосомних аберацій, які спричиняють зниження відтворної здатності самок і запліднювальної здатності сперми самців. Через успадковування основних структурних аберацій хромосом ці дефекти геному швидко накопичуються в популяціях (E. Slota, et al., 1993).

Згідно Закону України «Про племінну справу в тваринництві» та відповідно до «Положення про порядок проведення генетичної експертизи походження та аномалій племінних тварин», цитогенетичний контроль стану хромосомного апарату, його цілісності, наявності структурних та кількісних порушень каріотипу є невід'ємною частиною генетичної експертизи племінних ресурсів сільськогосподарських тварин. Завдяки цитогенетичним дослідженням стала можливою ідентифікація спадкових чи набутих хромосомних аномалій. Це полегшує постановку точного діагнозу за низки захворювань (новоутворення, фримартинізм, мертвонародження, викидні, народження особин зі спадковими аномаліями та захворюваннями або схильних до їх виникнення). Цитогенетичне тестування тварин - потенційних родоначальників ліній та родин дає змогу в короткі строки виявити особин, перспективних як покращувачів відтворювальних та адаптаційних якостей, і вибраковувати носіїв хромосомних порушень, а також тварин з підвищенною мутабільністю геному (Л.И. Ефименко, и др., 1997). Використання у штучному заплідненні плідників-носіїв генетичних хвороб завдає істотної шкоди сільському господарству (А. Ducos, et al., 2000).

Хромосомна нестабільність залежить від низки чинників, найважливішими з яких є екологічні умови і спадкові якості. Останні формуються в результаті селекції і залежать як від використовуваного племінного матеріалу, так і від впливу чинників навколишнього середовища. Тому, досить актуальною є проблема хромосомної нестабільності за використання в селекції тварин-плідників однієї породи, але таких, що є продуктом різних селекцій з різних географічних зон (О.А. Ковалева, 2008). Цим обумовлена актуальність впровадження в практику екологічних тестів, що спрямовані на визначання впливу зовнішніх чинників на геном тварин. Накопичення мутацій призводить до підвищення генетичної мінливості. В зв`язку з цим, з діагностичною і прогностичною метою виникає необхідність у проведенні досліджень, що спрямовані на виявлення геномної і хромосомної нестабільності тварин різного походження (В.Н. Егоров, Т.П. Косякова, 2003).

Доцільність цитогенетичних досліджень у системі генетичного моніторингу обґрунтовується необхідністю проведення цитогенетичного контролю, який спрямовується на використання цитогенетичних показників для комплексної генетичної оцінки племінних ресурсів та виявлення і вилучення тварин із спадково обумовленими аномаліями.

Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися відповідно до програми науково-дослідних робіт Інституту розведення і генетики тварин УААН «Розробити і впровадити систему генетичного моніторингу в тваринництві» (№ держреєстрації 0101U003122), «Розробити та впровадити методи генетичної і ДНК-технологічної оцінки генотипів для визначення бажаного типу сільськогосподарських тварин» (№ держреєстрації 0106U005842), «Збереження генофонду сільськогосподарських тварин» (№ держреєстрації 0106U005845).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є цитогенетична оцінка особливостей соматичної хромосомної мінливості у різних видів і порід сільськогосподарських тварин.

Для реалізації поставленої мети вирішували наступні завдання:

- провести порівняльний аналіз і встановити видоспецифічні особливості цитогенетичних характеристик у коней, свиней та великої рогатої худоби;

- встановити міжпородну мінливість за цитогенетичними характеристиками хромосомної мінливості у племінних ресурсів сільськогосподарських тварин;

- дослідити вплив чинників навколишнього середовища на геном соматичних клітин у різних видів і порід сільськогосподарських тварин. Встановити залежність окремих цитогенетичних характеристик хромосомної мінливості від генотипових (видова та породна належність) та паратипових (рівень екологічного забруднення) чинників;

- розробити принципи цитогенетичного контролю для оцінки генофонду малочисельних локальних порід сільськогосподарських тварин;

- розробити організаційно-технологічні засади цитогенетичного контролю як складника комплексної генетичної експертизи в скотарстві, свинарстві та конярстві.

Об`єкт досліджень: соматична хромосомна мінливість у сільськогосподарських тварин.

Предмет досліджень: рівень соматичної хромосомної мінливості в лімфоцитах периферійної крові у різних видів і порід сільськогосподарських тварин.

Методи досліджень: цитогенетичні - культивування культури лімфоцитів периферійної крові та отримання препаратів метафазних хромосом; цитогенетичного аналізу препаратів метафазних хромосом лімфоцитів периферійної крові; біометричні - статистичного аналізу із застосуванням сучасних комп'ютерних програм.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено порівняльний аналіз і виявлено особливості цитогенетичних характеристик хромосомної мінливості, що є специфічними для великої рогатої худоби, свиней і коней. Виявлено статистично достовірну залежність окремих цитогенетичних характеристик хромосомної мінливості від породної і видової належності, а також рівня екологічного забруднення середовища існування. Встановлені параметри хромосомної мінливості у окремих локальних порід сільськогосподарських тварин.

Виявлено особливості залежності рівня мінливості окремих цитогенетичних характеристик від впливу ендогенних та екзогенних чинників. Виявлено породні та видові особливості реакції геному різних видів та порід сільськогосподарських тварин. Розроблено систему цитогенетичного контролю як елемента частини обов'язкової генетичної експертизи в тваринництві України.

Практичне значення отриманих результатів. Виявлено низку особливостей хромосомної мінливості, специфічних для представників окремих видів і порід сільськогосподарських тварин. Встановлено зв'язок рівня мінливості за окремими характеристиками з напрямом продуктивності.

На великій рогатій худобі, свинях і конях відпрацьовано організаційні і технологічні аспекти цитогенетичного контролю. Для всіх видів тварин відпрацьовано сучасні методики проведення цитогенетичних досліджень.

Виявлено тенденції, які дають змогу використовувати дані, одержані в результаті цитогенетичного контролю тварин, що утримуються в усіх регіонах України, в якості вихідного матеріалу для оцінки впливу чинників середовища існування на хромосомний апарат сільськогосподарських тварин. Аналіз інформативності різних параметрів хромосомної мінливості дав змогу виявити групу показників, що найповніше характеризують ступінь генотоксичного впливу комплексу мутагенних чинників середовища існування на геном сільськогосподарських тварин.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно проведено аналіз літературних джерел, розроблено напрямок та завдання дослідження, виконано всі основні експерименти та проведено статистичну обробку цифрових даних. Спільно з науковим керівником вибрано методи і загальний напрямок досліджень, розроблено структуру дисертаційної роботи. Результати дослідження, наведені в дисертації, отримані особисто дисертантом. Самостійно описано й узагальнено одержані результати, сформульовано висновки та пропозиції виробництву.

Апробація результатів дисертації. Матеріали наведені в дисертації, були представлені на міжнародній науково-практичній конференції «Перспективи розвитку скотарства у третьому тисячолітті» (Суми, 2001); ювілейній науковій конференції студентів, аспірантів і молодих вчених, присвяченій 180-річчю з дня народження Л.С. Ценковського (Одеса, 2003); конференції молодих вчених та аспірантів (Чубинське, 2003); ІV і V конференції молодих вчених та аспірантів (Чубинське, 2006, 2007), на засіданнях відділу генетики та щорічних аспірантських звітах Інституту розведення і генетики тварин УААН.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 16 наукових робіт, з них 11 статей у наукових журналах та збірниках наукових праць і 4 тези доповідей на наукових конференціях.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, матеріалів і методів дослідження, результатів власних досліджень, аналізу і узагальнення результатів досліджень, висновків та списку використаних джерел. Список використаних джерел включає 253 джерела, у тому числі 123 закордонних авторів. Робота викладена на 125 сторінках, включає 36 рисунків та 30 таблиць.

2. Матеріал і методи досліджень

Матеріал досліджень. Матеріалом досліджень були метафазні хромосоми лімфоцитів крові ссавців, з різних регіонів України, одержані з проб цільної периферійної крові. Досліджено 99 тварин (6030 метафазних платівок) трьох видів: велика рогата худоба 4 порід (40 голів) (табл. 1). Всі тварини даного виду характеризувались середнім для своїх порід рівнем продуктивності (надою - для молочного і приросту живої маси для м'ясного і обох показників для комбінованого напряму продуктивності). Свиней 3-х порід (37 голів). Всі групи були представлені свиноматками після першого опоросу, (15-17 місяців) з середньою для своєї породи багатоплідністю та живою масою гнізда при відлученні. Коней 2-х порід (22 особини), всі досліджувані особини характеризувались середніми продуктивними якостями та використовувались в якості робочих (російська ваговозна) та прокатних (українська верхова) тварин.

У коней та великої рогатої худоби кров відбирали шляхом пункції яремної, а у свиней хвостової вени за допомогою стерильних одноразових шприців або систем для переливання крові ВК 10-01 («Гемопласт», Україна). Кров відбирали при дотриманні умов стерильності в стерильні пробірки, з 0,2-0,3 мл розчину гепарину. Після відбору, кров у щільно закритому посуді відстоювали в холодильнику при +4 °С протягом 2 годин. Кров транспортували протягом 3-24 годин, в термосі з льодом, при температурі + 4 °С.

Цільну кров (0,5 мл) культивували у стерильних пеніцилінових флаконах на культуральній суміші такого складу: 5 мл середовища 199 (Ерла); 0,1 мл конканаваліну А (“Sigma”, США); 0,005 мл гентаміцину. Суспензію перемішували і ставили у термостат при +37°С на 48 годин.

Таблиця 1. Матеріал досліджень

За дві години до зняття культури в кожен флакон вносили колхіцин (“Sigma”, США) у кінцевій концентрації 0,05 мкг/мл. Після закінчення культивування вміст флаконів зливали у центрифужні пробірки і центрифугували 10-20 хв. за 1000 об/хв (режим центрифугування при всій наступній обробці зберігався тим самим); надосадову рідину відбирали; осад струшували і в пробірку додавали підігрітий до +37 °С гіпотонічний розчин (0,5% р-н KCI); клітини ресуспензували, використуючи піпет-дозатор; інкубували 10 хв. при +37 °С; знову центрифугували і видаляли надосадову рідину; клітинну суспензію фіксували у свіжоприготовленому і охолодженому фіксаторі (метиловий спирт (“Merck”, Німеччина), крижана оцтова кислота (“Сумихімпром”, Україна) в співвідношенні 3:1); зафіксовану суспензію клітин залишали в холодильнику за +4 °С на термін від 20 до 45 хвилин; клітинну суспензію проводили через 3-4 зміни фіксатора; розчиняли невеликою порцією свіжого фіксатора до бажаної густини.

Отриману суспензію розкрапували по 3-4 краплі з висоти 20-30 см на знежирене охолоджене вологе предметне скло і висушували отримані препарати. Рутинне забарвлення препаратів хромосом здійснювали барвником Гімза («Шосткінський завод хімреактивів», Україна) на 10-15 хв., а потім промивали у дистильованій воді. Інтенсивність забарвлення контролювали під мікроскопом.

Аналіз препаратів хромосом лімфоцитів крові проводили на мікроскопі Аxiоstar plus (Carl Zeiss, Німеччина). Метафазні платівки фотографували за допомогою цифрової фотокамери Olimpus. Пофарбовані препарати починали аналізувати під збільшенням мікроскопа Ч10, при цьому проводили загальну їхню оцінку (якість метафазних платівок). Добираючи платівки для перегляду виключали як непридатні для аналізу метафази, коли: хромосоми накладені одна на одну, що заважає їхній ідентифікації і підрахунку загального числа; всі хромосоми не вміщуються в поле зору мікроскопа при збільшенні Ч100; хромосоми занадто довгі чи сильно вкорочені; в полі зору відмічається декілька випадкових хромосом; хромосоми нерівномірно профарбовані, погана якість метафазної платівки та ін.

Метафази аналізувались на наявність всіх типів пошкоджень хромосом, крім пробілів. Зокрема вивчали такі цитогенетичні характеристики хромосомної мінливості геномного та структурного характеру: структурні порушення хромосом (СПХ) хроматидного (хроматидні розриви, поодинокі фрагменти та ацентричні кільця) і хромосомного типу (хромосомні розриви та парні фрагменти) і міжхромосомні асоціації за типом робертсонівських транслокацій (МАРт), асинхронне розходження центромерних районів хроматид (АРЦРХ), частка поліплоїдних метафаз (ПП) (ВОЗ, 1989; Albertini et al., 2000), та анеуплоїдних (А1, А2) клітин. У зв`язку з тим, що анеуплоїдія могла виникати за рахунок механічного пошкодження метафазних платівок під час приготування цитогенетичних препаратів частка анеуплоїдних клітин враховувалась у двох варіантах А1 - частка клітин з числом хромосом 2n±2 і А2 - частка клітин з числом хромосом 2n±>2. Повний цитогенетичний аналіз всіх проявів хромосомної мінливості в лімфоцитах крові було проведено у 99 особин.

Для характеристики рівня забруднення середовища існування досліджуваних тварин використовували літературні дані (Барановський В.А, та iн., 2006) та дані Міністерства охорони навколишнього природного середовища України (http://www.menr.gov.ua). Які для оцінки рівня екологічного забруднення середовища існування використовували показники територіальної концентрації виробництва, господарської освоєності земель, густоти населення; забруднення природного середовища (хімічного: атмосферного повітря, природних вод, ґрунтів, а також радіаційного); природних умов (ступеня ураженості території несприятливими природно-антропогенними процесами).

Статистичні відмінності між групами тварин оцінювали за допомогою методів математичної статистики і біометрії (M, m, у, lim). Статистичну достовірність різниці між середніми значеннями частот певних цитогенетичних характеристик під час міжгрупового порівняння оцінювали за допомогою критерію Ст'юдента (Н.А. Плохинский, 1970; Л.А. Животовский, 1991; Е.К. Меркурьева, 1983). З метою оцінки статистичної достовірності розбіжності розподілів одержаних результатів за окремими групами тварин використовували критерій хі-квадрат (ч²) Пірсона (Н.Е. Проценко, 1991), а також комп'ютерних програм “МicroSoft Exel 2003” та ”Statistica 6.0”.

З метою оцінки видоспецифічних особливостей хромосомної мінливості за цитогенетичними характеристиками у племінних ресурсів низки порід основних видів сільськогосподарських тварин було проведено порівняльний аналіз основних цитогенетичних характеристик хромосомної мінливості у представників великої рогатої худоби, свійських свиней і коней (табл. 2).

У великої рогатої худоби виявлено статистично достовірно (р<0,001) найнижчу частоту поліплоїдних метафаз (0,72), а також найменші значення рівня (1,33) і розмаху (7,00) індивідуальної мінливості за даною цитогенетичною характеристикою геномної мінливості. Серед особин виду Bos taurus, було зареєстровано статистично достовірно (р<0,001) найменшу частку тварин з високим та середнім і найбільшу - з низьким рівнем мінливості за відсотком поліплоїдних метафаз. Слід відмітити, що за часткою поліплоїдних метафаз та клітин зі структурними порушеннями хромосом суттєвої різниці між представниками видів Sus scrofa та Equus caballus виявлено не було. У коней виявлено статистично достовірно (р<0,05-0,01) найнижчу частоту аберантних метафаз (19,66) та найнижчий рівень (5,50) та розмах (20,22) індивідуальної мінливості. Представники даного виду мали також статистично достовірно (р<0,05) відмінний від свиней та великої рогатої худоби характер внутрішньогрупового розподілу за ступенем індивідуальної мінливості щодо частоти аберантних метафаз. Серед досліджуваних представників виду Equus caballus, на відміну від тварин решти видів не було виявлено жодної особини з високою частотою аберантних метафаз.

Таблиця 2. Цитогенетичні характеристики представників різних видів сільськогосподарських тварин

Примітка: *- р < 0,05, ** - р < 0,01, *** - р < 0,001; 1- свині.

Виявлені відмінності за відсотком поліплоїдних метафаз пояснюються особливостями обміну речовин у представників досліджуваних видів. Відсутність різниці між великою рогатою худобою, свинями та кіньми за рівнем клітин з порушенням процесів сегрегації хромосом підтверджує думку про залежність даної характеристики від індивідуальних особливостей перебігу мітозу в клітинах організму і відсутність будь-якої породної чи видової залежності даного показника. Частота аберантних метафаз та метафаз зі структурними порушеннями хромосом, як відомо залежить більшою мірою від впливу на хромосомний апарат клітин екзогенних чинників. При порівнянні характеристик структурної мінливості хромосом у філогенетично більш близьких видів (велика рогата худоба та свині) виявлено достовірно вищий рівень мінливості у великої рогатої худоби. Механізм утворення структурних порушень хромосом розкривається за допомогою висунутої на початку двадцятого століття «теорії мішені». Згідно цієї теорії структурні порушення хромосом виникають внаслідок одно- чи двоударного влучання в геном клітини (мішень) пошкоджуючого чинника (мутагена). Таким чином, можна припустити, що клітини з більшою площею мішені зазнають більших ушкоджень за впливу пошкоджуючого чинника однакової сили. Отже, організми, що мають більшу площу геному, тобто більшу площу ураження мутагенними чинниками, більшою мірою піддаються впливу комплексу мутагенних чинників навколишнього середовища. Відповідно, вищою є і вірогідність виникнення хромосомних порушень у організмів з більшою площею мішені (геному). Оскільки вся геномна ДНК організму міститься в його хромосомах, розмір і кількість хромосом, певною мірою, відображають кількість геному (Volpe P.E., Gebhardt B.M., 1968; Lenan A., et al., 1964). Крім того, відомо, що геном великої рогатої худоби в нормі містить 60 хромосом і має інформативну ємність 3,2 млрд. пар нуклеотидів, а геном свійської свині - 38 хромосом з 2,7 млрд. пар нуклеотидів, відтак, розмір мішені у великої рогатої худоби є значно більшим, ніж у свиней, що, на нашу думку, пояснює вищу чутливість хромосомного апарату Bos taurus до зовнішніх впливів за такими цитогенетичними характеристиками хромосомної мінливості, як частота аберантних метафаз та метафаз зі структурними порушеннями хромосом.

Відмінності у порід великої рогатої худоби за цитогенетичними характеристиками. З метою вивчення рівня хромосомної мінливості племінних ресурсів великої рогатої худоби проаналізовано показники чотирьох порід: сірої української, створюваної української симентальської м'ясної, червоної степової і таврійського типу південної м'ясної породи, що створюється.

В результаті проведеної роботи виявлено низку статистично достовірних особливостей специфічних для представників окремих порід (табл. 3).

При порівнянні породних відмінностей у представників виду Bos taurus виявлено статистично достовірно (р<0,05-0,001) вищу частоту, вищий рівень і розмах індивідуальної мінливості за відсотком поліплоїдних клітин у представників м'ясних порід в порівнянні з молочною породою великої рогатої худоби.

Встановлено, що аборигенна сіра українська порода великої рогатої худоби статистично достовірно (р<0,05-0,001) відрізнялась за всіма досліджуваними характеристиками, крім частки анеуплоїдів першого типу, лише від тварин червоної степової породи. В неї було зареєстровано найвищий серед досліджуваних порід рівень (5,49) і найширший розмах (17,00) індивідуальної мінливості за відсотком клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид. У породи, що характеризується, зареєстровано найнижчий (4,68) рівень індивідуальної мінливості за частотою анеуплоїдів другого типу. За відсотком клітин з міжхромосомними асоціаціями за типом робертсонівських транслокацій у сірої української породи виявлено статистично достовірно (р<0,05) вищу ніж у південної м'ясної та червоної степової частку, та найвищі серед досліджуваних порід значеннярівня (31,04) і розмаху (77,00) індивідуальної мінливості. Даний тип порушень було виявлено у дев'яти з одинадцяти досліджених тварин сірої української породи, до яких належали особини з найвищим (77,00) і найнижчим (1,00) відсотком клітин з даним типом порушень.

Таблиця 3. Показники хромосомної мінливості у різних порід великої рогатої худоби

Тварини української симентальської м'ясної породи великої рогатої худоби характеризувались найвищим серед всіх досліджених порід рівнем (1,15) та розмахом (7,00) індивідуальної мінливості. Лише серед представників цієї породи виявлено особин, в яких анеуплоїдних клітин першого типу зареєстровано не було. Дана порода характеризувалась найменшими мінімальним (5,00) і максимальним (41,20) значеннями цієї характеристики. У особини, яка належала до створюваної української симентальської м'ясної породи було зареєстровано найвище значення відсотку анеуплоїдних клітин другого типу.

У представників таврійського типу південної м'ясної породи, що створюється зареєстровано найнижче значення рівня (1,48) і розмаху (4,00) індивідуальної мінливості за кількістю клітин з порушенням параметрів сегрегації хромосом. За відсотком поліплоїдних клітин тварини даної породи від решти досліджених порід достовірно не відрізнялись і мали подібний до інших характер внутрішньогрупового розподілу за ступенем індивідуальної мінливості. А за відсотком анеуплоїдів першого типу мали найвищий серед всіх порід рівень (13,72) і розмах (43,70) індивідуальної мінливості.

Червона степова порода виду Bos taurus характеризується статистично достовірно вищою ніж у сірої української (р<0,05), створюваної української симентальської м'ясної (р<0,001) та таврійським типом південної м'ясної, що створюється, (р<0,001) порід часткою клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид. У даної породи виявлено найнижчий серед досліджених порід рівень (0,38) і розмах (1,00) індивідуальної мінливості за відсотком поліплоїдних клітин, а також саме у особини, що належить до цієї породи зареєстровано найнижчий максимальний відсоток поліплоїдів. За рівнем анеуплоїдних метафаз першого типу у представників породи, що характеризується встановлено найменший розмах (30,00) індивідуальної мінливості.

Таким чином, в результаті проведеного дослідження нами виявлено достовірні відмінності за всіма оцінюваними цитогенетичними характеристиками між тваринами сірої української та червоної степової порід. За відсотком поліплоїдних метафаз виші рівні мінливості зареєстровано у тварин з м'ясним і робочо-м'ясо-молочним напрямом продуктивності, а найнижчий у молочної породи, що підтверджує думку про залежність даної цитогенетичної характеристики від напряму продуктивності тварин. Міжпородні відмінності виявлені за відсотком клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид і анеуплоїдів першого типу, на нашу думку, пояснюються залежністю даних характеристик від внутрішньоклітинних процесів і не мають вираженої породної залежності.

Виявлені нами найвищі частка та рівень і розмах індивідуальної мінливості щодо відсотку клітин з міжхромосомними асоціаціями за типом робертсонівських транслокацій у сірої української породи, на нашу думку, є проявом притаманної саме цій породі надзвичайно високої стресостійкості та пристосовуваності до умов існування, і пов'язані з малочисельністю даної породи, а отже високим ступенем інбридингу всередині популяції, якій, не дивлячись на це, вдалось зберегти високий ступінь індивідуальної мінливості, про що свідчать наведені дані (табл. 3). Тварини південної м'ясної породи характеризуються найнижчими серед досліджених порід часткою та рівнем індивідуальної мінливості за відсотком клітин з порушенням параметрів сегрегації хромосом.

Особливої уваги, на нашу думку, заслуговує той факт, що тварини південної м'ясної породи характеризуються найнижчими серед досліджених порід часткою, а також рівнем індивідуальної мінливості з такими цитогенетичними характеристиками, як відсоток аберантних метафаз, клітин зі структурними порушеннями хромосом та міжхромосомними асоціаціями за типом робертсонівських транслокацій. Адже, при створенні асканійського типу південної м'ясної породи великої рогатої худоби використовували плідників кубинських зебу, котрі відрізняються від особин виду Bos taurus акроцентричною будовою і порівняно меншими розмірами Y-хромосоми. Ця хромосома передалась плідникам південної м'ясної породи, і може використовуватись в якості цитогенетичного маркеру бугаїв-плідників даної породи. Таким чином, зі зменшенням розміру Y-хромосоми у представників даної породи зменшився і загальний розмір геному. А з точки зору «теорії мішені» зменшився розмір мішені і, як наслідок, сприйнятливість до екзогенних впливів на хромосомний апарат клітин, що пояснює меншу чутливість даної породи до генотоксичних впливів мутагенних чинників навколишнього середовища й, відповідно, меншу частку таких цитогенетичних характеристик хромосомної мінливості, як відсоток аберантних метафаз, клітин зі структурними порушеннями хроматид та міжхромосомними асоціаціями за типом робертсонівських транслокацій.

Цитогенетична характеристика представників порід свині свійської, що досліджувались. При порівнянні породних характеристик племінних ресурсів виду Sus scrofa, вивчали хромосомну мінливість тварин, що належали до порід велика біла, ландрас української селекції та миргородська, що відображено у табл. 4.

Таблиця 4. Рівень хромосомної мінливості у свиней різних порід

Під час порівняня цитогенетичних характеристик хромосомної мінливості представників виду Sus scrofa встановлено, що тварини миргородської породи характеризуються найменшим розмахом (16,95) індивідуальної мінливості за відсотком аберантних метафаз. Статистично достовірно відмінний від решти порід - ландрас (р<0,001) і велика біла (р<0,05) характер внутрішньогрупового розподілу за ступенем індивідуальної мінливості щодо відсотку поліплоїдних метафаз. В даній породі виявлено найменшу частку (0,133) тварин з високим і найбільшу - з середнім (0,467) та низьким (0,40) рівнем мінливості за відсотком поліплоїдних клітин. Найнижчим рівнем (1,31) і розмахом (4,88) індивідуальної мінливості та найменшим серед досліджуваних порід максимальним відсотком клітин з цією цитогенетичною аберацією. За відсотком клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид у тварин миргородської породи зареєстровано найвищий рівень (2,43) і розмах (7,20) індивідуальної мінливості. Саме у тварини даної породи зареєстровано найвище значення (9,09)цієї характеристики. Миргородська порода була єдиною породою, у представників якої було виявлено міжхромосомні асоціації за типом робертсонівських транслокацій, з частотою 3,84 відсотків, причому аберації даного типу спостерігались у 14 з 15 досліджених особин. Рівень та розмах індивідуальної мінливості за даною характеристикою становили відповідно 2,30 та 9,09 відповідно і коливались в межах від 2,00 до 9,09 відсотків.

Велика біла порода виду Sus scrofa мала статистично достовірно (р<0,05) відмінний від представників решти досліджених порід характер внутрішньогрупового розподілу за ступенем індивідуальної мінливості щодо відсотку поліплоїдних клітин. Для цієї породи характерною є середня, в порівнянні з рештою досліджених порід свиней, частка особин з високим, середнім і низьким рівнем мінливості за відсотком поліплоїдних метафаз. У тварин великої білої породи встановлено найменший рівень (1,17) та розмах (4,00) індивідуальної мінливості за відсотком клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид. Крім того, лише серед тварин даної породи виявлено дві особини, в яких не зареєстровано жодної клітини з даним типом цитогенетичних порушень, а також, саме у даної породи було зафіксовано найнижчий максимальний рівень за даною характеристикою.

Тварини породи ландрас за відсотком аберантних метафаз характеризувались середнім рівнем мінливості щодо всіх реєструємих параметрів даної цитогенетичної характеристики. За рівнем поліплоїдних клітин дана порода мала статистично достовірно вищу ніж у миргородської (р<0,001) та великої білої (р<0,05) порід свиней частку, а також найвищий рівень (3,14) і розмах (10,81) індивідуальної мінливості. Серед представників породи ландрас виявлено статистично достовірно (р<0,05-0,001) найбільшу частку тварин з високи рівнем (0,90), найменшу - з середнім (0,10) та відсутність особин з низьким рівнем мінливості за відсотком поліплоїдних метафаз (табл. 3). У особини, яка належала до даної породи зареєстровано найвище значення цієї характеристики. За відсотком клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид тварини породи ландрас займали проміжне положення між представниками миргородської та великої білої порід.

Проведені нами дослідження цитогенетичної мінливості у трьох порід свійських свиней показали, що рівень поліплоїдних клітин виявився статистично достовірно вищим у представників породи, яка має м'ясний тип продуктивності і відповідно нижчим у тварин з м'ясо-сальним типом, що підтвердило припущення про зав'язок цієї характеристики з характером продуктивності у сільськогосподарських тварин. Вищий рівень частки і показників індивідуальної мінливості за відсотком клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид на тлі найвищої серед досліджених порід свиней консолідованості (найменшим рівнем і розмахом індивідуальної мінливості) за рештою характеристик цитогенетичної мінливості у миргородської породи дає змогу припустити зв'язок цієї характеристики з фізіологічними процесами, що мають місце в ядрі соматичних клітин ссавців. Ми вважаємо, що підвищений рівень мінливості за цією характеристикою пов'язаний з тісним близькоспорідненим схрещуванням (інбридингом), що має місце в доволі малочисельній популяції тварин даної породи свиней (Войтенко С.Л., 2007).

Порівняння параметрів хромосомної мінливості у коней різних порід. Порівняння параметрів хромосомної мінливості племінних ресурсів двох порід виду Equus caballus показали (табл. 5), що українська верхова порода характеризується дещо вищим значенням рівня і розмаху індивідуальної мінливості за відсотком клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид, та поліплоїдних метафаз. За останньою характеристикою тварини української верхової породи малють статистично достовірно (р<0,001) вищий рівень мінливості та відмінний (р<0,001) від тварин російської ваговозної породи характер внутрішньогрупового розподілу за ступенем індивідуальної мінливості. Таким чином, різницю між дослідженими породами виявлено лише за рівнем поліплоїдії, за яким статистично достовірно (р<0,001) переважають тварини української верхової. Даний факт свідчить про відмінності в характері обміну речовин, притаманному особинам даних порід, що підтверджує і достовірна різниця в характері внутрішньогрупового розподілу за ступенем індивідуальної мінливості (ч²) щодо цієї цитогенетичної характеристики.

Таблиця 5. Показники хромосомної мінливості у коней різних порід

Примітка *- р < 0,05, ** - р < 0,01, *** - р < 0,001

Виявлена неоднозначність в оцінці подібності між породами сільськогосподарських тварин може бути пов'язана з впливом зовнішнього середовища.

В результаті порівняльного аналізу одержаних даних було виявлено значні відмінності між окремими групами тварин за такими показниками, як кількість клітин з відсотком аберантних метафаз, клітин зі структурними порушеннями хромосом та міжхромосомними асоціаціями за типом робертсонівських транслокацій, які є загальновизнаними маркерами впливу на хромосомний апарат мутагенних чинників навколишнього середовища. З метою встановлення причин виявлених відмінностей і характеру їхньої залежності проведено порівняльний аналіз цитогенетичної мінливості різних порід та видів сільськогосподарських тварин в залежності від рівня екологічного забруднення навколишнього середовища в регіонах де утримуються досліджені групи тварин.

Залежність рівня хромосомної мінливості у різних порід великої рогатої худоби від рівня екологічного забруднення. Проведено порівняльний аналіз параметрів хромосомної мінливості на прикладі представників двох популяцій великої рогатої худоби (Bos taurus), що утримуються за умов різного рівня екологічного забруднення.

В результаті проведеної роботи виявлено відсутність залежності рівня таких показників як відсоток анеуплоїдів першого типу, поліплоїдів та клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид від рівня екологічного забруднення (табл. 6). Водночас виявлено статистично достовірну(р<0,001) залежність відсотку анеуплоїдів другого типу від рівня забруднення середовища існування. Встановлено пряму достовірну (р<0,001) залежність від рівня екологічного навантаження відсотку аберантних метафаз (р<0,001) та частки клітин зі структурними порушеннями хромосом. Які є традиційними маркерами мутагенного впливу середовища існування на генетичний апарат вищих еукаріот.

Таблиця 6. Показники хромосомної мінливості представників двох популяцій Bos taurus, що утримуються за різного екологічного навантаження

Примітка *- р < 0,05, ** - р < 0,01, *** - р < 0,001

Отже, підтверджено пряму статистично достовірну залежність частки клітин зі структурними порушеннями хромосом та відсотку аберантних метафаз від рівня екологічного забруднення середовища та відсутність такої залежності щодо відсотку анеуплоїдів першого типу, поліплоїдів та клітин з асинхронним розходженням центромерних районів хроматид. Підтверджено доцільність використання показників хромосомної мінливості в якості традиційного критерію мутагенного впливу чинників навколишнього середовища для гетерогенних популяцій, існуючих на територіях з різним рівнем екологічного навантаження.

Дослідження залежності рівня хромосомної мінливості від рівня екологічного забруднення середовища існування на прикладі свині свійської (Sus scrofa). Було відібрано представників двох популяцій, що утримуються за умов різного екологічного навантаження.

Результати проведених досліджень виявили зв'язок рівня хромосомної мінливості з рівнем екологічного забруднення навколишнього середовища (табл. 7). В даному досліді всі досліджувані показники хромосомної мінливості (як традиційні маркери мутагенного впливу - показники структурної мінливості, так і показники геномних порушень) крім показників порушення параметрів сегрегації хроматид, виявили пряму статистично достовірну (р<0,05-0,001) залежність від характеру забруднення. Таким чином було показано доцільність використання цитогенетичних тестів на свині свійській для оцінки генотоксичного впливу мутагенних чинників навколишнього середовища на геном ссавців. І, відповідно, доцільність використання представників виду Sus scrofa, як тестери, для оцінки ступеня цього впливу.

Таблиця 7. Показники соматичної хромосомної мінливості представників двох популяцій Sus scrofa, що утримуються за умов різного екологічного забруднення

Примітка * - р < 0,05, ** - р < 0,01, *** - р < 0,001

Зв'язок параметрів соматичної мінливості каріотипу з рівнем екологічного забруднення, на прикладі тварин, що утримуються за однакового рівня екологічного забруднення. З метою виявлення залежності характеристик цитогенетичної мінливості від рівня екологічного забруднення було проаналізовано характер хромосомної мінливості у представників різних порід сільськогосподарських тварин, що утримуються за умов однакового рівня екологічного забруднення. Порівнювались цитогенетичні характеристики чотирьох груп тварин, які утримувались за однакових екологічних умов. Південної м'ясної і червоної степової, а також...